探究電站鍋爐排煙溫度偏高的原因及控制措施

尤坤坤 楊燕玲

1 中國天楹股份有限公司華電國際鄒縣發電廠

2 信息產業電子第十一設計研究院科技工程股份公司上海分公司

探究電站鍋爐排煙溫度偏高的原因及控制措施

尤坤坤1楊燕玲2

1 中國天楹股份有限公司華電國際鄒縣發電廠

2 信息產業電子第十一設計研究院科技工程股份公司上海分公司

鍋爐效率與其各項損失密切相關，而其中鍋爐排煙熱損失影響因素最大，約為5～8%，合理降低排煙溫度可以有效提高鍋爐效率，降低供電煤耗。結合某廠不同容量鍋爐的實際運行特點，從多角度分析造成鍋爐排煙溫度偏高的主要原因，并提出相應的可行性優化方案及建議。

排煙溫度；鍋爐效率；過量空氣系數；受熱面積灰

DOI∶10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.02.011

近年來隨著環保經濟概念的深入發展，火電廠機組運行問題不斷得到重視，十二五規劃明確指出落實節約優先戰略，大幅度提高能源利用效率。火電廠作為我國工業耗能大戶，對其有效實施節能，可實現能源節約,推動火力發電行業可持續發展。

電站鍋爐的高效運行受多種因素影響，運用反平衡法計算鍋爐熱效率時可知鍋爐損失由機械不完全燃燒損失，散熱損失，化學不完全燃燒損失，灰渣物理損失和排煙損失五部分組成，而其中排煙熱損失影響最大。根據研究表明，排煙溫度每降低13℃，排煙熱損失將會減少約1%，同時節約約7%的燃料，可提高鍋爐效率約1%，可見鍋爐排煙溫度的降低對于調高鍋爐效率具有重要意義[1]。

1 鍋爐排煙溫度偏高的理論分析

鍋爐排煙熱損失是鍋爐排煙物理顯熱造成的熱損失，等于鍋爐排煙焓與爐空氣焓的差值，計算公式如下：

式中：pyI——鍋爐排煙焓，kJ/kg；

Ipy根據煙氣的排煙溫度θpy和αpy查焓溫表得出，αpy根據鍋爐運行時測得的煙氣成分計算得出，θpy實測得出。

式中：k1——煤種系數；

tf——送風溫度；

由公式（1）可知，排煙溫度是影響鍋爐排煙熱損失的重要影響因素，通常排煙溫度升高10～20℃，可是排煙熱損失q2增加約1%。根據q2計算公式（2）可知鍋爐排煙溫度受爐膛或制粉系統漏風、受熱面積灰、磨煤機出口溫度、燃燒煤種等多方面因素影響。

2 漏風對排煙溫度影響

鍋爐漏風是機組運行中常見問題，由于鍋爐微負壓運行，故極易在不嚴密部位發生漏風現象。鍋爐漏風一般出現在爐膛、煙道和制粉系統。爐膛漏風指爐頂密封、看火孔、人孔門及爐底密封水槽處；制粉系統漏風指備用磨煤機風門、擋板處漏風；煙道漏風指氧量計前尾部煙道漏風。根據式（2）可知，鍋爐漏風pyα增加，在其他條件不變的情況下，排煙熱損失增加，即鍋爐漏風都會導致鍋爐熱效率的降低；排煙溫度的變化與鍋爐風煙系統的漏風位置有關，正常燃燒情況下的爐膛漏風會使排煙溫度升高，而煙道漏風會使排煙溫度降低[2]。

針對鍋爐漏風問題采取的應對措施主要有：鍋爐大小修及正常運行過程中，針對鍋爐及制粉系統的檢查和堵漏工作，各連接法蘭密封、膨脹節處密封，鎖氣器不嚴及爐本體密封，特別是爐底水封槽和爐頂密封及磨煤機冷一次風風門處理，采用密封比較好的門、孔結構。對于鍋爐的負壓狀況要密切觀察，要把其數值控制在規定的范圍以內，這樣可以有效降低由于負壓過大爐膛及煙道漏風的幾率。鍋爐停運檢修后做好空氣動力場試驗，合理配風控制火焰中心不上移。在鍋爐爐膛出口、空氣預熱器及除塵器出口等關鍵位置安裝氧氣表，運行人員可及時發現漏風位置并進行處理。

3 摻冷風對排煙溫度影響

摻冷風是指一次風或制粉系統摻入冷風，和漏風一樣，在爐膛出口過量空氣系數保持不變的情況下，摻入冷風也會使得流經空氣預熱器的空氣量減少，使空氣預熱器的吸熱量降低，最終導致排煙溫度升高。摻冷風量增多是由磨煤機出口溫度偏低、磨煤機出力降低或停運、一次風率偏高等原因造成，具體分析如圖1。

4 受熱面傳熱效率降低對排煙溫度影響

受熱面傳熱效率降低可直接導致鍋爐排煙溫度的升高，具體包括鍋爐本體受熱面結渣或積灰、受熱面管束內壁結垢或氧化皮脫落、空預器傳熱元件積灰等。

電站鍋爐運行過程中，受熱面結渣、積灰是一個普遍且長期純在的問題，由于煤粉燃燒產生大量的灰粒、硫和氮的氧化物，這些物質會以各種形式沉積在受熱面的表面，造成受熱面的結渣和積灰。由于結渣和積灰的傳熱效率較金屬表面小很多，故使得受熱面傳熱熱阻增大、傳熱量降低，導致排煙溫度升高。有關資料表明，爐膛積灰厚度由1 mm增加到2 mm時，傳熱量減少28%[3]。

圖1 鍋爐摻冷風的原因分析及解決措施圖

給水品質差容易引起受熱面內部結垢，水垢的導熱系數為金屬的1%～1‰，且機組在運行過程中容易產生受熱面管子內部氧化皮脫落，增大傳熱熱阻，減少換熱量，從而導致排煙溫度升高，嚴重時甚至會引起鍋爐爆管。

空預器傳熱元件積灰會導致傳熱面積減少，煙氣放熱量降低，空氣換熱效果變差，導致一、二次風溫降低，使進入爐膛的熱風比例降低，摻冷風比例增加，排煙溫度上升。

故檢修人員要加強日常檢修和維護，確保吹灰器正常投入，保持各受熱面的清潔，預熱器吹灰器也要確保正常運行，確保空預器煙氣壓差在1.2kPa以下。運行人員要嚴格遵守吹灰制度，加強鍋爐吹灰可降低排煙溫度約10℃[4]。對于受熱面結焦，在保證安全的前提下，檢修人員要及時進行除焦作業。空預器必須定期對空預器進行吹灰，如果空預器差壓大于1.4 kPa，則必須停運用高壓水沖洗空預器傳熱元件。

5 鍋爐煤種對排煙溫度的影響

圖2 鍋爐煤種對排煙溫度影響的原因分析

煤種對排煙溫度的影響主要包括水分、灰份、揮發份和燃料地位發熱量。由于水分含量和地位發熱量直接影響煙氣容積和煙氣特性，故其對排煙溫度的影響較大,具體分析如圖2。

根據煤種對排煙溫度的影響，加強混配煤工作，盡量保持煤質的穩定性。當燃煤的煤質變化時，運行人員應合理運用制粉系統在循環風門的作用，保證制粉系統的正常出力，保證一次風速在規定的范圍之內。

6 結語

電站鍋爐的運行效率與電廠的經濟效益有著密切的關系，而排煙溫度的升高導致鍋爐運行效率的降低，不利于鍋爐的經濟運行，故對于鍋爐排煙溫度應進行嚴格的控制，確保鍋爐排煙溫度在合理范圍之內。

[1] 李名武.煙氣深度冷卻法降低鍋爐排煙溫度方案探討[C]//江蘇省質量技術監督局.2010江蘇省“能量計量與節能減排”論壇論文集.南京：江蘇省質量技術監督局，2010:7.

[2] 王春昌. 鍋爐漏風對排煙溫度及排煙損失的影響[J].熱力發電,2007(8)19-22.

[3]崔海鵬.電站鍋爐排煙溫度高原因分析及其改進措施[D].保定：華北電力大學,2012.

[4]閆順林，李永華.電站鍋爐排煙溫度升高原因的歸類分析[J].中國電力.2000, 33(6)：20-22.

Study on Causes and Control Measures of Flue Gas High Temperature at Power Plant Boiler

You Kunkun1, Yang Yanling2

1.China TIANYING Inc. Huadian Power International Zou County Power Plant
2.Information Industry Electronic 11th Design and Research Institute Science and Technology Engineering Co.,Ltd Shanghai Branch

∶Boiler efficiency is related to all kinds of losses and flue gas heat loss is the most influent factor, which is about 5 to 8%. The author suggests we should reduce flue gas temperature reasonably to improve boiler efficiency and decrease coal consumption for power generation. Combined with practical operation characteristics of different capacity boilers at some power plant, the author analyzes main causes of flue gas high temperature from multi viewpoints and puts forward relative feasible optimization plan and suggestions.

∶Flue Gas Temperature, Boiler Efficiency, Excess Air Coefficient, Ash on Heating Surfaces

尤坤坤（1988-），男，碩士研究生，從事鍋爐檢修工作。