鸡粪循环流化床锅炉排烟温度高分析

方向勇

【摘 要】鸡粪生物质循环流化床锅炉作为新型环保生物质锅炉，因前期设计不太成熟，技术还在进一步摸索，在运行中受设计不合理和鸡粪燃料特性的影响，导致锅炉排烟温度高，锅炉效率降低。某电厂鸡粪生物质循环流化床锅炉在运行中因排烟温度偏高，严重影响了锅炉效率和机组的安全经济运行，本文通过对可能影响排烟温度升高的原因进行了分析，并根据燃料特性及锅炉运行实际工况，采用调整运行方式和技术改造等方法，对锅炉省煤器等进行了改造，优化锅炉设计，达到了降低排烟温度的效果。

【关键词】鸡粪生物质循环流化床锅炉 排烟温度 燃料特性 省煤器 改造

1概述

锅炉排烟温度是影响锅炉效率的主要指标之一，既不能太低，使得锅炉受热面积增大，烟风道阻力增加，风机电耗增加，还增加了锅炉造价。也不能太高，使锅炉热效率降低，燃料成本增加，机能运行不经济。因此，排烟温度不仅是锅炉设计需考虑的重要指标，也是确保锅炉安全经济运行需监视调整的重要参数。鸡粪生物质循环流化床锅炉作为国内甚至亚洲新开发的生物质炉型，具在环保、燃烧稳定、生物质燃料适应性广等优点。但由于技术较新，在实际生产中发生了不可预见性的问题，其中较突出的问题是排烟温度高严重偏离设计值，导致锅炉排烟热损失增加，运行成本增加，锅炉运行周期较短，需要在运行中加以解决，提高锅炉效率。

某电厂鸡粪生物质循环流化床锅炉自投入运行以来，排烟温度严重偏离设计值145℃，高达175℃，详见下表一。

可以看出，排烟温度升高，严重影响了锅炉的安全经济运行，甚至危及到锅炉布袋除尘器的安全运行，进而影响到锅炉的效率、机组的发电标耗和电厂的运营成本。为此，本文根据有关锅炉技术资料，对鸡粪循环流化床锅炉排烟温度升高做原因分析，并进行降低排烟温度、提高锅炉效率的试验改造。

2鸡粪循环流化床锅炉排烟温度升高原因及分析

因燃料中含有鸡粪、稻壳及少量的砂土，比重较轻，挥发份高，影响鸡粪循环流化床锅炉排烟温度的因素主要有燃料特性、锅炉结构和运行调整等三方面因素。燃料特性包括燃料、环境温度、锅炉给水。锅炉结构包括炉膛、锅炉受热面、锅炉漏风。运行调整包括锅炉负荷、过量空气系数。

（1）鸡粪燃料中碳含量低，稻壳占比大，挥发份高，比重较轻，燃料后燃现象严重，排烟温度升高；燃料含水率增加，烟气量增加，排烟温度升高；环境温度升高，排烟温度升高；锅炉给水温度升高，保持同样的燃料量，省煤器的热偏差降低，省煤器的吸热量降低，排烟温度升高。

（2）锅炉受热面面积是根据锅炉最初设计校核燃料进行设计的，若与实际利用鸡粪燃料有偏差，就会引起锅炉受热面传热量的变化，最终导致排烟温度的变化。若炉膛蒸发受热面小，炉膛吸热量少，蒸发量不够，锅炉达不到额定负荷，炉膛出口烟温升高，排烟温度升高。过热器受热面面积小，吸热量少，主蒸汽温度达不到额定温度，排烟温度升高；省煤器面积小，需要燃料量增加，炉膛出口温度增加，省煤器热交换减少，排烟温度升高；空气预热器面积小，热风温度低，需要燃料量增加，热交换少，排烟温度升高。

（3）受热面积灰。不论是炉膛受热面积灰，还是对流受热面积灰，因灰的导热系数小，使热阻增加，均使锅炉受热面传热效果恶化，吸热量减小，以致排烟温度升高。若受热面积灰严重，甚至堵塞，形成烟气走廊，都将造成热量不能被有效吸收利用而致使排烟温度升高，锅炉效率降低。

（4）锅炉漏风。锅炉漏风主要在人孔、看火口、烟道各联箱包墙及炉膛与分离器连接处等。锅炉一般正常燃烧情况下，漏风越靠近炉膛，造成的排烟热损失越大，使排烟温度升高；若漏风靠近烟道尾部，排烟热损失相对较小，排烟温度降低。

（5）锅炉负荷。锅炉负荷越大，锅炉燃烧越强，床温越高，炉膛出口烟温越高，受热面热交换加强，排烟温度升高。过量空气系数越大，风烟量越大，排烟热损失越大，排烟温度越高。

（6）对流受热面烟气侧腐蚀使受热面穿孔、损坏，同时还会出现堵灰现象，增加了烟道通风阻力，排烟温度提高，大大影响了锅炉的安全性和经济性。

3处理对策

我们通过对锅炉运行情况分析，以及对锅炉停运后的检查，对可能造成排烟温度升高的原因进行了全面剖析与调整，并做了相应处理。

（1）根据循环流化床的特性，炉膛负压一般应维持在正、负50Pa左右，但根据鸡粪燃料的特点，挥发份含量高，着火时间短，在实际运行中，我们要求运行人员对炉膛负压重点监视和控制，并维持在+50Pa左右，这样不仅消除了炉膛处的漏风，还延长了燃料在炉膛的着火时间，提高了物料循环倍率，提高了锅炉效率，所以锅炉漏风不是造成排烟温度升高的原因。

（2）过量空气系数和一、二次配风的控制。在运行中，特别是在锅炉运行周期后期，考虑到排烟温度高的因素，在保持一定负荷的情况下，我们尽可能的维持较小的过量空气系数，在锅炉放渣时，才适当加大送风量，使较大颗粒的锅炉底料排出，提高流化质量，增加锅炉燃料效率。由于鸡粪燃料的特性，对一、二次配风提出了一定的要求，一、二次配风如不符合燃料在炉膛中分布要求，带来的结果是燃烧室出口过氧量的偏大或偏小（一般循环流化床锅炉燃烧室出口过氧量为3%-5%），燃烧室上下和返料器温度偏差增大。

（3）根据表一我们分析，省煤器出口烟温较设计值233度升高了13度，省煤器设计受热面面积偏小应该是造成排烟温度升高的主要原因之一。后与锅炉厂家联系沟通，增加了适量的省煤器管排，提高给水温度的同时降低排烟温度，锅炉再次启动后在投入高加的情况下排烟温度下降非常明显。省煤器改造后运行数据见下表二。

从表二和上表一对比可以看出，省煤器受热面面积设计偏小对排烟温度的影响是较大的。

（1）因受鸡粪生物质燃料特性的影响，锅炉受热面积灰非常严重，有时会形成堵灰，增加烟道阻力，降低热交换，排烟温度升高，使锅炉出力降低，甚至被迫停炉清理。灰粒是依靠分子引力或静电引力吸附在管壁上的，而管子的背风面由于有旋涡区，因而能使细灰积聚下来。飞灰颗粒一般都小于200?m，但大多数是10--20?m，沉积在管壁上的灰粒都小于10?m。灰粒越小，其单位质量的表面积就越大，因而相对的分子引力就越大，与管壁接触时，其分子引力大于本身重量，从而使它吸附在管壁上。烟气流速和管束的结构特性也可影响到锅炉受热面的积灰。为此，要保证吹灰器可靠投入，适当增加锅炉吹灰次数，合理设计吹灰次序，合理增加积灰严重处的吹灰，提高受热面的热交换能力。控制烟气流速，一般保持在在8--10m/s，采用小管径及合理的布置方式，可有效减少积灰，降低排烟温度。

（2）通过对省煤器及吹灰器的改造，降低了排烟温度，高加得以投入，锅炉出力明显增加，锅炉效率明显提高。可见，造成锅炉排烟温度升高的主要原因为省煤器受热面设计面积偏小和锅炉受热面积灰，使受热面热交换减少，换热效率降低。

（3）锅炉运行到后期，因排烟温度高，可以通过解列高加汽侧，降低锅炉给水温度以达到加大省煤器的换热效率，有效降低排烟温度的目的。

4结论

由于鸡粪生物质循环流化床锅炉技术国内为数不多，就国际上到目前为止也不超过10台，设计还在不断摸索及创新，设计工况和受燃料特性的影响，将会导致排烟温度高于设计值，不仅保证不了锅炉出力，还造成了热能损失，降低锅炉效率，锅炉的安全长周期运行以及发电成本等都会受到影响，实践中要根据具体情况，合理分析，采取相应对策，科学解决，确保锅炉机组安全、稳定、经济运行。

因鸡粪生物质燃料锅炉环保排放远低于国家规定的标准，节能减排效果明显，可以将鸡粪变废为宝，随着国内养殖业的发展和鸡粪生物质循环流化床锅炉技术的进一步成熟，可以预见，鸡粪生物质锅炉机组将可有效得到推广和应用。

5建议

为彻底解决鸡粪循环流化床锅炉排烟温度高的问题，经过几年的运行实践，已找到了多项切实可行的有效途径和技术创新。比如：合理布置锅炉配风，燃料在炉前进行合适配比，增加锅炉受热面面积，合理布置受热面，改进锅炉相关受热面的材质，减少空气预热器的低温腐蚀，延长设备使用寿命，改变受热面管束间距，选用合适的吹灰器，增加吹灰次数，减少受热面积灰等等。

参考文献：

[1]白国亮.锅炉设备运行[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2]丁明舫.锅炉技术问答[M].北京：中国电力出版社，2001.