十里泉发电厂300mw锅炉降低排烟温度的试验研究硕士论文.pdf

山东大学 硕士学位论文 十里泉发电厂300mw锅炉降低排烟温度的试验研究 姓名 蔡勇 申请学位级别 硕士 专业 动力工程 指导教师 马春元 20040508 坐变銮兰丝圭耋堡篁塞 摘要 本研究的主要目的是为了解决华电国际十里泉发电厂1 0 2 1 t h 锅炉排烟温 高的问题 华电国际十里泉发电厂的两台锅炉均为哈尔滨锅炉厂设计的h g l 0 2 1 1 8 2 y m 9 型锅炉 该锅炉炉型沿用了燃用劣质煤的基本炉型 在结构上没有作大的 调整 设计煤种与校核煤种的挥发分差别较大 且实际中燃用高挥发分的煤时 为防止制粉系统着火 必须加大制粉系统的冷风量 另由于漏风较大 导致锅炉 排烟温度高达1 6 0 c 然而设计值仅为1 3 5 c 实际运行值比设计值高出2 5 c 排烟温度的严重超温导致运行效率降低 影响预热器 电除尘等设备的安 全经济运行 影响各低温受热面的正常工作 进而危及到锅炉 汽机以及发电机 组的安全经济运行 降低排烟温度对于节能降耗 提高锅炉的安全经济和稳定性 具有重要的现实意义 本论文采用理论分析和现场实践相结合的方法 首先根据 锅炉原理及计算 的计算方法 对煤种和漏风等因素变化所产生的排烟温度变化进行分析 将理论 分析 数值计算和实际数据进行对比 找到了解决现场问题的可行方法 为解决 锅炉运行中存在的问题提供了理论分析基础 分析计算表明 由于设计漏风量和实际漏风量的差别 导致排烟温度的计算 值和实际值差别很大 其主要原因是锅炉漏风量太大时实用中必须减少通过预热 器的冷空气量 因此导致尾部受热面吸热量不足 同时冷空气的份额加大后 锅 炉需要的燃料消耗量加大 从而形成恶性循环 导致排烟温度的进一步提高 根据具体情况 确定了现场改造的具体方案 并组织了实施 所采取的措施是对锅炉的漏风进行治理 优化运行调整方式 试验对比说明 通过运行调整对锅炉的实际运行非常有效 本论文对上述工程的具体技术方案进行了比较详细地论证 采用现场校核计 算和实际数据进行对比的方法 实际工作证明 这是理论联系实际的方法 对指 导现场的运行和电厂的生产具有一定的参考价值 目前 我国许多电站锅炉排烟温度高于设计值 一般比设计值高出2 0 一 5 0 如果都按类似方式进行现场改造 将会产生明显的社会效益与经济效益 关键词排烟温度理论分析试验研究 尘玺銮 耋墨圭兰堡丝塞 a b s t r a c t t h em a i n p u r p o s e o ft h i s p a p e r i st os o l v et h e p r o b l e mo fh i g h t e m p e r a t u r eo ft h ee x h a u s tf l u eg a so f1 0 2 l t hb o i1 e ri ns h i l i q u a np o w e r p l a n t t h et w ob o i l e r so fs h i l i q u a np o w e rp l a n t t y p eo fh g l 0 2 1 1 8 2 y m 9 w e r ed e s i g n e db yb o i l e rp l a n ti nh a e r b i n t h o s eb o i l e r s f i tf o rc o a lo f b a dq u a i t y w e r en o ta d j u s t e dg r e a t l y c o m p a r ew i t ht h ed e s i g n e dc o a l t h ec o a lu s e di np r a c t i c ei sd i f f e r e n tg r e a t l yi nv o l a t i l e w h e nh i g h v o l a t i l ec o a lw a su s e di np r a c t i c e c o o la i rm u s tb ea d d e di nm i l l i n g s y s t e m t l o w e v e r b e c a u s eo ft h el e a k i n e s so fa i ri nm i l l i n gs y s t e m t h e t e m p e r a t u r eo ft h ee x h a u s tf l u eg a si sa sh i g ha s1 6 0 2 5 h i g h e rt h a n d e s i g n e dv a l u e 1 3 5 i fe x h a u s tf l u eg a st e m p e r a t u r ei sh i g h e rt h a nn o r m a lc o n d i t i o n i t w i l li n f h e n c et h e o p e r a t i o no fe q u i p m e n t s s u c h a st h e p r e h e a t e r e l e c t r i cd u s tr e m o v a l e t c a n di n f l u e n c e1 0 wt e m p e r a t u r es u r f a c e a n d t h e nj e o p a r d i z et h eo p e r a t i o no ft h eb o il e r v a p o u rg e t t i n gm a c h i n ea n d g e n e r a t o r i ti ss i g n i f i c a t i v et os a v ee n e r g y r e d u c et h ec o s t i m p r o v e t h ee c o n o m ya n ds t a b i l i t yw i t hr e d u c i n gt h ee x h a u s tf l u eg a st e m p e r a t u r e w i t ht h em e t h o d so ft h e o r ya n a l y s i sa n dp r a c t i c ea n db a s i n go nt h e t h e o r ya n dc a l c u l a t i o no ft h eb o i l e r w eh a v ea n a l y s e dt h ec h a n g eo f e x h a u s tf l u eg a st e m p e r a t u r e w h i c hi se f f e c t e db yt h ek i n do ft h ec o a l a n dt h el e a k i n go ft h ea i r c o m p a r e dt h ec a l c u l a t e dv a l u ew i t ht h ef a c t v a l u e t h e nf o u n daf e a s i b l ew a yt os o l v et h i sp r o b l e m i ti sab a s e m e n t o fa na c a d e m i ca n a l y s i sm e t h o df o rr e s o l v i n gt h ep r a c t i c ep r o b l e mo ft h e r u n n i n gb o i l e r t h o u g ht h ec a l c u l a t i o n t h ec a l c u l a t e dv a l u e i sd i f f e r e n tg r e a t l y f r o mt h ef a c tv a l u eb e c a u s eo ft h ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h ed e s i g n e da jr l e a k i n ga n df a c ta i rl e a k i n g t h ec o o la i rw o u l dd e c r e a s ew i t h t h ea i r l e a k i n go fb o i l e t s oi tc a u s et h et a i lh e a t e ds u r f a c ec a l o r i cr e c e p t i v i t y i n s u f f i c i e n t l y a tt h e s a m et i m e a f t e rt h es h a r eo ft h ec o l da i ri s i n e r e a s e da n dt h ec o n s u m p t i o no ff u e lt h a tt h eb o i l e rn e e d si si n c r e a s e d i tw il lr e s u l ti nt h ef u r t h e r i m p r o v e m e n to fe x h a u s tf l u eg a st e m p e r a t u r e t h u si tw i l l f o r mt h ev i c i o u sc i r c l e a c c o r d i n gt ot h ec o n c r e t ec o n d i t i o n s w eh a v ec o n f i r m e d t h ec o n c r e t e 些垒奎童堡圭兰丝丝圣 s c h e m et r a n s f o r m e da tt h es c e n e a n dh a so r g a n i z e dt h ei m p l e m e n t a t i o n t h em e a s u r et a k e ni st o m a n a g e t h el e a k i n go ft h ea i r o p t i m iz e o p e r a t i o n a d j u s tt h ew a y a n dc o m p a r ea n dp r o v et h r o u g ht h et e s t n i sv e r ye f f e c t i r et oa d j u s tt h ea c t u a l o p e r a t i o no ft h eb o i l e rt h r o u g h o p e r a t i o n t h i sp a p e rh a sd e m o n s t r a t e di nd e t a i lt h ec o n c r e t et e c h n o l o g i c a l s c h e m eo ft h em e n t i o n e dp r o j e c t s a n da d o p t e dt h em e t h o dt oc o m p a r ew i t h t h ec h e c k e dd a t aa tt h es c e n ea n dt h er e a ld a t a i th a sp r o v e dt h a t t h em e t h o do fe o m b i n a t i o no ft h e o r ya n dp r a c t i c eh a sc e r t a i nr e f e r e n c e v a l u ei ng u i d i n go p e r a t i o na n dp r o d u c t i o no ft h ep o w e rp l a n t a tp r e s e n t e x h a u s tf l u eg a st e m p e r a t u r ei nl o t so fp o w e rp l a n t si s h i g h e r t h a nt h e d e s i g n e dt e m p e r a t u r e g e n e r a l l y2 0 5 0 h i g h e r t h a n d e s i g n e d v a l u ei no u r c o u n t r y i fw e c a r r y o nt h e o n t h e s p o t t r a n s f o r m a t i o na c c o r d i n gt ot h es i m i l a rw a y i tw i l lb r i n go b v i o u ss o c i a l b e n e f ita n dt h e e c o n o m jcb e n e f it k e y w o r d se x h a u s tf l u e g a st e m p e r a t u r et h e o r ya n a l y s i s e x d e r i m e n t a ls t u d y i i i 原创性声明 本人郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师的指导下 独 立进行研究所取得的成果 除文中已经注明引用的内容外 本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果 对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本声明 的法律责任由本人承担 论文作者签名 日期 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留 使用学位论文的规定 同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论 文被查阅和借阅 本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文 保密论文在解密后应遵守此规定 论文作者签名 导师签名 日 期 一 生奎查兰鎏土 j 鎏塞 主要符号说明 q 2 排烟热损失 i p y 排烟热焓 k j k g op r 一排烟处的过量空气系数 l k 冷空气理论焓 k j k g q q 机械不完全燃烧热损失 q r 一燃料输入热量 k j k g t il 炉膛漏风系数 ad 广制粉系统漏风系数 n r 制粉系统和 次风掺冷风系数 bk y t p 空气预热器出几过量空气系数 i 给水温度 b k 冷空气温度 dk 广空预器的漏风系数 q 一 低位发热量 m j f k g q3 化学不完全燃烧热损失 q5 散热损失 q 6 一灰渣物理热损失 4q 2 排烟热损失的改变量 aod v 排烟温度的改变量 i k 空气预热器进口空气温度的改变量 t a 空气预热器出u 空气温度的改变量 当童查兰堡圭耋堡丝銮 第一章绪论 1 1 降低锅炉排烟温度的目的和意义 火力发电从十九世纪开始发展到现在 已经经历了一个多世纪的时间 火力 发电中必不可缺的锅炉技术也得到了极大的发展 特别是近五十年来 随着计算 机技术的广泛应用 给设计 制造 安装 经济运行分析带来了极大的方便 目 前 随着举世瞩目的长江三峡水电厂即将发电 水电业已得到相当发展 核电 风力发电 潮汐发电 太阳能等也有很快发展 但燃用化石燃料的火力发电仍然 是世界上能源供应的动力 尤其是中国 燃煤占全部燃料消耗总量的7 5 以上 并仍在迅速发展 燃料价格的上涨 环保需要及燃料供应日益短缺问题是推动锅 炉技术发展的动力所在 由于石化燃料一经消耗不可再生 因而能源的日渐衰竭 都意味着煤资源的宝贵 因此节约燃料就显得格外重要 我国虽然煤炭的年产量 在九十年已超过1 0 亿吨 连续数年均居世界首位 但工业发展速度高于煤炭开 发的速度 煤炭供应将更加紧张 更为重要的是人们的环保观念日益增强 减轻 污染 拯救地球 业已成为人们的共识 这些原因都促使我们想尽一切办法提高 能源的有效利用率 降低污染 节能降耗 提高经济效益 降低锅炉各项热损失是提高锅炉热效率的有效方法 而锅炉排烟热损失是锅 炉各项热损失中最大的一项 一般约为5 一1 2 占锅炉热损失的6 0 7 0 影响排烟热损失的主要因素是排烟温度 排烟温度每增加1 0 排烟热损 失增加0 6 一1 o 相应锅炉多耗煤1 2 2 4 电厂锅炉排烟温度偏高是 目前锅炉经济运行中困扰人们的一大难题 为减轻低温腐蚀 一般锅炉排烟温度 设计在1 3 0 一1 5 0 但若是燃用高硫煤的锅炉 排烟温度设计值会高达2 0 0 由于煤质的变化 燃烧组织不合理 炉膛和制粉系统的漏风 受热面污染等诸多 因素使不少锅炉排烟温度长期处于超设计值水平运行 若以燃用热值为 2 0 0 0 0 k j k g 煤的1 0 2 1 t h 高压锅炉为例 则每年多消耗近万吨动力用煤 我国许 多电站锅炉的排烟温度高于设计值 约比设计值高2 0 5 0 电厂作为企业必 然要以经济效益为中心 而燃料费用约占火力发电厂发电成本的7 0 因此 如何提高锅炉燃烧的经济性及锅炉热效率 必然成为降耗增益的重点 所以 降 低排烟温度对于节约燃料 降低污染具有重要的实际意义 根据目前锅炉的运行现状 在节能降耗方面 大有潜力可挖 对于早期设计 的国产锅炉普遍存在排烟温度偏高的问题 为提高锅炉经济性 适应电力发展的 需要 提高竞价上网的竞争力 必须对老锅炉机组进行技术改造 以提高锅炉效 率 为此 需根据锅炉运行状况 对锅炉机组进行各种节能技术改造和加强燃烧 山东大学硕士学位论文 调整 不断提高锅炉机组的安全 稳定经济运行水平 达到降低煤耗的目的 随着电力形势的发展 我国的电力行业已经逐步摆脱粗放型管理 开始向集 约型管理的方向转变 运营机制也已开始逐步由计划经济向市场化方向发展 电 力属于特殊商品 生产 销售具有同时性 无法保存 但它既然是商品 还要遵 守商品经济的一般规律 那就是必须降低成本 才能创造更多的效益 近几年来 我国电力行业开始进行网厂分开 竞价上网 引导电力行业规范发展 优胜劣汰 发电厂的机组竞价上网 同质同价 这对电力的生产和管理 提高了要求 要从 各个方面进行节能降耗 降低成本 为企业的生存发展开拓更大的空间 近年来 许多电厂已开展降低锅炉排烟温度的试验研究工作 一方面 对于 正在运行的锅炉 通过进行燃烧调整试验 优化锅炉燃烧工况 在降低锅炉排烟 温度的同时 提高锅炉效率 即提高锅炉运行经济性 另一方面 通过进行锅炉 试验 获取准确可靠的锅炉运行技术数据 并在取得实验数据基础上进行锅炉热 力计算 从而为进行改造方案的计算论证打下基础 从而提出改造费用较省 实 施方便且又不影响锅炉整体安全性的技术改造方案 所采用的实验研究方法和提 出的降低锅炉排烟温度的技改措施等研究成果 可以直接运用到同类型 同运行 条件的锅炉上 对于解决其它锅炉存在的排烟温度偏高问题 也有借鉴参考价值 本课题力图在对锅炉排烟温度高问题进行调查分析和试验研究的基础上 分 析排烟温度高的主要原因 然后针对主要原因制定现场综合治理的方案和措施 并首先 7 炉上实施 根据 7 炉实施后的效果 对措施和方案完善后 再在 6 炉大修时结合现场实际对 6 炉进行改造 使 6 7 锅炉的安全性和经济性都有 较大的提高 然后根据 7 炉大修后的情况 针对大修前后的热力试验对比 进 一步制定 6 炉大修时要开展的工作和采取的措施 使 6 7 炉的排烟温度都有 大幅度的降低 经济性有大幅度的提高 为企业的节能降耗和提高企业的经济效 益做贡献 1 2 设备概况 华电国际十里泉发电厂总装机容量为1 6 7 m w 有8 台机组 其中 1 5 机是1 2 5 m w 机组 6 7 机是3 0 0 m w 机组 十里泉发电厂3 0 0 m w 机组锅炉 是由哈尔滨锅炉厂设计制造的h g l 0 2 1 1 8 2 一y m 9 型亚临界 中间再热 自然循 环汽包炉 与哈尔滨汽轮机厂及哈尔滨电机厂生产的汽轮机 发电机配套成单元 机组 柙机于1 9 9 7 年1 2 月移交试生产 锅炉设计燃用烟煤 乏气送粉 四角 切圆燃烧 直流燃烧器 采用平衡通风方式 尾部烟道设有两台二分仓空气预热 器及两台静电除尘器 中间储仓式制粉系统 配四台m g 3 5 6 0 型钢球磨 配备 两台a s n 2 3 8 0 1 4 0 0 型动叶可调轴流式送风机 两台y w j 3 0 0 0 2 1 4 0 轴流式引风 机 该炉设计排烟温度为1 3 5 c 在1 9 9 7 年投运后达到1 6 1 6 号炉与7 号炉 一样 都存在排烟温度超过设计值的现象 从而使得发电煤耗增加许多 热效率 山东大学硕士学位论文 明显下降 影响全厂经济指标 本文即对该炉排烟温度高的原因进行全面调查分 析 找出关键因素 提出降低排烟温度的可行的改造方案 1 2 1 锅炉设备概况 锅炉型号 h g l 0 2 1 1 8 2 一y m 9 型 炉膛 单炉膛 断面尺寸 宽 深 1 4 0 4 8 1 1 8 5 8 1 1 1 2 1 燃烧器 煤粉燃烧器为宽调节 全摆动直式 摆角 2 7 四角布置 2 4 只分六层 满负荷运行时 投运六层煤粉喷嘴 油燃烧器为蒸汽雾化式 油枪出 力1 8 4 2 t h 1 2 只分三层布置 过热器 五级布置 即 顶棚及包墙过热器 低温过热器 分隔屏 后屏过 热器和高温过热器 过热蒸汽温度采用二级喷水调节 其中两次交叉 两次喷水 减温 再热器 三级布置 即 壁式再热器 中温屏式再热器与高温再热器组成 冷段再热器进口管道上装设事故喷水装置 省煤器 一级蛇形管布置 空气预热器 二分仓容克式 2 9 一v i b 一1 6 3 0 型 制粉系统 采用4 台3 5 0 6 0 0 钢球磨 两级分离 负压运行 中间储仓式 乏气送粉 锅炉监控系统 w d p f 与b m s 系统 锅炉程序控制装置 辅机程控 吹灰程控 定期排污程控和空预器白密封润 滑程控 1 2 2 锅炉主要设计参数 锅炉主要设计参数见表1 1 1 2 3 锅炉设计煤种 锅炉设计煤种为烟煤 煤质成分分析如下 1 元素分析 收到基 碳f 5 1 3 2 氢 3 1 氧 4 73 氮 1 0 6 硫 o 7 9 灰份 3 0 0 水分 9 0 表1 1 锅炉主要设计参数 单位最大连续负荷额定负荷 主蒸汽流量 t h1 0 2 1 9 0 8 主蒸汽压力m p a1 8 2 81 7 2 7 主蒸汽温度 5 4 05 4 0 再热蒸汽入口压力m p a 3 8 63 4 6 再热蒸汽入口温度 3 2 1 93 1 6 5 再热蒸汽山口压力m p a 3 6 53 2 7 再热蒸汽山口温度 5 4 05 4 0 再热蒸汽流量 t h8 2 4 7 57 3 9 8 给水温度 2 7 9 4 2 7 2 1 环境温度 2 02 0 排烟温度 1 3 51 2 9 锅炉计算热效率 9 2 1 69 2 1 燃料消耗量 t h 1 4 1 51 3 2 5 2 工业分析 水分 挥发分 固定碳 灰分 可磨度 哈氏 高位发热量 k j k g 低位发热量 k j k g 灰熔点 t 1 t 2 t 3 c 3 混合样元素分析 空气干燥基 水分 碳 氢 9 0 3 0 4 2 7 3 0 7 0 2 1 0 3 1 2 0 0 9 8 1 2 9 4 1 3 4 9 1 3 7 3 1 5 6 6 4 1 7 4 7 l 4 当玺盔兰耍圭耋堡篁銮 氧 氮 硫f 灰份 1 2 4 锅炉各段设计烟温 表1 2 6 8 7 1 0 2 1 7 3 1 9 9 4 m c r 负荷 锅炉各段设计烟温 m c r 负荷 受热面壁式辐射再顶棚分隔屏后屏再热器末级末级 出口热器过热器过热器过热器 前屏再热器过热器 烟温 1 3 2 51 3 2 51 1 1 91 0 2 09 0 88 2 27 2 7 受热面过热器立式低温转向室水平低温 省煤器空预器 出口 排管过热器过热器过热器 烟温 7 1 96 3 46 1 84 5 74 0 71 3 5 1 2 5 锅炉燃烧系统参数 表1 3 燃烧系统参数表 燃烧系统特性单位数值 一次风率 1 6 5 二次风率 1 6 8 一次风温 2 4 8 二次风温 2 3 5 一次风速m s2 1 9 二次风速 m s4 3 2 1 3 降低排烟温度的技术思路和方法 目前 降低锅炉排烟温度 经常采用的方法有 利用增加锅炉吹灰器来提高 受热面的传热效率 采用强化传热技术改善空气预热器工作条件 如管内螺纹线 圈强化传热技术 采用热管技术在尾部烟道安装低压省煤器 采用强化传热省 煤器以及采用减少炉膛及制粉系统掺冷风等方法 采用吹灰器提高受热面传热效率是降低排烟温度的一项有效措施 由于炉内 燃烧过程是一个极其复杂的物理化学过程 锅炉受热面的积灰情况是影响锅炉排 烟温度的重要因素之一 某电厂1 0 2 1 t h 燃煤锅炉排烟温度高 后来运行中坚持 采用吹灰器 锅炉各段烟温都有所下降 锅炉排烟温度下降了5 1 0 c 提高锅 炉效率0 3 3 1 同时 投用吹灰器后提高了受热面的换热效率 改善了燃烧 山东大学硕士学位论文 工况 有效地克服了煤种与设计值不符而带来的一系列问题 采用强化传热技术改善空气预热器工作条件 管内螺旋线圈强化传热技术是 近些年针对气一气热交换而开发的新技术 螺旋线圈插入空预器内 改善了烟气 在管内的流动结构 能使管内烟气的扰动加强 消除流体近壁面处动量不足的层 流底层的热动力阻滞效应 达到改善烟气侧换热条件 从而降低排烟温度的效果 采用管内螺旋线圈强化传热技术 烟气侧的换热系数能较普通光管提高1 5 0 左 右 使金属壁温上升 对防止空预器的低温腐蚀起到了积极的作用 同时由于管 内螺旋线圈造成气流切向旋转 飞灰颗粒的离心力形成 自清灰 功能 这对减 少空预器低温段积灰 堵灰具有重要作用 在尾部烟道安装低压省煤器 也能很好地回收排烟热损失 利用汽轮机回热 系统低压加热器水侧的冷凝水来冷却烟气 其换热条件类似于省煤器 但水侧的 压力却远低于省煤器的压力 故称其为低压省煤器 低压省煤器的安装使得汽轮 机回热系统得到一份外来热量 节省了一部分抽汽 提高了全厂的热效率 安装 低压省煤器 能量回收到汽轮机回热系统中 对锅炉运行没有影响 也不会提高 锅炉效率 锅炉排烟温度偏高往往是由多种因素造成的 因此如何选择恰当的解决方案 是需要慎重考虑的 采用不同的方法回收废热 其节能效果亦不同 1 吹灰是 降低排烟温度最简捷 有效的方法 2 螺旋线圈技术适用于管式空预器 螺旋 线圈插入空预器管内能提高烟气侧放热系数 使管壁温度升高 但是 实施中必 须保证其阻力降在锅炉运行所允许的范围内 3 热管空预器 低压省煤器适用 于大型锅炉 热管空预器 低压省煤器因设备投资大 一般只有大型锅炉才采用 这一方案 热管空预器回收的热量全部带入炉内 使锅炉受热面的传热分布改变 这对锅炉运行是很不利的 尤其是小型锅炉会出现运行技术性能指标逐步变差的 现象 这表明 热管空预器回收的热量有很大部分是没有用的 4 采用低压省 煤器回收烟气废热的方式 在热力学上讲是最合理的 当排烟温度较高时 安装 低压省煤器效果非常明显 当排烟温度较低时 效果则不明显 据优化分析 各 种类型锅炉安装低压省煤器均有其最低排烟温度的要求 才能取得满意的经济效 益 热管空预器与低压省煤器回收废热的方法不同 在进行经济性指标计算时亦 有所不同 但用煤耗率进行比较还是可以看出这两种技术方案的差别 采用低压 省煤器的煤耗率的下降值比热管空预器要大一些 通过对多种降低排烟热损失的技术方案分析认为 常用的也是应优先采用的 是吹灰器 吹灰器能正常投用的要坚持投用 不能正常投用的应及时改造或考虑 采用新型吹灰器 因为 吹狄手段是最直接有效地降低排烟温度的措施 若是由 于因尾部烟道低温腐蚀 积灰 堵灰而引起的排烟温度上升 可采用螺旋线圈强 化传热技术 该技术对中 小型锅炉的改造效果是非常明显的 当锅炉排烟温度 山东大学石负士学何论文 较高时 可采用热管空预器或低压省煤器降低排烟损失 通过查阅国内外有关文献 对十里泉发电厂7 号炉 1 0 2 1 t h 排烟温度偏高 的原因进行全面调查分析 准备对7 号炉进行以下几项工作 1 进行7 号炉热效率试验 以摸清7 号炉运行参数及特性 2 在热效率试验的基础上 找出影响7 号炉排烟温度偏高的因素 3 对影响7 号炉排烟温度偏高的因素进行分析 计算找出主要因素 4 针对影响7 号炉排烟温度的主要因素 提出降低7 号炉排烟温度具体 可行的技术改进方案 生蛮銮 竺圭耋堡鎏圣 第二章影响排烟温度偏高的原因分析 2 1 影响排烟温度的因素 排烟热损失一般用下式计算 q 2 2 i p y dp y i i k 1 0 0 q 4 q r k 排烟热焓 q v 一排烟处的过量空气系数 b k 冷空气理论焓 q 4 机械不完全燃烧热损失 q 广 燃料的输入热量 由于燃料燃烧时部分燃料未完全燃烧 因此每千克燃料需要空气量及燃烧以 后生成的烟气量要减少 焓值也要相应减少 故引入修正系数 1 0 0 q 4 由上式可以看出 影响排烟热损失的主要因素是排烟温度和排烟容积 这罩 只研究排烟温度的影响 排烟温度高 热损失就大 增加尾部受热面数量 可以 降低排烟温度 但会使投资增加 同时因烟气流动阻力增加而使引风机电耗增加 运行费用增大 但排烟温度过低 锅炉最后受热面的传热温差变小 为了降低排 烟温度 就需要增大受热面积 金属消耗量增大 而且排烟温度低尾部受热面易 受低温腐蚀 因此 合理的排烟温度应通过技术经济比较来确定 影响排烟温度的因素有很多种 其主要因素有煤种 炉膛漏风 烟道漏风和 制粉系统漏风 包括制粉系统掺冷风和一次风掺冷风 受热面积灰 包括炉膛 结焦 受热面结构原因 给水温度 冷空气温度 炉膛出口过量空气系数 空 气预热器漏风系数等 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 见图2 1 影响排烟温度偏高的各因素之间既单独作用 又互相联系 下面对引起排烟 温度升高的各因素进行分析 2 2 影响排烟温度偏高的原因分析 根据理论分析和现场生产的特点和实际 认为存在的问题主要集中在以下几 个方面 2 2 1 煤种 锅炉是按一定条件进行设计的 如煤种 漏风系数和给水温度等 但在实际 运行中往往不能完全符合设计工况的要求 运行人员应根据实际情况进行调整 生查查兰堡圭耋墨鲨銮 图2 1 排烟温度升高原因分类 使各种指标和参数在一定限度内变动 才能保证锅炉长期经济的运行 煤质发生 变化影响煤的燃烧 加上设备缺陷与运行方式等问题 导致排烟温度超出设计值 煤种发生变化 发热量变化幅度大时 将引起各级受热面的烟温的升高 排烟温 度可能随之增高 若撇开煤种对锅炉燃烧工况和制粉系统掺冷风量的影响 在煤的成分中 影 响排烟温度最大的是发热量和水分 它们使烟气量和烟气特性发生变化 排烟温 度大致与应用基水分成反比 与发热量成正比 若煤中水分变化 将引起制粉系 统干燥介质初温改变 水分增加 干燥介质初温增加 冷风份额减小 热风份额 增大 排烟温度降低 反之升高 若煤质变坏还会导致炉膛火焰中心上移 排烟 温度升高 实际上锅炉是和制粉系统联合运行并互相影响的 当煤的水分大 制 粉系统需要的干燥剂的温度高 可以少配冷风 因此有较多的冷空气流过空气预 热器 这将使排烟温度降低 但若考虑制粉系统掺冷风 排烟温度变化不多 但 是由于目前电厂燃料来源难以稳定 故不作为改进方向 2 2 2 进入炉膛及制粉系统的漏风 漏风是指制粉系统漏风 炉膛漏风及烟道漏风 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 由于炉膛漏风与制粉系统 山尔大学硕士学位论文 漏风 包括掺冷风 不经过空预器直接进入炉膛 在炉膛出口过量空气系数一定 的情况下导致空预器空气流速降低 传热系数和传热量下降赢接导致排烟温度升 高 同时 空预器出口热风温度升高 传热面积不变 使传热温压减小 进一步 减少传热量而导致排烟温度升高 下面首先分析炉膛漏风及制粉系统漏风 包括 掺冷风 对排烟温度的影响 然后分析烟道漏风的影响 炉膛出口过量空气系数a 可表示为 q1 aqi anz f aoi f 1 3 k y 式中 nl 一一炉膛漏风系数 aa f 一一制粉系统漏风系数 aal f 一一制粉系统和一次风掺冷风系数 bk y 一一空气预热器出l 1 过量空气系数 由上式可知 保证ol 不变 则 a ao1 a z f aoi f 升高时b k y 将下降 这使得送风量下降 空气预热器的传热系数k 下降 此外 送风量下 降也使得热空气的温度升高 空气预热器的传热温压 t 下降 而k 下降和 t 下降使空气预热器的吸热量降低 最终排烟温度升高 烟道漏风使排烟温度升高的原因在于 空气预热器以前的烟道漏风将使烟温 下降 传热温压降低 使受热面的吸热量下降 最终使排烟温度升高 掺冷风和漏风一样 也是使流过空气预热器的空气量减少 使空气预热器的 吸热量降低 最终导致排烟温度升高 为此对制粉系统的风量进行了调整试验 即通过降低一次风喷口风速 开大再循环风门 磨煤机入口冷 热风门投入自动 以维持磨煤机出口温度6 0 一6 8 基本达到了设计工况 但排烟温度仅降低约2 说明仅仅调整制粉系统的运行方式对排烟温度的影响不大 设计上的不匹配造成制粉系统漏风系数大的主要原因 实际运行中 制粉系 统进入的冷风却受多种因素制约 例如 煤的水分较大时 需要较多的热风和较 少的冷风 煤的水分较少时 则需要较少的热风和较多的冷风 制粉系统配入冷 风的变化不仅影响排烟温度 而且影响燃烧系统中一 二 三次风的合理配比 因此 要设计出符合运行条件的锅炉 就要求必须考虑制粉系统实际用风情况 将锅炉的热力计算和制粉系统的热力计算作为一个整体来进行 根据计算结果来 判定受热面布置是否合理 不合理时应增减受热面 当发生事故时 部分磨煤机可能停用 负荷降低时 多台磨煤机的磨煤出力 富裕太大 也可能将部分磨煤机停用 对于乏气送粉的锅炉 这时某些燃烧器的 一次风将直接用冷风加热风代替 这使得进入炉膛的冷风增加 进入空气预热器 的风量减少 排烟温度升高 通常 造成排烟温度升高且使锅炉效率下降的主要原因是由于进入炉膛和制 粉系统的冷风量大大超过原设计取值 根据资料表明 冷风系数每增加0 0 1 排 1 0 山东大学硕士学位论文 烟温度约升高1 5 c 磨煤机投运的台数对掺冷风系数 ai k 也有影响 制粉系统出力大 燃烧高 于设计热值的煤种 就会经常减少磨煤机运行台数 另一台的排粉机热风送粉就 需要掺入更多的冷风 因此 停用磨的台数越多 al k 越大 对排烟温度升高 的影响就越大 2 2 3 排粉机出口风压高 排粉机风压升高 一次风率升高 风速过大 风粉混合状况恶化影响煤粉的 正常着火 着火延迟 使火焰中心上升 排烟温度升高 对于乏气送粉锅炉 当 一次风率增加时 磨煤机筒体通风率增加 虽然磨煤机出力有所增加 但每公斤 磨煤量的干燥剂量相对增多 这使冷风的掺入量增加 总之 一次风率的增加将 使掺入的冷风量增大 使流过空气预热器的空气减少 最终导致排烟温度升高 图2 2 表明 对于上海锅炉厂1 0 0 0 t h 直流燃煤锅炉 一次风率与排烟温 度近似成线性关系 对于3 台磨运行的情况 当一次风率由3 0 增加到4 1 时 排烟温度约升高1 2 排 烟 温 度 升 高 值 2 22 03 u3 43 84 z 一次风率 图2 2 一次风率与排烟温度的关系 曲线1 两台磨煤机运行 曲线2 三台磨煤机运行 曲线3 四台磨煤机运行 降低一次风率 可减少冷风的掺入量 但需要注意 若一次风率太低 容易 造成一次风管积粉堵管 在炉膛不结焦的前提下 可适当提高一次风风粉混合物 的温度 减少冷风的掺入量 据有关资料介绍 燃用烟煤 可燃基挥发分逸出的 初始温度为2 1 0 2 6 0 c 一次风风粉混合温度低于挥发分逸出的初始温度 一 次风管的安全性是可以得到保证的 当然 提高一次风风粉混合温度应进行必要 的试验 对于乏气送粉的制粉系统 再循环风未投用必然使一次风率升高 未投再循 山东大学硕士学位论文 环风通常是因为制粉系统的漏风过大影响干燥出力 使得再循环风无法投用或者 是因为再循环风量较小时 管内易积粉 当再循环停用时 由于风门不严 仍有 少量乏气漏过 乏气中的煤粉容易沉积 运行人员因担心积粉自燃往往不愿意使 用 首先要解决制粉系统的漏风问题 然后通过详细计算 选择合理的管道乏 气再循环管径和角度 取消再循环风门挡板 以消除积粉因素 恢复乏气再循环 的投用 2 2 4 受热面积灰 包括炉膛结焦 受热面积灰 结渣增加热阻 将使传热系数降低 烟气放热量减少 火焰中 心上移 排烟温度升高 空气预热器堵灰则空气预热器传热面积减小 也将使烟 气的放热量减少 排烟温度升高 若吹灰器投用不及时 致使锅炉尾部受热面积 灰 堵灰严重 使排烟温度升高 经计算 图2 3 图2 4 分别给出了炉膛出 口烟温 省煤器出口烟温与相应受热面热有效利用系数之间的关系 腓1 1 4 0 口1 1 2 0 漫1 1 1 0 1 1 0 0 l 气 l l k lli 1 0 40 4 20 4 40 4 60 4 8 熟有效系数 图2 3 炉膛出口烟温与热有效系数的关系 3 6 l 出3 6 0 届3 5 9 气3 5 8 鎏3 5 7 3 5 6 3 5 5 人 气 入 t ii1 0 5 80 60 6 20 6 40 6 6 热有效系数 图2 4 省煤器区域出口烟温与热有效系数的关系 2 2 5 受热面结构原因 狭义的讲是指受热面的设计和布置 炉膛的结构设计等结构 设计原因 广 义地讲 还包括如下情况 即运行参数偏离设计值致使排烟温度升高 锅炉原设 计时 进行的热力计算结果与目前锅炉实际的运行状况存在较大差别 原设计布 山东大学硕士学位沦文 置的锅炉受热面不足 或者是由于结构不佳造成受热面吸热量不足 最后导致锅 炉排烟温度升高 面积小 吸热不足 同样带来两大不利影响 一是烟温温降减小 二是导致 工质在炉膛内的吸热增加 引发了燃料量增加 风量增加 烟温温降更小等一系 列问题的恶性循环 而且炉膛热负荷也相应提高 使得炉膛温度 炉膛出口温度 受热面烟温等相应提高 面积增加的受热面越靠近炉膛 其降低排烟温度的效果越不明显 这是因为 受热面增加以后 该级的传热量增加 出口烟温降低的幅度比进口烟温降低的幅 度要小 如此一级级向后 到排烟温度就降低不多 考虑到各方面因素增加省煤 器面积比较妥当 2 2 6 炉膛出口过量空气系数q n 对排烟温度主要从两个方面产生作用 一方面 nl 增加 通过空气 预热器的空气量增加 相应的传热量增加 排烟温度降低 另一方面 n 增 加 流经半辐射和对流受热面的烟气量增加 使这些受热面烟温降减少 从而使 排烟温度上升 两方面影响的方向相反 同时风量增加还会增大送 引风机的电 耗 使电厂经济性下降 经计算al 在正常范围内变动对排烟温度影响不明显 2 2 7 给水温度t 机组的负荷变动或高加投停均使t g s 变化 因而影响省煤器传热量 最终影 响排烟温度 给水温度的变化对排烟温度的影响具有双重性 当给水温度下降时 一方面使得省煤器传热温压增大 传热量增大 排烟温度下降 另一方面 由于 给水温度降低 使得耗煤量增大 烟气流量增大 燃烧产物的平均热容增大 排 烟温度升高 综合两方面影响 实际排烟温度是降低的 但整个机组效率要下降 一般正常运行时 高加投运率为1 0 0 不同负荷给水温度变化不大 而且 加热器的停运 给水温度t 是降低的 因此不是造成排烟温度升高的主要因素 2 2 8 冷空气温度t l k 冷空气温度t l k 即空预器入口温度 设计取为2 0 对于露天布置的锅炉 t i k 变化很大 因而影响空气预热器传热温压和传热量 使排烟温度偏离设计值 t i k 受气温影响较大 一般在一5 到3 5 c 之间变化 t l k 对排烟温度的影响比 较显著 随址升高 排烟温度增加 但从排烟损失q 2 来看 随址升高 q 2 是减 少的 a q 2 1 0 0 q 4 1 一a t l d t m a t r k v c p y 0p y q r a 1 h k h k 一 t r k 0p y l b 东大学硕士学位论文 a q 2 a0 一一分别为排烟损失和排烟温度的改变量 t i k a t r k 一一分别为空气预热器进出口空气温度的改变量 但at l k 从5 升高到3 5 c 排烟温度升高约2 0 锅炉效率却提高o 3 8 a t l k 随季节变化客观存在 无法改变 因此它对排烟温度的影响也随季节发生变 化 不作为改进方向 2 2 9 空预器的漏风系数aqk y a k y 减少 一方面使通过空预器的平均空气量减少 另一方面又使流经空 预器的平均烟气量减少 总的传热量有所减少 而漏入烟气中的空气的平均温度 升高 因此 aak y 的减少 总的排烟温度升高 计算表明 漏风系数每增加o 0 2 排烟温度降低约1 但空气预热器的漏风量减少 使锅炉效率因排烟量的减少 而提高 这对锅炉的经济性有利 2 2 1 0 制粉系统的影响 1 高负荷时磨内干燥出力不足 磨内热风量不足 磨出口温度过低 一 般小于6 8 c 入口温度过低 一般小于2 1 0 磨出口温度低 使得进入炉膛的 风粉混合物温度降低 燃烧时间加长 火焰中心上移 排烟温度升高 同时降低 了磨煤机出力 增加了磨煤机电耗 使经济性降低 对于运行中的制粉系统 在 保证安全的情况下 应尽量少用冷风 多用热风 这样可使排烟温度降低1 一1 5 2 煤粉细度不合格 煤粉颗粒过粗 导致燃烧过程加长 炉膛火焰中心 升高 使排烟温度升高 3 制粉系统中 每公斤煤磨成煤粉所需的干燥剂量是一定的 当磨煤机 的出力增大时 需要总的干燥剂量增加 制粉系统需要较多的热风和较少的冷风 反之 磨煤机出力减少时需要的干燥剂热量减少 干燥风中热风比例降低 冷风 比例上升 排烟温度上升 因此 当筒式球磨煤机的钢球装载量低于最佳值时 磨煤机出力降低 由此也将引起排烟温度上升 对于筒式球磨煤机 应保持其装 球量在最佳值 更换磨损严重的护甲 保持磨煤机转速在最佳转速 以避免出力 下降 2 2 1 1 运行方式的改变导致排烟温度的升高 当机组由滑压运行改定压运行时 高压缸做功增加 高压排汽温度降低 会 导致再热汽温偏低 为保持再热汽温 就会提高了火焰中心高度 造成排烟温度 的升高 2 2 1 2 磨停时排粉机出口温度不高 在排粉机运行 磨煤机备用的情况下 若排粉机出1