煤粉锅炉排烟温度高的原因分析与防范

煤粉锅炉排烟温度高的原因分析与防范
发表时间：2016-10-12T15:05:04.677Z 来源：《电力设备》2016年第14期作者：白立华
[导读] 煤粉锅炉的排烟温度比较高的话，就会造成一定的热损失，不便于节能，出现一定的消损耗。

(神华宁煤集团煤制油分公司 750001)
摘要：煤粉锅炉的排烟温度比较高的话，就会造成一定的热损失，不便于节能，出现一定的消损耗，基于此，本文论述了煤粉锅炉排烟温度高的原因以及相关解决措施。

关键词：煤粉锅炉；排烟温度；原因；措施
引言
锅炉排烟损失在锅炉损失占最大的比列，一般达5%～12%。

排烟温度的变化影响了锅炉热效率的大小。

即排烟温度越高，锅炉热损失越大。

通常锅炉排烟温度每增加14～20℃，锅炉的排烟损失大约增加1%。

1、煤粉锅炉排烟温度分析
锅炉排烟温度的高低是决定烟气余热回收系统效益高低的关键参数。

在包含暖风器功能的烟气余热回收系统中，由于锅炉排烟温度发生变化，在计算汽轮机侧获得热效率增益的同时，还涉及对锅炉侧热效率变化的评估。

关于锅炉排烟温度升高对锅炉效率的影响，在现行锅炉热力计算方法中是非常明确的——随着排烟温度升高，排烟热损失就增大，锅炉效率下降。

一般情况下，对此并不存在什么争议。

按文献介绍，对600MW机组排烟温度每升高10℃，锅炉效率下降0.4%～0.6%，发电煤耗升高1.5g/kWh(中位值)，业界对此是达成共识的。

但需要指出的是，这一结论应该有一个前提——空预器进风温度为基准温度。

如果空预器进风温度高于基准温度，排烟热损失是否一定增大，尤其是煤耗是否增大，实际上是一个存有争议的问题。

例如，在以往常见的炉顶吸风方式中，伴随空预器进风温度的提高也提高了排烟温度，若简单按现行锅炉热力计算方法就难于评估锅炉是得益还是增大了热损失。

在目前节煤降耗的大形势下，出现了一批深度节能降温的烟气余热回收系统新流程，有些流程中的烟气余热不仅用于汽轮机回热系统也用于加热锅炉进风温度，此时锅炉输入热量增大，同时排烟温度也发生升高，排烟热损失增大，这种情况下如何准确评估锅炉排烟温度升高对锅炉效率及煤耗变化的影响，就成为一个更加实际的问题。

2、影响排烟热温度高的原因
排烟温度越高，排烟热损失越大。

一般排烟温度每提高15℃，排烟热损失q2将提高1%。

而另一方面排烟温度过低，会造成尾部受热面的低温腐蚀，因此排烟温度也不宜过低。

当燃用含硫分较高的燃料时，排烟温度相应要高一些，燃料含硫量低时可适当降低排烟温度。

2.1排烟容积影响
排烟容积越大，排烟热越大，排烟温度就越高，而排烟容积大小的因素为：与炉膛出口过量空气系数、烟道各处漏风量（包括炉墙）及燃料所含水分高低等因素有关。

如：炉墙及烟道漏风严重，过量空气系数偏大；燃料水分高，则排烟容积大，排烟热量就增加。

为了减少排烟损失，必须尽力设法减少炉墙烟道各处的漏风，减小过量空气系数，降低燃料水分，从而降低排烟热以降低排烟温度。

2.2制粉用热风量的影响
磨煤机的主要功能之一是干燥给煤。

大部分磨煤机向热风中通入冷风来降低磨煤机入口一次风的温度，同时使磨煤通风量增大，从而减少了冷却空气预热器的一次风量，使锅炉排烟温度升高。

因此，加强制粉用热风量的调整，多用系统热风量，增加空预器换热，以降低排烟温度。

另一方面,一次风速太高或一次风温度太低，则煤粉燃烧着火推迟，火焰中心升高，甚至冲刷水冷壁，在水冷壁结焦，传热恶化导致,炉膛出口烟温及排烟温度升高；同样，若二次风量太大，也会使得烟气流速升高，火焰中心上移，从而导致同样的结果。

2.3锅炉结焦
锅炉结焦使锅炉传热恶化，结焦后不但会严重影响机组的安全运行，还会使排烟温度过高。

燃料场来煤质量较差时，应同燃料人员联系，以便加强监视和采取相应调整措施。

加强同灰运人员联系和检查及监视，防止炉底渣斗堵渣。

2.4暖风器加热空气方式
在烟气余热回收系统中，烟气换热器全部用来加热空预器进风的流程：此时空预器进口烟温基本不变，进出口风温同时提高(热风温度升幅相对较小)，由于冷、热端的对数温压都变小导致空预器传热效率下降，空预器排烟温度必定随进风温度提高而升高；但这并不意味锅炉排烟温度也相应提高，因为空预器出口温度升高后的排烟热量通过尾部烟气换热器加热冷风后得到回收，又进入了炉膛，此处的尾部烟气换热器实际上就是空预器受热面的延伸，对于锅炉来说排烟温度不再是空预器排烟温度而是尾部烟气换热器出口烟温。

而且由于这个温度是可以低于原空预器排烟温度的，因此不能误以为空预器排烟温度升高了，锅炉效率就降低了。

部份烟气换热器用来加热空预器进风的流程：此时对于锅炉来说排烟温度同样不再是空预器排烟温度，但也不是尾部烟气换热器出口烟温，而建议引入“锅炉等效排烟温度”这一概念来表达，可按下述近似方程确定：锅炉等效排烟温度=加热进风后的空预器排烟温度－(用于汽轮机回热系统烟气换热器的出口烟温+引风机/增压风机温升－用于加热空气这部分烟气换热器的最终烟温)。

若“锅炉等效排烟温度”<原来的空预器排烟温度，说明锅炉侧明显得益，锅炉效率明显升高；若“锅炉等效排烟温度”≥原来的空预器排烟温度，需根据空预器出口热风温度变化情况来判断锅炉侧是否得益。

按上述方程可知，在脱硫塔前是否装设低温换热器也即是否利用“引风机/增压风机温升”这部分热量，对于锅炉等效排烟温度有不容忽视的影响。

仅在电除尘器前装设低温换热器时，要使“锅炉等效排烟温度“低于原来的空预器排烟温度，就得减少分配给汽轮机回热系统的烟气热量。

2.5降低排烟温度
在一级空预器与引风机之间的水平烟道内添加一套低温换热器，采用锅炉尾部出口的低温烟气来加热锅炉给水，按逆流布置，其入口烟气的温度平均为145℃，经过低温换热器后温度降为120℃，然后烟气经过引风机,并最终从烟囱排出。

进入低温段换热器的水为来自凝汽器的凝结水，温度为40℃，流量按120t/h计算，经过低温段换热器后，温度升高到54℃，然后进入除氧器。

新加换热器后，来自发电机组凝汽器的凝结水经凝结水泵直接进入低温烟气换热器（在原凝结水管道和除氧器进水管道上加装阀门，通过阀门切换来实现换热器的投运或解列），经过烟气加温后，温度升高到54℃左右，然后进入除氧器，从除氧器出来的锅炉给水进入给水母管，最后进入锅炉。

流经低温
烟气换热器的水流量可以通过电动阀门远程控制，从而达到控制烟气排烟温度的目的。

由于锅炉烟气温度受季节及燃料质量、锅炉负荷等因素影响，温度不是恒定值。

在烟气温度变化时，应通过调节进换热器的水量，通过减少或增加水吸热控制排烟温度处于合理数值。

为方便换热器管束安装更换，将换热器设置为双组模块化整体结构，换热器运行一个周期后，可将换热器模块整体抽出进行清洗维修。

在能量通过换热器回收后，势必会造成烟气处于低温状态，容易产生低温露点腐蚀问题，可能影响换热器后续的烟道、引风机等一系列装备，另外煤气燃烧后烟气中存在的粘着物可能会导致积灰问题。

因此换热器排布采用光管错列布置，在烟道中添加换热器后，在运行时向换热器前烟道内加入锅炉低温换热器专用阻垢缓蚀剂，按照烟气流量计算，加入量为：60g/万m3烟气。

药剂通过小计量泵进入烟气系统，借助烟气余热瞬时气化与烟气混合均匀，随后充满整个烟气空间。

缓蚀剂混合烟气后，在金属设备表面形成微观疏水缓蚀膜，保护金属不受酸性气体（露）侵蚀。

通过实际运行检验此阻垢缓蚀剂能有效的阻止换热器表面结焦、结垢，保障换热器换热效率和锅炉的安全运行。

另外，增加换热器后，烟气温度降低，肯定会增加引风机运行功率。

锅炉引风机配置为2台，一台为工频，一台为变频，单机风量3.15万m3/h，压力3600Pa，转速980r/min。

单台满负荷就可以满足80%风量。

目前两台风机都在低负荷运行，设备负荷余量还很充足，经测算大概富余40%风量，换热器进入烟道所产生的阻力及烟气降温两个因素综合可以增加压力550Pa，相当于增加引风机8%左右的负荷。

因此目前的风机配备完全可以满足改造后运行需求。

参考文献
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