锅炉排烟温度高的危害及其治理

鲍永武

（国家电力投资集团公司内蒙古能源有限公司大板发电有限责任公司，内蒙古 赤峰 024000）

现阶段，受限于我国能源类型，以煤炭为主要燃料的火力发电依旧是在电能生产市场中占有较大比例。而煤炭燃烧所产生的烟气中含有大量的粉尘、二氧化硫、氮氧化物等大气污染物，是形成包括雾霾、酸雨等在内的大气污染主要来源。为此，形成有效的环保治理对烟气进行处置尤为重要。然而，与前文所谈及的污染物相比，温度的排放往往受到一定的忽视。

实际上，过高的温度排放不仅会成为直接的大气污染物，同时由于其对后续环保工艺的扰动、对烟气散播特性的影响等方面具有明显的作用。此外，温度过高的烟气也标志着锅炉运行状态的异常，需要引起足够的重视。针对这一情况，本文将系统分析其危害与原因，并形成科学且有效的治理策略，旨在为后续的相关升级改造提供基本遵循。

1 锅炉排烟温度高的危害

锅炉正常运行中烟气的温度应该稳定在一定的范围之内，过高及过低的温度均会对整体系统产生不良影响。如果温度过低会影响后续脱硝工艺的催化速率，减少烟气的消散面积、造成水蒸气的烟道凝结等。

而如果温度过高则会产生如下几方面主要危害；①对余热的回收利用具有消极影响。烟气过高导致大量的余热随着烟气排入到大气中去，对大气环境形成一定的扰动。除此之外，按照物料衡算的方式来进行评价也客观上降低了锅炉的热效率。②对省煤器运行产生影响。省煤器架设在烟道内，通过水膜的方式对烟气中的余热进行回收，并通过锅炉水余热的方式达到降低能源消耗、提高热效率的目的。一般省煤器的受热面积是采用标准温度进行计算的，如果烟气温度过高会产生水膜表面沸腾现象，进而造成省煤器气堵，影响其正常运行。③对脱硝工艺产生影响。本项目采用SCR作为脱硝工艺，其中需要通过催化剂来降低反应温度并提高反应速率。催化剂的催化效应与烟气温度相关，如果烟气存在严重超温的情况下甚至会使得催化剂活力下降甚至死亡，造成严重损失。④对除尘系统产生影响。本项目采用静电除尘器联合布袋除尘为后续的除尘手段，综合除尘比例超过99%。如果烟气过高一方面在静电除尘的过程中会降低其除尘效率，根据现有的研究结果表明烟气每上升10摄氏度，其除尘效率会下降约0.8个百分点；另一方面，过高的温度容易造成布袋的消防隐患，由于布袋温度过高而自燃所产生的生产安全事故已有报道。⑤对运行成本造成影响。烟气温度过高会形成炉底风量增加，为满足其风量需求势必需要增加吸风电机的工作量，从运行成本的角度而言形成一定的浪费，同时降低了相关部件的使用寿命。

2 锅炉排烟温度高的原因及其治理策略

2.1 排烟温度高的原因

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。

具体而言大致可以分为三个方面：一是系统原因，即由于系统设定以及系统间配合不畅而导致其烟气排放温度过高，如炉膛或制粉系统漏风、空预器入口风温高等原因；二是运行原因，即在锅炉运行过程中由于系统设定或运行规范化操作较差而导致运行出现问题产生的烟气温度过高现象。如磨煤机出口温度低、受热面布置不合理、一次风率偏高等；三是维护原因，即由于对于锅炉及烟道余热回收系统的维护不及时而导致其部分设备与设施暂时失去作用或者作用效果低下而导致的烟气温度过高，如受热面积灰等。

2.2 烟气温度高的治理策略

找到了温度过高的根本原因，以问题为导向，针对不同原因制定具有针对性的治理策略是解决上述问题的核心关键。从笔者的实践经验角度来看，在这一问题的处置层面可以从如下几个方面来进行构建：

（1）针对系统原因产生排烟温度过高的治理

解决系统原因而导致的温度升高需要从系统设置原因角度入手。就一般情况而言大致分为如下几种：一是对于炉膛进行改造。在炉膛出口空气系数不变的情况下，炉膛及制粉系统漏风将使送风量下降，空气预热器的传热系数K下降。故而，我们需要在设备运行之前以及运行的过程中基于降低漏风的目的对设备进行查找问题及改造。

具体方法是对炉本体及制粉系统进行查漏及堵漏工作。一方面在运行时随时关闭炉本体各检查门、检查孔，采用密封较好的给煤机（如埋刮板给煤机）等。

另一方面，可采用保持炉膛出口过量空气系数不变的条件下，微正压运行判断漏风对排烟温度所产生的影响。二是设备在一次风系统中掺入了冷风，这一问题在形成烟气温度过高的过程中与漏风的原因相同。

在炉膛的出口由于过量空气系数不变，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。在改造的过程中，我们需要从设计的角度入手，为其提供进入炉膛的风量控制体系，在避免炉膛及制粉系统漏风的基础上，形成通过预热器进行控制的这一概念与实际操作。

（2）针对运行原因产生排烟温度过高的治理

所谓的运行问题主要是指锅炉在运行过程中由于操作不当而形成的烟气高温，根据不同的原因其治理策略大致分为如下几个方面：一是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，而导致的排烟温度升高。此种现象往往是由于外部环境所造成的，如夏天的炎热空气或者由于进气口的开口方向所导致的进气温度较高等。

针对这一问题可以增加受热面的方式来形成空预器入口烟温的实质性降低。但是需要同时注意的是过多的受热面会带走大量的热量，从而使得烟气温度在冬季时呈现出偏低的态势。故而形成有限调节的受热面积体系是一种有效的手段。二是由于操作不当而使得温度调节设备，如空气预热器等方面在运行的过程中存在泄漏。

此种泄漏会直接导致预热失败或者热量外流，最终通过烟气温度的方式进行表征。为了解决这一问题，我们需要在运行前对相关设备进行检验，必要时可以通过加建自动化监测设备等方式按照压力、温度等敏感指标对相关设备的运行状态进行实时监控。

这一特征与操作过程广泛的在一次风漏向烟气侧、二次风侧，二次风漏向烟气侧等领域内形成应用。三是在受热面布置方面：需要重新进行锅炉热力计算，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）针对维护原因产生排烟温度过高的治理

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。

积灰对于热量的传导具有严重的抑制作用，从现有的研究结果来看，炉膛积灰每增加1mm，则热传输效率则降低28%左右，且随着积灰的增加而削减的比例逐步提高。

另一方面由于操作不当，火焰偏斜，一次风速过高等原因还会形成受热面结焦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。针对这一问题，同样需要定期进行维护来予以处置。

3 结语

本文以烟气温度高为研究内容。首先，分析了烟气温度高可能产生的危害，引起足够的重视；其次，从产生原因的角度分析了烟气温度高问题的可能原因，并按照设备、运行及维护等三个方面进行了分类；最后，按照可能产生的原因及常见问题对不同因素下导致的锅炉排烟温度高等问题进行了优化。希望通过本文的研究能够为后续的相关技术升级与改造提供理论支撑与实践指导。