火电厂锅炉排烟温度高影响因素的分析

吕小东　代广文

（元宝山发电有限责任公司，内蒙古 赤峰 024076）

【摘　要】元宝山发电有限责任公司#3锅炉机组投产后，锅炉实际运行排烟温度远远高于设计值，排烟温度升高，排烟损失增大，导致锅炉效率降低，煤耗升高，经济效益下降。本文通过对引起排烟温度升高原因进行分析，提出了相应的措施和建议。

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关键词 火电厂；锅炉；排烟温度

０　引言

元宝山发电有限责任公司三期工程安装600MW汽轮发电机组，锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司生产的亚临界一次中间再热强制循环汽包炉，制粉系统为正压直吹式制粉系统，运行时排烟温度达150℃左右。锅炉排烟温度偏高，严重影响了锅炉运行的经济性（一般情况下，排烟温度每升高 10℃，排烟损失增加 0.5～0.8%），同时对炉后电除尘的安全运行也构成威胁，所以有必要根据设备的具体状况，全面分析造成锅炉排烟温度升高的各种因素，制定出切实可行的措施以达到降低排烟温度，减少排烟损失，提高锅炉效率。

１　排烟温度高的原因分类

在理论分析与总结现场经验的基础上，对排烟温度升高的原因进行了分类，造成排烟温度升高原因主要有漏风、掺冷风量多、受热面积灰、空预器入口空气温度高及受热面布置原因等，下面就这几方面原因作详细的分析讨论。

1.1　漏风

（1）炉膛系统漏风

（2）制粉系统漏风

（3）空预器入口前烟道漏风

1.2　掺冷风量多

（1）磨煤机出口温度低

（2）一次风率偏高

1.3　空预器入口风温高

1.4　受热面积灰

1.5　受热面布置原因

２　排烟温度高的理论分析及解决措施

2.1　漏风

漏风是指炉膛漏风、制粉系统漏风及空预器入口前烟道漏风，是排烟温度升高的主要原因之一，是与运行管理、检修以及设备结构有关的问题。炉膛漏风主要指炉顶密封、看火孔、人孔门及炉底密封水槽处漏风；制粉系统漏风指备用磨煤机风门、挡板处漏风；空预器入口前烟道漏风指氧量计前尾部烟道漏风。在炉膛出口过量空气系数不变的情况下，炉膛及制粉系统漏风将使送风量（即通过空预器的送风量）下降，空气预热器的传热系数 K下降。此外送风量下降也使得空气预热器出口热风温度升高，空气预热器的传热温压下降，而 K及传热温压的下降使空气预热器的吸热量降低，最终使排烟温度升高。

2.2　掺冷风量多

一次风中掺冷风和漏风一样，在炉膛出口过量空气系数不变的情况下，一次风中掺冷风使得流过空气预热器的热风减少，空气预热器吸热量降低，导致排烟温度升高。造成一次风中冷风量用得多的原因有以下方面： 目前国产锅炉机组，往往在设计时认为进入炉膛的风量中，除炉膛及制粉系统漏风外，都是通过预热器的这一概念所造成。实际上制粉系统在运行时，要掺入部分冷风，以保持一定的磨煤机出口温度，结果使通过预热器的风量小于设计值，因而导致排烟温度升高。

２．２．１　磨煤机出口温度

为保证安全运行，通常对磨煤机出口温度有所限制，烟煤直吹式时不超过80℃。另一方面，锅炉设计时热风温度的选择主要取决于燃烧的需要，所选定的热风温度往往高于所要求的磨煤机入口的干燥剂温度，因此要求在磨煤机入口前掺入一部分温度较低的介质，磨煤机出口温度控制的越低，则冷一次风的比例越大，即流过空预器的风量降低，引起排烟温度升高。在炉膛不结焦及制粉系统安全的前提下，可适当提高一次风风粉混合物的温度，减少冷风的掺入量。磨煤机出口温度不易过高是为了防止挥发分爆燃，对于挥发分较高的烟煤，挥发分大量析出的温度要在200℃左右，因此，磨煤机出口温度的提高是有一定潜力的。

２．２．２　一次风率

磨煤机实际运行中，在保持一定的磨煤机出口温度下，一次风量越大，则其中冷一次风量也增大，同时，会造成送风量的降低，从而导致排烟温度升高。一次风率过高时，为达到风粉混合物着火温度所需的吸热量就要多，着火时间就延长；煤质挥发分高时，需助燃氧气较多，就需要较高的一次风率。一般烟煤一次风率在25%～45%之间。

制粉系统使用的干燥剂为热风加冷风，当一次风率增加时，为控制磨煤机出口温度或排粉机进口温度不超限，必然使冷风量增加，在炉膛出口过量空气系数不变的前提下，流过空气预热器的热风量减少，排烟温度升高。 试验证明，一次风率与排烟温度近似成线性关系，其斜率 K与一次风中所用冷风量大小有关。一次风率每增加1%，排烟温度增加1～1.1℃。降低一次风率是降低排烟温度的有效措施。但需注意：一次风率降低，一次风速跟着降低，一次风速太低，可能使一次风管内积粉。为此须尽可能地使同层一次风中风速相同，为最大限度地降低一次风率创造条件。通常锅炉冷态所做的一次风速调平，只是调节煤粉混合器前的节流孔板，使并列的管道在纯空气流动状态达到阻力等，但这并不能做到锅炉正常运行时，同层一次风管内流速相等。这是因为送粉管道的阻力与煤粉浓度有关，它随着煤粉浓度的增加而增加，且增幅相对较大。解决问题的办法是，在煤粉混合器后管道上增加一节流缩孔，在冷态一次风调平后，再在投粉后，调节该节流孔板，使同层一次风管的流速相同。降低一次风率的另一主要方法是随负荷不同而增减燃烧器，停用部分燃烧器后，不仅可减少一次风率而且使火焰集中，低负荷时稳定燃烧。停用燃烧器的顺序应自上而下，也有可自下而上停用燃烧器以提高低负荷时再热汽温，但应视底部二次风挡板是否能关严而论。一次风速过高会退迟着火时间，过低会烧损喷燃器出口管，并可能造成一次风管内煤粉沉积以致堵塞管道。一次风速在25～32m/s。

2.3　受热面积灰

受热面积灰指锅炉受热面积灰、结渣及空预器传热元件积灰，锅炉受热面积灰将使受热面传热系数降低，锅炉吸热量降低，烟气放热量减少，空预器入口烟温升高，从而导致排烟温度升高；空气预热器堵灰则使空气预热器传热面积减少，也将使烟气的放热量减少，使排烟温度升高。炉膛积灰厚度由 1mm增加到 2mm时，传热量减少28%，当受热面有 3mm积灰就可造成炉膛传热量下降近40%，相应炉膛出口烟温升高近600℃。

2.4　受热面结焦

（1）操作不当，火焰偏斜，一次风速过高。

（2）由于锅炉严重超负荷，锅炉容积热负荷过大，使炉膛温度过高，灰粒到达水冷壁壁面和炉膛出口时还不能得到足够的冷却，从而造成结焦，影响受热面内冷却介质吸热，使炉内温度更高，形成恶性循环，使排烟温度升高。

2.5　空预器入口风温高

在夏天，空气预热器入口风温高，空气预热器传热温差小，烟气的放热量就少，从而使排烟温度升高。同时制粉系统需要的热风减少，流过空预器的一次风减少，排烟温度升高，这属于环境因素，是难以克服的，若增加过多的受热面，降低空预器入口烟温，则冬季时，排烟温度会低于露点值，为防止空预器低温腐蚀，必须投入暖风器，来提高排烟温度，这样，辅汽损失会增大，所以要根据环境温度变化的规律，综合考虑设计布置受热面。

2.6　空气预热器内漏

由于空气预热器径向、轴向、环向密封不严，空气预热器内漏，一次风漏向烟气侧、二次风侧，二次风漏向烟气侧，由于空气预热器在热态膨胀后呈蘑菇状，热端漏风量更大，降低了烟气传热温压，排烟温度升高。 2.7　受热面布置原因

由于锅炉设计时，对炉膛沾污系数估算不准，使得受热面布置不合理，或者是由于结构不佳造成受热面吸热不足，导致空预器入口烟温偏高，从而使得排烟温度升高，这需要重新设计锅炉热力计算，必要时可采取增加省煤器管排，或将省煤器由光管式改为鳍片式，增加省煤器的吸热量，降低空预器入口烟温。

３　锅炉进行燃烧调整及制粉系统调整试验得出的结论

2007年元宝山发电有限责任公司#3锅炉进行燃烧调整及制粉系统试验，排烟温度在149.26～155.19℃之间。

制粉系统漏风主要为备用磨挡板门关闭不严，有冷风穿过备用磨进入炉膛。炉膛漏风主要由于锅炉炉底液压关断挡板密封性差，炉底漏风大，导致无组织入炉空气增加，抬高了火焰中心，是排烟温度升高的一个重要原因。空预器漏风率达9.86～11.92%，已远远高于设计标准要求的8%。磨煤机出口温度在 90℃左右，达到设计要求，实际试验一次风速在 26～35m/s之间，磨煤机出口温度和一次风速不是排烟温度高的主要原因。锅炉实际所需燃煤量在 600MW发电负荷时，高达365～385t/h，导致一次风率升高，实际运行一次风率由19%增大至33%，原因如下：

3.1　汽机效率低

由于为空冷发电机组，发电负荷在 600MW时，锅炉主汽流量在1990t/h，而设计流量为1815t/h，锅炉严重超负荷运行，需要的煤量和空气量大幅度增加。

3.2　实际运行时磨煤机一次风率高

磨煤机生产厂家说明书要求磨煤机满负荷时，一次风量为18.69Kg/s，实际要想达到满负荷运行，一次风量必须达到 22～24Kg/s，一次风率实际运行时与设计时相比，明显偏高。

3.3　磨煤机负荷小

磨煤机负荷小，用来干燥的热风量就要小，相对投入的冷风量较多，排烟温度升高。停一台磨时，由于必须开启冷风降低磨内温度（由于热风隔绝门传热，磨内温度较高），磨出口门不严，冷风从停止运行的磨进入炉膛。导致一次风率偏大。

3.4　煤质较差

煤质含灰量大，磨出力下降，按实际煤种（较设计煤种灰分由 32.34%增大到35～40%之间）时，每台磨最大出力仅为60t/h，必须启动七台磨才能满足 600MW发电负荷的运行燃煤需求，但每台磨长期在低负荷下运行，导致一次风率偏大。

４　改造后的排烟温度

经过 2007年小修，进行堵漏，处理空气预热器漏风，对磨煤机进行大修，提高 磨煤机出力，排烟温度有下降2～3℃，但仍远远大于设计值。 经过分析，认为因汽机效率低导致的一次风率高应是排烟温度升高的主要原因，因改造涉及面过大，还未能进行计划实施。

５　结束语

本文从元宝山发电有限责任公司#3锅炉现场实际出发，对实际运行排烟温度高于设计值的原因进行了较为全面的分析，认为一次风率过高是排烟温度升高的主要原因，漏风是排烟温度升高的次要原因之一，可为同类型锅炉分析排烟温度的原因及采取降低排温的措施提供理论帮助及实际经验借鉴。

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参考文献

［1］王永成，唐世蔼，杨家庆．煤粉炉排烟温度高的原因分析及运行中可采取的措施[J].安徽电力职工大学学报，2001（04）：85－88.

［责任编辑：许丽］