鍋爐排煙溫度高的危害及其治理

鮑永武

（國家電力投資集團公司內蒙古能源有限公司大板發電有限責任公司，內蒙古 赤峰 024000）

現階段，受限于我國能源類型，以煤炭為主要燃料的火力發電依舊是在電能生產市場中占有較大比例。而煤炭燃燒所產生的煙氣中含有大量的粉塵、二氧化硫、氮氧化物等大氣污染物，是形成包括霧霾、酸雨等在內的大氣污染主要來源。為此，形成有效的環保治理對煙氣進行處置尤為重要。然而，與前文所談及的污染物相比，溫度的排放往往受到一定的忽視。

實際上，過高的溫度排放不僅會成為直接的大氣污染物，同時由于其對后續環保工藝的擾動、對煙氣散播特性的影響等方面具有明顯的作用。此外，溫度過高的煙氣也標志著鍋爐運行狀態的異常，需要引起足夠的重視。針對這一情況，本文將系統分析其危害與原因，并形成科學且有效的治理策略，旨在為后續的相關升級改造提供基本遵循。

1 鍋爐排煙溫度高的危害

鍋爐正常運行中煙氣的溫度應該穩定在一定的范圍之內，過高及過低的溫度均會對整體系統產生不良影響。如果溫度過低會影響后續脫硝工藝的催化速率，減少煙氣的消散面積、造成水蒸氣的煙道凝結等。

而如果溫度過高則會產生如下幾方面主要危害；①對余熱的回收利用具有消極影響。煙氣過高導致大量的余熱隨著煙氣排入到大氣中去，對大氣環境形成一定的擾動。除此之外，按照物料衡算的方式來進行評價也客觀上降低了鍋爐的熱效率。②對省煤器運行產生影響。省煤器架設在煙道內，通過水膜的方式對煙氣中的余熱進行回收，并通過鍋爐水余熱的方式達到降低能源消耗、提高熱效率的目的。一般省煤器的受熱面積是采用標準溫度進行計算的，如果煙氣溫度過高會產生水膜表面沸騰現象，進而造成省煤器氣堵，影響其正常運行。③對脫硝工藝產生影響。本項目采用SCR作為脫硝工藝，其中需要通過催化劑來降低反應溫度并提高反應速率。催化劑的催化效應與煙氣溫度相關，如果煙氣存在嚴重超溫的情況下甚至會使得催化劑活力下降甚至死亡，造成嚴重損失。④對除塵系統產生影響。本項目采用靜電除塵器聯合布袋除塵為后續的除塵手段，綜合除塵比例超過99%。如果煙氣過高一方面在靜電除塵的過程中會降低其除塵效率，根據現有的研究結果表明煙氣每上升10攝氏度，其除塵效率會下降約0.8個百分點；另一方面，過高的溫度容易造成布袋的消防隱患，由于布袋溫度過高而自燃所產生的生產安全事故已有報道。⑤對運行成本造成影響。煙氣溫度過高會形成爐底風量增加，為滿足其風量需求勢必需要增加吸風電機的工作量，從運行成本的角度而言形成一定的浪費，同時降低了相關部件的使用壽命。

2 鍋爐排煙溫度高的原因及其治理策略

2.1 排煙溫度高的原因

在理論分析與總結現場經驗的基礎上，對排煙溫度升高的原因進行了分類，造成排煙溫度升高原因主要有漏風、摻冷風量多、受熱面積灰、空預器入口空氣溫度高及受熱面布置原因等。

具體而言大致可以分為三個方面：一是系統原因，即由于系統設定以及系統間配合不暢而導致其煙氣排放溫度過高，如爐膛或制粉系統漏風、空預器入口風溫高等原因；二是運行原因，即在鍋爐運行過程中由于系統設定或運行規范化操作較差而導致運行出現問題產生的煙氣溫度過高現象。如磨煤機出口溫度低、受熱面布置不合理、一次風率偏高等；三是維護原因，即由于對于鍋爐及煙道余熱回收系統的維護不及時而導致其部分設備與設施暫時失去作用或者作用效果低下而導致的煙氣溫度過高，如受熱面積灰等。

2.2 煙氣溫度高的治理策略

找到了溫度過高的根本原因，以問題為導向，針對不同原因制定具有針對性的治理策略是解決上述問題的核心關鍵。從筆者的實踐經驗角度來看，在這一問題的處置層面可以從如下幾個方面來進行構建：

（1）針對系統原因產生排煙溫度過高的治理

解決系統原因而導致的溫度升高需要從系統設置原因角度入手。就一般情況而言大致分為如下幾種：一是對于爐膛進行改造。在爐膛出口空氣系數不變的情況下，爐膛及制粉系統漏風將使送風量下降，空氣預熱器的傳熱系數K下降。故而，我們需要在設備運行之前以及運行的過程中基于降低漏風的目的對設備進行查找問題及改造。

具體方法是對爐本體及制粉系統進行查漏及堵漏工作。一方面在運行時隨時關閉爐本體各檢查門、檢查孔，采用密封較好的給煤機（如埋刮板給煤機）等。

另一方面，可采用保持爐膛出口過量空氣系數不變的條件下，微正壓運行判斷漏風對排煙溫度所產生的影響。二是設備在一次風系統中摻入了冷風，這一問題在形成煙氣溫度過高的過程中與漏風的原因相同。

在爐膛的出口由于過量空氣系數不變，一次風中摻冷風使得流過空氣預熱器的熱風減少，空氣預熱器吸熱量降低，導致排煙溫度升高。在改造的過程中，我們需要從設計的角度入手，為其提供進入爐膛的風量控制體系，在避免爐膛及制粉系統漏風的基礎上，形成通過預熱器進行控制的這一概念與實際操作。

（2）針對運行原因產生排煙溫度過高的治理

所謂的運行問題主要是指鍋爐在運行過程中由于操作不當而形成的煙氣高溫，根據不同的原因其治理策略大致分為如下幾個方面：一是空氣預熱器入口風溫高，空氣預熱器傳熱溫差小，煙氣的放熱量就少，而導致的排煙溫度升高。此種現象往往是由于外部環境所造成的，如夏天的炎熱空氣或者由于進氣口的開口方向所導致的進氣溫度較高等。

針對這一問題可以增加受熱面的方式來形成空預器入口煙溫的實質性降低。但是需要同時注意的是過多的受熱面會帶走大量的熱量，從而使得煙氣溫度在冬季時呈現出偏低的態勢。故而形成有限調節的受熱面積體系是一種有效的手段。二是由于操作不當而使得溫度調節設備，如空氣預熱器等方面在運行的過程中存在泄漏。

此種泄漏會直接導致預熱失敗或者熱量外流，最終通過煙氣溫度的方式進行表征。為了解決這一問題，我們需要在運行前對相關設備進行檢驗，必要時可以通過加建自動化監測設備等方式按照壓力、溫度等敏感指標對相關設備的運行狀態進行實時監控。

這一特征與操作過程廣泛的在一次風漏向煙氣側、二次風側，二次風漏向煙氣側等領域內形成應用。三是在受熱面布置方面：需要重新進行鍋爐熱力計算，必要時可采取增加省煤器管排，或將省煤器由光管式改為鰭片式，增加省煤器的吸熱量，降低空預器入口煙溫。

（3）針對維護原因產生排煙溫度過高的治理

受熱面積灰指鍋爐受熱面積灰、結渣及空預器傳熱元件積灰，鍋爐受熱面積灰將使受熱面傳熱系數降低，鍋爐吸熱量降低，煙氣放熱量減少，空預器入口煙溫升高，從而導致排煙溫度升高；空氣預熱器堵灰則使空氣預熱器傳熱面積減少，也將使煙氣的放熱量減少，使排煙溫度升高。

積灰對于熱量的傳導具有嚴重的抑制作用，從現有的研究結果來看，爐膛積灰每增加1mm，則熱傳輸效率則降低28%左右，且隨著積灰的增加而削減的比例逐步提高。

另一方面由于操作不當，火焰偏斜，一次風速過高等原因還會形成受熱面結焦由于鍋爐嚴重超負荷，鍋爐容積熱負荷過大，使爐膛溫度過高，灰粒到達水冷壁壁面和爐膛出口時還不能得到足夠的冷卻，從而造成結焦，影響受熱面內冷卻介質吸熱，使爐內溫度更高，形成惡性循環，使排煙溫度升高。針對這一問題，同樣需要定期進行維護來予以處置。

3 結語

本文以煙氣溫度高為研究內容。首先，分析了煙氣溫度高可能產生的危害，引起足夠的重視；其次，從產生原因的角度分析了煙氣溫度高問題的可能原因，并按照設備、運行及維護等三個方面進行了分類；最后，按照可能產生的原因及常見問題對不同因素下導致的鍋爐排煙溫度高等問題進行了優化。希望通過本文的研究能夠為后續的相關技術升級與改造提供理論支撐與實踐指導。