生物質(zhì)鍋爐排煙溫度高的原因分析及控制措施

◎方哲 李盈霖 吳彪

生物質(zhì)鍋爐排煙溫度高的原因分析及控制措施

◎方哲 李盈霖 吳彪

生物質(zhì)鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是一個(gè)急需得到重視的問(wèn)題，這不僅牽扯企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且在能源日益短缺的將來(lái)對(duì)節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展更具重大意義。鍋爐效率與其各項(xiàng)損失密切相關(guān)。鍋爐的損失由排煙損失，機(jī)械不完全燃燒損失，灰渣物理?yè)p失，化學(xué)不完全燃燒損失，散熱損失組成，而在這五項(xiàng)損失中，排煙損失是對(duì)鍋爐效率影響最大的一項(xiàng)損失，約為5～10%。排煙溫度的高低直接決定著鍋爐效率的高低，排煙溫度的提高，會(huì)直接導(dǎo)致排煙熱損失的增加。本文主要闡述在生物質(zhì)發(fā)電廠鍋爐中排煙溫度對(duì)鍋爐經(jīng)濟(jì)性的影響、影響排煙溫度的因素及如何降低排煙溫度進(jìn)行分析。

排煙損失的幾點(diǎn)分析

排煙溫度每降低10℃ → 影響ηb: 0.5～0.6 %， bs: 約2.0 g/kwh；排煙氧量每降低 1.0% →影響ηb: 0.35～0.45 %，bs: 約1.3 g/kwh；進(jìn)風(fēng)溫度tk與排煙損失；環(huán)境溫度每升高10℃，排煙溫度升高6～7℃，出風(fēng)溫度升高1.3～1.5 ℃，排煙損失降低約0.1 %。

排煙損失的影響因素

煙氣容積因素

煙氣容積取決于燃料的水分﹑爐膛過(guò)量空氣系數(shù)及各處的漏風(fēng)量。

漏風(fēng)。漏風(fēng)指爐膛漏風(fēng)﹑煙道漏風(fēng)，是鍋爐排煙溫度高的重要原因。爐膛漏風(fēng)主要指爐頂密封﹑看火口﹑人孔門及爐底密封水槽處漏風(fēng)；煙道漏風(fēng)指煙道負(fù)壓運(yùn)行外界空氣沿爐墻及煙道不嚴(yán)密處漏風(fēng)。在所有漏風(fēng)中，尤以爐底漏風(fēng)影響最大，漏風(fēng)使排煙容積增大，導(dǎo)致排煙損失q2增加。

過(guò)剩空氣系數(shù)

衡量鍋爐燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)為過(guò)剩空氣系數(shù)α，空氣系數(shù)α對(duì)鍋爐燃燒工況及熱效率有著重要的影響，空氣系數(shù)α過(guò)大，會(huì)使鍋爐排出的煙氣量增多，將使鍋爐排煙熱損失增大，引風(fēng)機(jī)﹑鼓風(fēng)機(jī)電能耗量增加，也會(huì)降低鍋爐的熱效率。因此空氣系數(shù)α選擇合理，會(huì)使能量損失減少，獲取較高的鍋爐熱效率，并使鍋爐安全運(yùn)行。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整進(jìn)入爐膛的燃料和空氣量，相應(yīng)的改變?nèi)紵r。負(fù)荷升高時(shí)，燃料量增加，空氣量增加從而會(huì)使排煙溫度升高。

燃料性質(zhì)

水分對(duì)排煙溫度的影響。燃料中的水分對(duì)燃燒的影響主要是使燃燒著火困難，并降低燃燒區(qū)的溫度，使燃料燃盡變得困難。水分對(duì)排煙溫度的影響：燃料中的水份變成水蒸汽，增加了煙氣量；水分高，提高了煙氣的結(jié)露點(diǎn)，易產(chǎn)生低溫腐蝕。為防止或輕減對(duì)低溫受熱面的腐蝕，最有效的方法就是降低燃料的水分。實(shí)際調(diào)整中通過(guò)提高空氣入口溫度方式。但進(jìn)風(fēng)溫度升高會(huì)使排煙溫度也升高，因而排煙熱損失將增大，而使鍋爐經(jīng)濟(jì)性降低。一般估計(jì)，燃料中的水份每增加5%，由于損失而使鍋爐效率下降0.5%。

灰份對(duì)排煙溫度的影響。 灰份增加，受熱面的沾污和磨損越嚴(yán)重，爐內(nèi)結(jié)渣會(huì)影響水循環(huán)，造成爐膛出口溫度升高，而尾部受熱面沾污則會(huì)便排煙溫度顯著升高，同時(shí)灰份高的燃料發(fā)熱量低，在相同負(fù)荷情況下消耗的燃料量增加，造成煙氣量和流速升高，導(dǎo)致排煙溫度及排煙量都會(huì)升高，從而降低鍋爐效率。

排煙溫度因素

排煙溫度的提高，排煙熱焓值增加，會(huì)直接導(dǎo)致排煙熱損失的增加。一般排煙溫度每升高15～20℃，就會(huì)使排煙熱損失增加1%。由此可見適當(dāng)降低排煙溫度，有利于提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

積灰與結(jié)焦。受熱面的積灰與結(jié)焦，會(huì)影響受熱面與高溫?zé)煔獾膫鳠嵝Ч篃煔獠荒鼙患皶r(shí)冷卻，導(dǎo)致排煙溫度升高。另外尾部受熱面的積灰堵塞，使尾部煙道形成煙氣走廊，造成尾部承壓部件泄漏。

燃燒及與運(yùn)行工況。實(shí)際燃料種與設(shè)計(jì)燃料種相比，往往有一定偏差，應(yīng)根據(jù)燃料質(zhì)，隨時(shí)調(diào)整鍋爐燃燒，確定最佳空氣系數(shù)。如果二次風(fēng)送入不合理，可能導(dǎo)致火焰中心上移，或火焰中心偏移和過(guò)量空氣系數(shù)不合理，造成煙氣在爐膛內(nèi)部停留時(shí)間過(guò)短，煙氣與受熱面的換熱不夠充分，從而使排煙溫度升高。

降低排煙溫度的調(diào)整措施

由此可見，切實(shí)有效地燃燒調(diào)整對(duì)于降低排煙溫度，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性是有利的。但實(shí)際中排煙溫度的降低又受到機(jī)組負(fù)荷及外界氣溫的影響，總結(jié)實(shí)踐，燃燒調(diào)整降低排煙溫度的具體排控制調(diào)整措施主要包括以下幾個(gè)方面：

火焰中心位置的調(diào)整。正常運(yùn)行時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整爐排料層厚度，降低火焰中心，改變輻射吸熱量和對(duì)流吸熱量的比例，從而達(dá)到調(diào)整排煙溫度的目的。

加強(qiáng)一二次風(fēng)的配合，風(fēng)料的配合，一次風(fēng)壓不宜過(guò)大，在保證給料機(jī)出力及給料機(jī)不堵塞的情況下，適當(dāng)降低一次風(fēng)壓有利于排煙溫度的降低。

及時(shí)清除鍋爐各處結(jié)焦結(jié)渣，加強(qiáng)受熱面吹灰，防止受熱面積灰可使排煙溫度大大降低。

盡力消除上料系統(tǒng)及爐本體各處漏風(fēng)。保持正常的爐膛負(fù)壓，爐膛壓力過(guò)負(fù)會(huì)使鍋爐漏風(fēng)加大。

穩(wěn)定燃燒，保持汽溫汽壓在額定范圍內(nèi)。

按規(guī)定進(jìn)行定期排污連續(xù)排污，以保證給水品質(zhì)合格，可減少熱阻，降低排煙溫度。

排煙損失與鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的分析

鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性直接取決于鍋爐效率，鍋爐效率的計(jì)算有正平衡法和反平衡法，對(duì)于電站鍋爐均采用反平衡法，即測(cè)得鍋爐各項(xiàng)熱損失然后用熱平衡方程Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6及鍋爐效率計(jì)算公式η=Q1/Q2＊100%

得出η=100-( q2+q3+q4+q5+q6)

其中q2=Q2/Qr＊100%為排煙熱損失占送入鍋爐的熱量比

q3=Q3/Qr＊100%為化學(xué)不完全燃燒損失占送入鍋爐的熱量比 q4=Q4/Qr＊100%為機(jī)械不完全燃燒損失占送入鍋爐的熱量比 q5=Q5/Qr＊100%為鍋爐的散熱損失占送入鍋爐的熱量比

q6=Q6/Qr＊100%為灰渣物理熱損失及冷卻水熱損失占送入鍋爐的熱量比在幾項(xiàng)損失中排煙損失所占的比例最大，是鍋爐效率的決定因素，直接影響著鍋爐經(jīng)濟(jì)性。

（作者單位：國(guó)能黑山生物發(fā)電有限公司）