生物質鍋爐排煙溫度高的原因分析及控制措施

◎方哲 李盈霖 吳彪

生物質鍋爐排煙溫度高的原因分析及控制措施

◎方哲 李盈霖 吳彪

生物質鍋爐的經濟運行是一個急需得到重視的問題，這不僅牽扯企業的經濟效益，而且在能源日益短缺的將來對節約能源，實現持續協調發展更具重大意義。鍋爐效率與其各項損失密切相關。鍋爐的損失由排煙損失，機械不完全燃燒損失，灰渣物理損失，化學不完全燃燒損失，散熱損失組成，而在這五項損失中，排煙損失是對鍋爐效率影響最大的一項損失，約為5～10%。排煙溫度的高低直接決定著鍋爐效率的高低，排煙溫度的提高，會直接導致排煙熱損失的增加。本文主要闡述在生物質發電廠鍋爐中排煙溫度對鍋爐經濟性的影響、影響排煙溫度的因素及如何降低排煙溫度進行分析。

排煙損失的幾點分析

排煙溫度每降低10℃ → 影響ηb: 0.5～0.6 %， bs: 約2.0 g/kwh；排煙氧量每降低 1.0% →影響ηb: 0.35～0.45 %，bs: 約1.3 g/kwh；進風溫度tk與排煙損失；環境溫度每升高10℃，排煙溫度升高6～7℃，出風溫度升高1.3～1.5 ℃，排煙損失降低約0.1 %。

排煙損失的影響因素

煙氣容積因素

煙氣容積取決于燃料的水分﹑爐膛過量空氣系數及各處的漏風量。

漏風。漏風指爐膛漏風﹑煙道漏風，是鍋爐排煙溫度高的重要原因。爐膛漏風主要指爐頂密封﹑看火口﹑人孔門及爐底密封水槽處漏風；煙道漏風指煙道負壓運行外界空氣沿爐墻及煙道不嚴密處漏風。在所有漏風中，尤以爐底漏風影響最大，漏風使排煙容積增大，導致排煙損失q2增加。

過剩空氣系數

衡量鍋爐燃燒過程的經濟性指標為過剩空氣系數α，空氣系數α對鍋爐燃燒工況及熱效率有著重要的影響，空氣系數α過大，會使鍋爐排出的煙氣量增多，將使鍋爐排煙熱損失增大，引風機﹑鼓風機電能耗量增加，也會降低鍋爐的熱效率。因此空氣系數α選擇合理，會使能量損失減少，獲取較高的鍋爐熱效率，并使鍋爐安全運行。當負荷變化時，應適當調整進入爐膛的燃料和空氣量，相應的改變燃燒工況。負荷升高時，燃料量增加，空氣量增加從而會使排煙溫度升高。

燃料性質

水分對排煙溫度的影響。燃料中的水分對燃燒的影響主要是使燃燒著火困難，并降低燃燒區的溫度，使燃料燃盡變得困難。水分對排煙溫度的影響：燃料中的水份變成水蒸汽，增加了煙氣量；水分高，提高了煙氣的結露點，易產生低溫腐蝕。為防止或輕減對低溫受熱面的腐蝕，最有效的方法就是降低燃料的水分。實際調整中通過提高空氣入口溫度方式。但進風溫度升高會使排煙溫度也升高，因而排煙熱損失將增大，而使鍋爐經濟性降低。一般估計，燃料中的水份每增加5%，由于損失而使鍋爐效率下降0.5%。

灰份對排煙溫度的影響。 灰份增加，受熱面的沾污和磨損越嚴重，爐內結渣會影響水循環，造成爐膛出口溫度升高，而尾部受熱面沾污則會便排煙溫度顯著升高，同時灰份高的燃料發熱量低，在相同負荷情況下消耗的燃料量增加，造成煙氣量和流速升高，導致排煙溫度及排煙量都會升高，從而降低鍋爐效率。

排煙溫度因素

排煙溫度的提高，排煙熱焓值增加，會直接導致排煙熱損失的增加。一般排煙溫度每升高15～20℃，就會使排煙熱損失增加1%。由此可見適當降低排煙溫度，有利于提高機組經濟性。

積灰與結焦。受熱面的積灰與結焦，會影響受熱面與高溫煙氣的傳熱效果，使煙氣不能被及時冷卻，導致排煙溫度升高。另外尾部受熱面的積灰堵塞，使尾部煙道形成煙氣走廊，造成尾部承壓部件泄漏。

燃燒及與運行工況。實際燃料種與設計燃料種相比，往往有一定偏差，應根據燃料質，隨時調整鍋爐燃燒，確定最佳空氣系數。如果二次風送入不合理，可能導致火焰中心上移，或火焰中心偏移和過量空氣系數不合理，造成煙氣在爐膛內部停留時間過短，煙氣與受熱面的換熱不夠充分，從而使排煙溫度升高。

降低排煙溫度的調整措施

由此可見，切實有效地燃燒調整對于降低排煙溫度，提高機組經濟性是有利的。但實際中排煙溫度的降低又受到機組負荷及外界氣溫的影響，總結實踐，燃燒調整降低排煙溫度的具體排控制調整措施主要包括以下幾個方面：

火焰中心位置的調整。正常運行時，可適當調整爐排料層厚度，降低火焰中心，改變輻射吸熱量和對流吸熱量的比例，從而達到調整排煙溫度的目的。

加強一二次風的配合，風料的配合，一次風壓不宜過大，在保證給料機出力及給料機不堵塞的情況下，適當降低一次風壓有利于排煙溫度的降低。

及時清除鍋爐各處結焦結渣，加強受熱面吹灰，防止受熱面積灰可使排煙溫度大大降低。

盡力消除上料系統及爐本體各處漏風。保持正常的爐膛負壓，爐膛壓力過負會使鍋爐漏風加大。

穩定燃燒，保持汽溫汽壓在額定范圍內。

按規定進行定期排污連續排污，以保證給水品質合格，可減少熱阻，降低排煙溫度。

排煙損失與鍋爐運行經濟性的分析

鍋爐運行經濟性直接取決于鍋爐效率，鍋爐效率的計算有正平衡法和反平衡法，對于電站鍋爐均采用反平衡法，即測得鍋爐各項熱損失然后用熱平衡方程Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6及鍋爐效率計算公式η=Q1/Q2＊100%

得出η=100-( q2+q3+q4+q5+q6)

其中q2=Q2/Qr＊100%為排煙熱損失占送入鍋爐的熱量比

q3=Q3/Qr＊100%為化學不完全燃燒損失占送入鍋爐的熱量比 q4=Q4/Qr＊100%為機械不完全燃燒損失占送入鍋爐的熱量比 q5=Q5/Qr＊100%為鍋爐的散熱損失占送入鍋爐的熱量比

q6=Q6/Qr＊100%為灰渣物理熱損失及冷卻水熱損失占送入鍋爐的熱量比在幾項損失中排煙損失所占的比例最大，是鍋爐效率的決定因素，直接影響著鍋爐經濟性。

（作者單位：國能黑山生物發電有限公司）