影响锅炉排烟温度的因素及其优化措施

2011-12-23熊传家

纯碱工业 2011年3期

关键词：预器制粉漏风

熊传家

(南化公司连云港碱厂,江苏连云港 222042)

影响锅炉排烟温度的因素及其优化措施

熊传家

(南化公司连云港碱厂,江苏连云港 222042)

介绍了在运行中影响锅炉排烟热损失的因素,通过采取优化调整的技术措施,使锅炉排烟温度降低。

锅炉;排烟温度;热损失

连云港碱厂在用4台中压煤粉锅炉,在运行中存在锅炉燃烧达不到最佳工况的现象,具体体现为排烟温度偏高。为了解决此问题进行攻关,以达到降低排烟温度,减少排烟热损失的目的。

1 影响锅炉排烟热损失因素的分析

通过分析,找出引起排烟温度升高的原因主要有以下几个方面:

1.1 漏风对排烟温度的影响

漏风是指炉膛漏风、制粉系统漏风及烟道漏风,是排烟温度升高的主要原因之一。炉膛漏风主要指炉顶密封、看火孔、人孔门及炉底碎渣机处漏风;制粉系统漏风指给煤机、磨煤机进出口、以及备用磨煤机风门、挡板处漏风;烟道漏风指氧量计前尾部烟道漏风。

炉膛出口过量空气系数α可表示为:

式中:△α——送风系数;

△α1——炉膛漏风系数;

△α2——制粉系统漏风系数;

△α3——烟道漏风系数。

由上式知道,α保持不变,当漏风系数Σ△α′=△α1+△α2+△α3升高时,则送风系数△α下降,即通过空预器的送风量下降,排烟温度升高。

1.2 制粉系统对排烟温度的影响

1.2.1 制粉温度低

表1 磨出口温度允许值

为保证磨煤机安全运行,通常对磨煤机出口的温度有所限制。《电站磨煤机及制粉系统选型导则》(DL/T 466-2004)中规定了磨煤机出口温度(可见表1)。例如储仓式制粉系统,采用烟煤时不超过70℃;采用贫煤时不超过130℃。另一方面,为了提高制粉系统能力,在运行中往往会保持较大的给煤量,因此,磨煤机出口温度会控制得比较低,这样进入炉膛的三次风温度也会比较低,从而影响燃烧区的温度,使炉膛火焰中心上移,引起排烟温度升高。因此磨煤机出口温度在保证制粉系统安全运行的前提下可适当提高,以降低排烟温度。

1.2.2 三次风率偏高

磨煤机实际运行中,为了保证磨煤机的最大出力,三次风速运行控制往往高于设计值,如连云港碱厂2#锅炉按设计三次风的风速为49 m/s,而实际运行中确达到60 m/s以上,设计一次风速为22 m/ s、二次风速为45 m/s,由于三次风布置在一、二次风上方,三次风量越大,进入燃烧区的冷风就越多,炉膛内的煤粉的后期燃烧越推迟,从而导致排烟温度升高。

1.3 空预器入口风温高引起排烟温度升高

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,流过空预器的风量减少,排烟温度升高,这属于环境因素,是难以克服的;若增加受热面,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,必须投入热风再循环,来提高排烟温度,这样电耗会增大。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。

1.4 受热面布置及积灰的原因引起排烟温度升高

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,这需要重新进行设计校核计算,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。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。

1.5 过剩空气系数对排烟温度的影响

炉内过剩空气系数α过大或过小,都会对锅炉的排烟热损失率产生直接影响。一般来说,送风系数△α下降,即通过空预器的送风量下降,排烟温度升高。同时过剩空气系数α的大小对锅炉化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失都有很大影响。因此最合理的过剩系数,不能简单按照排烟热损失进行确定,而应使 q2、q3、q4之和为最小,此时的α被称为最佳过剩空气系数。在调整过剩空气系数中还要考虑气温特性,过低过剩空气系数可能引起气温偏低,因此对过剩空气系数的控制应综合考虑。

2 优化调整的技术措施

2.1 减少系统漏风

在锅炉大、小修中及日常运行中,对锅炉本体及制粉系统进行查漏和堵漏,例如各个连接法兰密封、膨胀节处密封、锁气器及炉本体密封,特别是炉底碎渣机处和炉顶密封;采用密封比较好的门、孔结构。在运行时,随时关闭各看火门孔,运行调整中炉膛负压及钢球磨煤机入口负压尽量控制的较低等。实践经验表明,通过综合治理可有效降低排烟温度约2～3℃。

2.2 提高制粉温度

磨煤机出口温度不宜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,加之目前许多电厂煤质下降,因此,提高磨煤机出口温度的是有一可行性的。

实例1:

连云港碱厂2#锅炉排烟温度实际运行值超过了设计值10℃以上。对锅炉运行参数进行全面分析的结果表明:引起排烟温度高的原因,除预热器存在换热不足外,运行调整方面也存在问题。技术人员对该炉磨煤机出口温度进行了调整,结果见表2。将磨煤机出口温度每提高4℃,排烟温度下降了约1℃。减少磨煤机入口冷风的比例,提高进入炉膛三次风的温度,可以提高磨煤机出口温度;若提高三次风量,这时排烟温度变化不明显;若维持三次风量不变,排烟温度则稍有降低。

表2 磨煤机出口温度变化对排烟温度影响

2.3 保持合理的风粉配比

定期测量磨煤机风速,并校验一、二、三次风量的测量系统,防止因测量误差导致实际运行中个别风量偏大,造成炉膛内风粉的紊乱,因此,要根据原始设计及设备的具体状况来决定磨煤机不同出力下的风煤比。同时满足磨煤机干燥出力和锅炉燃烧的要求。

实例2:

在对2#锅炉排烟温度高的原因分析中,我们也发现该锅炉在运行中三次风速最高达到60 m/s以上,这样必然导致排烟温度的升高。控制排粉机出口档板,调整三次风速,风门关到85%时(风速降到设计风速)比全开时排烟温度下低了4.2℃,见表3。通过对比可以看出三次风速比例失调对排烟温度影响较大,因此在运行调整中不能忽视这一问题。

表3 排粉机出口风门开度对排烟温度影响

2.4 保持受热面清洁

目前普遍存在煤质变差,发热量下降、灰分增加的问题。运行中在汽温能够维持的前提下,应加强锅炉吹灰工作,同时热工人员应加强日常检修与维护,确保吹灰器的正常投入,利用停炉机会对空预器等换热设备进行疏通清理,保持各受热面的清洁,将空预器压差控制在合理范围内。

2.5 确定最佳过剩空气系数

最佳过剩空气系数α的调整试验应在稳定负荷与煤种状况下进行;调整期间不进行吹灰。过剩空气系数的调整试验值可在炉膛出口的设计值附近选3～4个值进行。试验时保持一次风量不变,通过调整送风机的开度和二次风门的开度改变过剩空气系数值。在每个工况下按照反平衡获得不同工况下的锅炉效率,在进行较大空气系数调整时,应注意主蒸汽温度的影响;进行较小过剩空气系数的调整时,应注意燃烧的稳定性。

实例3:

还是以2#锅炉试验,为了确定最佳过剩空气系数,在固定负荷下进行了过剩空气系数优化调整试验,结果见表4。通过试验调整,获得不同氧量时对应的锅炉效率,指导锅炉优化运行调整。