超临界机组锅炉运行排烟温度偏高原因探讨

李爽

哈尔滨锅炉厂预热器有限责任公司 黑龙江 哈尔滨 150046

摘要：随着节能减排形势越来越严峻，大容量超临界锅炉不断发展，目前我国新增火电机组基本以超临界为主。由于发展时间短，我国超临界锅炉设计、制造、运行及管理并不完善，其中排烟温度偏高是一个较为普遍但危害严重的问题。通过分析超临界机组锅炉排烟温度高的原因，提出了相应的调整措施，对于保证锅炉运行的安全性和经济性具有十分重要的实际意义。在煤粉炉运行过程中，排烟温度高是影响锅炉燃烧效率的最主要因素。因此需要采取有效措施来降低锅炉排烟温度，提高电厂锅炉安全运行。

关键词：超临界机组锅炉；排烟温度偏高原因；措施

近年来,超临界机组在我国得到广泛的应用, 但超临界和超超临界机组锅炉普遍存在排烟温度高于设计值的现象。对此, 通常认为造成排烟温度高的原因是 实际燃烧煤质与设计燃用煤质存在偏差, 设计时对管壁沾污估计不足, 煤器受热面或者空气预热器受热面偏小, 尾部受热面吹灰器布置不合理或作用不明显 等。超临界机组锅炉在现实的生产生活中的应用越来越多，对于锅炉使用过程中的排烟温度过高的问题引起了广泛地关注。

一、锅炉运行的排烟温度的影响

该锅炉投产发电以来, 在机组额定负荷下,锅炉排烟温度一直高于设计值 10 ℃ 以上, 特别在低负荷运行时 ,排烟温度较设计值偏离大。通常锅炉排烟温度每升高 10 ℃,排烟热损失增加, 影响机组发电煤耗。因此排烟温度偏高直接影响锅炉运行经济性。同时排烟温度偏高,还会影响设备的安全运行。

1、锅炉排烟温度和锅炉生产效率的影响。锅炉运行的排烟温度与锅炉使用过程中的生产效率有联系。计算锅炉效率一般使用正、反平衡方法对其进行测量。这种效率测量法运用于大型机组可能会出现差误，因为大型的锅炉机器中的燃料使用、水蒸气的数值都是无法得到确切值，所以在计算过程中没有准确的数据就得不到锅炉真正的效率。所以对大型机组的效率进行计算一般采用热损失计算方法。使用这种计算方法，必须掌握大型机械的锅炉的一些热损耗的数据。第一，要知道大型机组的锅炉的干燥燃烧物的热损耗；第二，水蒸气造成的热损耗值；第三，燃料中水分蒸发造成的热损耗值；第四，含氢燃料在燃烧过程中水蒸气引起的热损耗值；第五，大型机组锅炉使用过程中对周边的辐射造成的热损耗值。这五点是计算大型机组锅炉生产效率的必备数据值，其中锅炉的温度对效率的影响是最重要的。

2、锅炉的效率对电厂经济的影响。锅炉的排烟温度对锅炉的效率产生影响，锅炉的效率直接影响着电厂的经济收益，所以电厂要提高经济效益、就必须提高锅炉生产的效率，反言之，电厂必须解决锅炉的排烟温度问题。经过实验结果表明：锅炉的排烟温度越高，锅炉的效率越低，锅炉的效率低就会降低电厂的经济收益，对整个电力行业的影响是巨大的，所以降低锅炉的排烟温度是刻不容缓的。

3、高硫煤种的低温腐蚀和排烟温度的选择。电厂在锅炉的燃料使用上选择硫含量较高的煤，在锅炉的生产过程中，因为硫本身具有腐蚀性，在水的温度较低的情况下，锅炉的省煤器易发生腐蚀。如果锅炉尾部的温度较低，排放的烟中的水蒸气和燃料会发生化学反应生成三氧化硫，对锅炉的受热面也会产生严重的腐蚀。烟气中的三氧化硫会与烟气中的水蒸汽结合成硫酸蒸汽。烟气中有硫酸蒸汽存在时,即使它的含量很少,它对露点的影响也很大。

二、降低超临界机组锅炉排烟温度的技术措施

在锅炉使用过程中，如果锅炉给水的温度提高，锅炉排烟的温度还保持不变的话，那么锅炉排除的烟的温度就会升高，空气预热器吸收锅炉排除的烟的热量值会升高，锅炉的制粉系统运行工作会需要大量的干燥热能，这样就会造成超临界机组锅炉排烟温度的不断升高。锅炉温度的升高主要是因为锅炉的制粉系统对温度的控制不断地降低，煤在燃烧的过程的水分不断地减少，导致锅炉的制粉系统中冷风的能量增加，这个过程中锅炉排烟的温度就会提高。如果想合理有效地降低超临界机组锅炉的排烟温度，应该从以下几点出发：

1、对磨煤机出口的温度加强控制。同国外的先进技术相比，我国锅炉的制粉系统出口的温度会比国外锅炉的制粉系统出口的温度偏低，所以要降低锅炉的排烟温度，应该控制磨煤机出口的温度。如果磨煤机出口温度太低的话，磨煤机在工作的时候干燥动能不足，在出煤时候容易堵塞出口，在排风粉管壁上会附着很多煤粉，会对锅炉磨煤机系统的使用产生影响，对煤燃烧也会产生有害影响。如果使用的煤质量较差的话，火燃烧的稳定性比较差，对整个制粉系统的运作产生影响。如果制粉系统出口的温度过高的话，会引起制粉系统发生爆炸，对生产造成安全隐患。所以要严格控制磨煤机出口的温度，保证制粉系统的安全运行。在保证锅炉使用安全的前提下，保持较高的磨煤机出入口温度。

2、对超临界机组锅炉的温差加强控制。超临界机组锅炉在使用的过程中，如果锅炉给水的温度过高的话，在锅炉煤气出口的排烟地温度和锅炉用水的温度差额会变小，大部分超临界机组锅炉的排烟温度和给水温度的温差在八十摄氏度左右，如果超临界机组锅炉的排烟温度和给水温度的温差控制在七十摄氏度左右的话，就会减小锅炉的传热效能，有效的控制给水温度，会对超临界机组锅炉的排烟温度的降低做出贡献。

3、对锅炉水冷壁给水温度加强控制。超临界机组锅炉炉膛水冷壁受热面内不存在汽水混合物受热管段，在水温升至临界点温度时将全部转化为蒸汽，在近临界区域，极易发生传热恶化。因此，水冷壁的进口水温必须维持在合适的范围，使易发生传热恶化的管段避开炉内最大热负荷区域。对某超临界机组锅炉水冷壁的计算表明,给水温度为二百九摄氏度水冷壁进口水温为三百一十八摄氏度时,其临界转变点大致位于主燃烧区上部。一般情况下,给水温度每降低十摄氏度,排烟温度则下降二到三摄氏度左右。尽管给水温度的降低会导致排烟温度的下降,但是给水温度的降低在蒸发量保持不变的情况下会造成燃料消耗量的增加。给水温度降低所造成的损耗远超过对应排烟温度下降所产生的效益,所以运行中给水温度还是保持一个较高的水平比较好。所以，如果采用增加省煤器吸热量

来降低排烟温度的方法，则必须考虑水冷壁管的安全性。

4、采用合理的一次风速。制粉系统乏气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不超限，必然使冷风量增加，这样，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将减少，排烟温度升高。降低一次风率的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能使火焰集中而且火焰中心降低，对于低负荷这样做也能起到稳定燃烧的作用，停用燃烧器的顺序应自上而下。

造成锅炉排烟温度升高的原因有多种，既有空气预热器自身的原因，又有锅炉系统的原因。排烟热损失在锅炉所有热损中占比最大，影响锅炉效率较多。在当前电力市场竞争激烈的形势下，为了提高自身的竞争力，则需要采取有效措施，降低排烟温度，从而降低生产成本，提高电厂运营的经济性。通过采取上述一系列措施后，该机组锅炉排烟温度大幅下降，并接近设计值，取得了很好的效果。

参考文献：

[1] 孙伟;唐海宁.某 630MW 超临界机组锅炉排烟温度高的技术改造[J].江苏电机工程，2017（3）.

[2] 邱中，梁进林，邱兵.电站锅炉排烟温度高的原因分析及改进措施[J].能源研究与管理，2019（3）：32-35.

[3] 宋廷.电厂锅炉排烟温度高的原因及解决措施探讨[J].科技创新与应用，2017（11）：121-122.

[4] 孙浩，唐健.超超临界660MW锅炉排烟温度偏高的原因分析[J].锅炉制造，2018（4）：13-15.