淺析循環流化床鍋爐排煙超溫的治理方法

曹亞明 賈雁群

摘 要 針對某熱電廠循環流化床鍋爐在運行中排煙溫度過高、省煤器積灰現象，分別采用在增加受熱面、增加吹灰器、降低中心筒深度、縮小尾部煙道橫截面積等不同措施，但無明顯效果。通過改造省煤器的布置方式后，降低了省煤器積灰，提高換熱效果，提升效益。

關鍵詞 循環流化床鍋爐;省煤器積灰;順錯列布置

前言

某熱電廠二期項目相繼安裝投運了三臺130T/H的循環流化床鍋爐。但鍋爐運行尾部排煙溫度高達185～220度，遠偏離設計溫度。以致電袋除塵器中布袋部分無法正常投入，鍋爐無法提升負荷，影響效益和安全。

鑒于此（1）試增加省煤器換熱面積，在省煤器底部和空氣預熱器之間增加了半組省煤器管束。但投運后排煙溫度未能改善。

（2）省煤器運行時出口煙溫336℃、空預器出口煙溫186.1℃，分別比設計高出了78.95℃和33.6℃，停爐確認省煤器大量積灰。在鍋爐尾部煙道左、右側各布置8臺激波（燃氣脈沖）吹灰裝置，共計16臺，采用從上到下、由左至右的吹灰方式進行。通常每班吹灰二次，排煙溫度降幅在9～16℃之間，吹灰后平均下降了為13.0℃左右，也未達到設計效果。

（3）試改造旋風分離器中心筒，插入深度降低了200mm（使尾部煙灰增加顆粒沖刷積灰）、和縮小尾部煙道橫截面積的方法（增加煙速），但積灰和排煙溫度下降效果也不明顯[1]。

1設備概況

鍋爐主要參數：額定蒸發量130t/h，額定蒸汽壓力5.3MPa（表壓），額定蒸汽溫度485℃，給水溫度150℃，設計效率89.73%，排煙溫度≤152.5℃。

省煤器構造和參數：省煤器逆流順列光管水平布置在尾部對流煙道內，蛇形管分成三個管組。省煤器管徑32*3.5mm材質為20G/GB5310，橫管排數100，每組縱管排數26，橫節距S1=70mm，縱節距S2=66.6mm，每管組高1.665m，各組間距0.8m，相對節距S1/d=2.18。尾部煙道寬度7.05m，尾部煙道深度2.99m。煙氣流通面積12.0235m2，受熱面積2219.12m2，工質流通截面積0.0982 m2。

省煤器煙氣進口溫度597.57℃，煙氣出口溫度257.05℃，煙氣流速7.548m/s，工質溫度進口150℃，出口264.09℃，工質流速0.43m/s，省煤器總吸熱量709.6kcal/kg。

1.1 運行情況

冬季大負荷運行中測試如下：

設計煤種實測熱效率在87.98%～88.43%范圍內，平均低于設計值1.47個百分點。燃用常用煤質時實測熱效率在85.02%，低于設計值4.7個百分點。

1.2 原因分析積灰問題

鍋爐排煙溫度高的主要因素是由于鍋爐實際運行中多用內蒙古的褐煤為主阜新煤為輔，與設計煤種煙煤，兩者的熱值和灰成分不同，褐煤的灰成分高熱值低，而煙煤的熱值高，燃煤中細粉較多，灰份細、粘。因煤質更換，使得鍋爐帶同樣出力時燃料量較設計值也增加了30%，產生煙氣量明顯增加。在二者共同作用下造成尾部省煤器對流受熱面積灰嚴重，影響換熱，最終反饋的就是排煙溫度升高，引風機電耗增加，熱效率低[2]。

1.3 改造方案

計算確定上組省煤器不變，傳熱面積H=744m2。中組、下組省煤器由光管順列改為光管錯列逆流，管束φ32×3.5橫向節距S1為86mm，橫向排數為69.5排?？v向排數56，縱向節距45mm，傳熱面積H=69.5×0.032×π[56×2.74+26×0.045 π]=1098m2，煙道截面積F=6.07×2.99-69.5×0.032×2.862=11.78m2，工質流通截面積f=69.5×2×0.025φ2×π/4=0.0682m2，S1/d=2.6875。校核排煙溫度可以降到150℃左右。

中組、下組省煤器管采用固定梁下支撐方式，管組膨脹由彎頭吸收。進口集箱采用原鍋爐布置方式及固定方式。上級管系和中級管系之間采用聯箱連接，中間連接聯箱為外置聯箱采用無縫鋼管Φ219×16，材質：20G/GB5310。防磨措施：中組、下組省煤器管組第一排管子上設置防磨罩材質為1Cr18Ni9Ti.，彎頭處加裝煙氣擋板，防止形成煙氣走廊。由于燃料灰量高，尾部煙道積灰還是存在，所以改造后應繼續使用吹灰器。省煤器區間流速控制在8～9m/s之間，便于受熱面傳熱及減少積灰。

1.4 結果分析

改造后，實際排煙溫度降到164℃，降幅達20℃多度。q2損失較改造前大幅度降低。熱效率提升1%以上。

（1）省煤器蛇形管順列布置：易于進行吹灰，磨損輕，但是積灰嚴重。順列時管子的背面不易受到灰粒沖刷，從第二排管子以后，即使管子的正面也不易受到灰粒的沖刷。省煤器蛇形管錯列布置：傳熱效果較好，結構緊湊，管壁上不易積灰，但是磨損加重。管子錯列布置的背面也容易受到灰粒的沖刷，積灰較輕。煙氣對錯列管子的擾動和沖刷可致通風阻力增大，引風機耗電量增加，但受熱面清潔，熱阻較小，傳熱系數高。

（2）省煤器管間煙氣飛灰顆粒對管壁有較強的磨損作用，磨損速度與飛灰流動速度的三次方成正比，所以煙氣流速不能太高。但煙速太低，飛灰易在管壁上沉淀。

（3）此次省煤器改成錯列布置，其橫向相對節距比順列大1.23倍（兩種S1/d之間相比）。受管束相對節距影響，所以磨損程度增加不大[3]。

2結束語

因循環流化床鍋爐在泄漏磨損方面的技術一直是關注重點。大型電站鍋爐在設計制造時，對循環流化床設計方面更習慣偏重構造上選用磨損低和易于吹灰的技術方向，略工業鍋爐設計簡單實效，三臺130T/H循環流化床爐省煤器積灰嚴重。中小爐型通過改造省煤器順列改錯列布置后，結構緊湊，減少積灰，傳熱效果好，出力穩定。雖煙氣流動阻力升高磨損增加，但通過增加防磨瓦防磨擋板等措施以及改變流通面積調整煙氣流速，有效地提高了換熱效果，安全節能、并未產生影響鍋爐運行的現象。

參考文獻

[1] 岑可法.鍋爐和熱交換器的積灰、結渣、磨損和腐蝕的防止原理與計算[M].北京：科學出版社，1994：51.

[2] 中國動力工程學會.火力發電設備技術手冊[M].北京：機械工業出版社，2000：179.

[3] 陳立勛，曹子棟.鍋爐本體布置及計算[M].西安：西安交通大學出版社，1990：23.

作者簡介

曹亞明（1972-），男，遼寧沈陽人;學歷：工程碩士 ，職稱：工程師，現就職單位：沈陽經開區熱電有限公司，研究方向：熱電廠基建和運行及供熱管理。