某170 t/h循環流化床鍋爐排煙溫度高的原因分析及解決措施

相明輝 王新鋼

（煙臺龍源電力技術股份有限公司，山東煙臺264006）

1 鍋爐設備簡況及存在的問題

河南省某化工廠#1循環流化床鍋爐為濟南鍋爐廠生產的高溫高壓循環流化床鍋爐，型號為YG-170/9.81-M2。鍋爐為單鍋筒，自然循環，集中下降管，П型布置。由燃燒室、爐膛、水冷旋風分離器、返料器組成循環燃燒系統，爐膛為膜式水冷壁結構，過熱器分四級加熱、兩級減溫，蒸汽經鍋筒后依次經過屏式過熱器、旋分過熱器、一級減溫器、低溫過熱器、二級減溫器、高溫過熱器，尾部設省煤器和一、二次風預熱器。

根據國家環保要求，該鍋爐于2017年進行了低氮改造。改造后的近一年內鍋爐運行工況良好，但自2018年4月開始，鍋爐在運行過程中出現排煙溫度逐漸升高的問題（設計排煙溫度140 ℃），這不僅導致鍋爐效率降低，影響企業經濟效益，而且過高的空預器出口排煙溫度對尾部布袋除塵及脫硫設備構成了一定的威脅。

2 空預器出口排煙溫度高的原因分析

2.1 燃煤顆粒度的影響

根據對入爐煤顆粒度的化驗結果，并結合改造前摸底試驗的數據發現：改造前后燃煤顆粒度有比較明顯的變化，燃煤顆粒度粒徑整體分布有減小趨勢，1 mm以下顆粒度比例較之前有大幅上漲，由之前的17%升高到35%。

改造后在現有燃煤顆粒度和一次風壓基本保持不變的條件下，小顆粒煤粉在爐膛中上部燃燒機會增大，密相區燃燒份額減少，相應的稀相區燃燒份額增大。燃燒室床溫較改造前有明顯降低，爐膛出口溫度顯著升高，鍋爐帶負荷能力明顯增強，同時爐膛火焰中心位置整體上移導致爐膛水冷壁吸熱量減少，進而造成爐膛出口、尾部煙道各段煙溫升高，空預器出口排煙溫度升高。

2.2 煤質變化的影響

鑒于摻配煤種（神木煤、鶴壁煤及其他）的復雜性，無法通過定量分析煤質變化來判斷其對排煙溫度的影響。因此，本文主要通過在相同負荷條件下給煤量的變化來判斷煤質變化對排煙溫度的影響，如圖1所示。

從圖1可以看出，在負荷、氧量等主要運行參數不變的情況下，給煤量有較大的變化。這說明摻配煤種比例發生了變化，而煤種變化也必然導致密相區和稀相區燃燒份額比例發生變化，從而改變整個爐膛的熱量分配，且煤質好壞也直接決定煙氣量的大小，進而影響空預器出口排煙溫度的高低。這可以很好地解釋在負荷、氧量等主要參數基本相同情況下，排煙溫度有時會出現較大波動的原因。

圖1 #1爐煤質對排煙溫度的影響

2.3 尾部積灰的影響

該鍋爐連續兩個檢修期未進行尾部清洗，可能造成尾部煙道積灰，導致受熱面傳熱系數降低，尾部受熱面吸熱量減少，空預器出口排煙溫度升高[1]。改造后前期新增激波吹灰器吹灰，但對排煙溫度的影響不明顯，經排查發現，空氣壓縮機在檢修后管道內存在雜物，導致吹灰器有兩個電磁閥出現故障，這在一定程度上影響了吹灰效果。

2.4 環境溫度變化的影響

通過搜集改造后的歷史數據發現，在不同季節特別是夏冬時期，空預器出口排煙溫度有比較明顯的變化。夏季空預器入口風溫高，傳熱溫差小，導致空預器換熱能力降低，從而使空預器出口排煙溫度升高，如圖2所示。

圖2 不同月份排煙溫度對比

2.5 溫度表計的影響

鍋爐低氮改造后，整個尾部煙道溫度流場發生變化，但表計沒有及時進行校核，其測點位置很難代表整個流場的溫度水平[2]。對該爐排煙溫度進行標定后發現DCS表盤顯示排煙溫度較實測排煙溫度偏高。測試排煙溫度所用儀器：手持鎧裝熱電偶；測試方法：采用網格法對空預器出口煙溫進行測量（共計標定4次）。從標定結果可以看出：#1爐空氣預熱器出口實測排煙溫度較DCS表盤顯示排煙溫度平均低5 ℃左右。

3 解決措施

針對該爐空預器出口排煙溫度高的問題，運行人員結合前期調試經驗，分析了造成排煙溫度高的原因，并通過運行調整、吹灰等手段進行了有效調整。

3.1 燃燒調整

該爐二次風噴口布置方式：下層二次風噴口數量前3后4、上層二次風噴口數量前6后6。調整前上下二次風門開度均為50%，調整后下層二次風門開度100%全開，上層前后墻除兩側風門開度為15%左右外，其余二次風門開度為50%。

運行調整的主要思路是通過二次風配風調整來降低火焰中心溫度。調整后通過1～2天的數據跟蹤可以發現：在最優風門開度工況下，排煙溫度可以降低8～10 ℃。

3.2 尾部煙道吹灰

針對激波吹灰器吹灰對排煙溫度的影響，通過兩次投用吹灰器對尾部煙道各個受熱面進行吹灰試驗，結果表明吹灰效果比較顯著，排煙溫度大幅下降。

吹灰試驗一，吹灰開始時間：2018-08-26T17：30；數據記錄：1 h記錄1次。吹灰試驗二，吹灰開始時間：2018-08-29T16：30；數據記錄：1 h記錄1次。以上兩次投用吹灰器后效果明顯，排煙溫度大幅下降，降幅為10 ℃左右。

3.3 尾部煙道清洗

尾部煙道長時間不清洗會引起積灰硬化，受熱面吸熱量減少，排煙溫度升高，進而導致鍋爐效率下降。建議檢修期間檢查尾部煙道積灰情況并進行清洗，這能在一定程度上降低排煙溫度。

4 結語

本文在對燃煤顆粒度、煤質變化、尾部煙道積灰、環境溫度變化等方面進行綜合分析的基礎上，結合現場調試情況，得出了造成空氣預熱器出口排煙溫度高的原因。利用運行調整及吹灰等手段，有效降低了空預器出口排煙溫度，基本可以將高溫季節的實際空預器出口排煙溫度控制在145 ℃以內。尾部煙道長期不清灰會影響吹灰效果，因此建議在檢修期對尾部煙道進行徹底清洗，可以進一步降低鍋爐排煙溫度。