煤粉炉热效率低原因分析

锅 炉 热 效 率 低 原 因 分 析

—贫煤无烟煤煤粉炉直流燃烧器专题

一、逆时针旋转假想切圆示意图

煤粉锅炉典型浓淡直流燃烧假想切圆示意图逆时针的龙卷风,中心风速为0,四边风速为0。缺点,浓侧小部分煤粉进入燃烧中心,直接落入冷灰斗内。

二、国内贫煤无烟煤煤粉炉正平衡热效率低的直接原因有二到四条:

1. 燃烧假想切圆直径设计较小。

按设计规范,逆时针中心切圆假想直径为炉膛边长的8到12%。以130吨/时蒸汽煤粉炉为例,比此锅炉大的,适当减少切圆直径,比此锅炉小的适当增加假想切圆直径。目前,锅炉厂设计假想切圆直径有越来越小的趋势,也导致锅炉热太空气动力场工况差,具体说,在上图中,较理想的中心切圆内旋转风速基本为0,有人在里面抽烟是不影响的,切圆太小的恶果是炉膛中心风乱(做冷态空气动力场时,人无法在中心抽烟) ,煤粉旋转动力减少煤粉经过的路径短,导致燃烧推后,炉膛出口温度上升,蒸汽温度上升,排烟温度上升,烟气可燃物含量上升。

2. 部分煤粉进入燃烧中心,没有完全燃烧直接落入冷灰斗内 典型浓淡分离器直流燃烧器,浓侧部分煤粉,因燃烧切圆太小旋转动力不足,煤粉进入中心后没有完全燃烧直接落入冷灰斗内。在冷灰斗内粉状可燃物含量高达20-35%,最差时高达40%以上,这是燃烧效率低的直接原因之一。

3. 贫煤无烟煤,没有设计卫燃带,导致燃烧区温度下降,炉膛出口温度上升,飞灰含碳量上升。

以上三条是锅炉热效率低的主要原因,还有其他重要的原因。即使没有前三条,但是,如有后面几条,锅炉正平衡效率也不会高。因此要锅炉热效率低,燃烧很差容易,要想热效率高,燃烧热效率高,难。

4. 管理不善,一二次风配风不良。

部分厂家有一二三次风热风在线测量表计,却因管理问题,配

风不良。最典型的是上述的直流燃烧器,下二次风量偏小,如有的厂家只知道考核排烟温度,却导致生产工人在操作中某一角下二次风量控制太小。这导致最最严重的后果,即部分煤粉没有完全燃烧直接落入冷灰斗内,和前三条燃烧中心内进入的煤粉一样的后果,渣斗内粉灰状渣含碳量同样高达20%以上,燃烧效率低于95%。

另外一些厂家,没有考虑空气冷太动力场和热态动力场的差别。在冷态时,将一次风配平后,在热态时,由于加入部分煤粉,一次风管阻力不一样,长的一次风管煤粉阻力大风量小,短的一次风管煤粉阻力小风量大。风量差距可高达60%,如风速低的一角18米/秒(一般为后墙) ,风速高的一角30米/秒以上(一般为前墙) ,导致配粉时一般后墙淡,前墙浓,整个炉膛煤粉内一侧淡一侧浓,温度场速度场也严重偏斜。

5. 管理不善,给煤机、碎渣机、本体孔门等漏入冷风量大。 这个好理解,最多能导致排烟温度上升10℃以上。如部分固态排渣锅炉,碎渣机成了连续开连续冲排渣,加上碎渣机密封不严,排烟温度、排烟和燃烧氧含量就没有办法控制了。其他制粉系统吸潮门漏风也容易被厂家忽略。

6. 运行水平低,管理不善,燃烧氧量控制在7%以上。

这是最差的最差的,几乎没有所谓锅炉专业管理了。容易发生在管理水平最差的国有企业和没有技术管理人员的民营企业。一些企业锅炉没有氧量表或氧量表经常坏没有人管理,也属最差行列。如2003年前,新疆天业上市公司。

结论:锅炉烧好很难,烧坏却很容易。

作者:工业工程师 孙维兵 2014.12.9

附参考网文,有少量修改:

如何降低锅炉排烟温度?

在锅炉的各项热损失中,排烟热损失是对锅炉效率影响最大的一项损失,约为5%~8%。况且,随着排烟温度的不断升高,排烟热损失会进一步增加(一般情况下,排烟温度每升高10℃,排烟损失增加0.5%~0.8%)。所以降低排烟损失对提高锅炉效率及全厂的经济运行有着非常重要的意义。

【关键词】锅炉 排烟热损失 节能减排

目前,抓好节能减排工作,进一步提高锅炉机组效率越来越被国内各电力企业所重视。而锅炉效率则与其各项热损失密切相关。锅炉的各项热损失由排烟热损失、机械不完全燃烧热损失、灰渣物理热损失、化学不完全燃烧热损失、散热损失组成,而在这五项损失中,排烟热损失是对锅炉效率影响最大的一项损失,约为5%~8%。况且,随着排烟温度的不断升高,排烟热损失会进一步增加(一般情况下,排烟温度每升高17℃,排烟损失增加1%)。所以降低排烟损失对提高锅炉效率及全厂的经济运行有着非常重要的意义。笔者对排烟温度高的原因进行了分析,并提出了解决措施。

1. 外部漏风

漏风是排烟温度升高的主要原因之一,主要包括指制粉系统漏风、炉膛漏风、水封及烟道漏风。在炉膛出口过量空气系数不变的情况下,炉膛及制粉系统漏风将使送风量下降,空气预热器内风量下降导致对流换热系数下降。送风量下降也使得空气预热器出口热风温度升高,空气预热器的传热温压(对数温差) 下降,而传热温压的下降使空气预热器的吸热量降低,最终使排烟温度升高。

炉膛及制粉系统漏风直接后果是,燃烧区上移上飘(特别是碎渣机漏风,燃烧中心上飘) ,炉膛出口烟气温度上升,飞灰含碳量上升,排烟温度上升。 降低漏风的方法是炉本体及制粉系统的查漏及堵漏工作,在运行时随时关闭炉本体各看火孔,检查孔门以及制粉系统木块分离器、木屑分离器清理口,关闭给煤机手孔,在运行中经常检查捞渣机内水位等。

2. 制粉系统对排烟温度的影响

制粉系统是否运行、调整方式及出力大小也会对排烟温度造成影响。 制粉系统运行中的调整会造成三次风的波动,三次冷风的喷入会推迟燃烧继而抬高火焰中心,增加不完全燃烧,造成排烟温度升高。同时煤粉细度变粗也会造成排烟温度升高。对于在运行中的制粉系统,在保证安全的情况下,尽量少用冷风,多用热风,尽可能保持较高的磨煤机出口温度,磨煤机出口温度控制的越低,则冷三次风的比例越大,即流过空预器的风量降低,引起排烟温度升高。应尽量减少三次风的含粉量,这样可有效降低排烟温度。

运行时,应尽量减少三次风风量进入炉膛,如开大制粉再循环风门,或尽量提高热风温度降低热空气进入制粉系统风量。

3. 送风对排烟温度的影响

(1)送风量对排烟温度的影响。

在一定范围内送风量增加锅炉效率将增加,这是因为过量空气系数增加将使未燃尽损失Q3和 Q4减小,所以送风量存在一个最佳值,该值称为最佳过量空气系数,在该值处,排烟损失与未燃尽损失之和为最小。当负荷变化时,要及时调整过量空气系数,调整燃烧工况,控制排烟温度在经济排烟温度下运行,提高锅炉效率从而提高整个火电发电厂的经济性。

(2)风温对排烟温度的影响 。夏季冷风温度高于设计值,致使空气预热器热交换温差减小,而传热温差的下降使空气预热器的吸热量降低,最终使排烟温度升高。

但总体上,夏季锅炉燃烧区热风温度高,煤效率较高,导致锅炉正平衡热效率较冬季高。

4. 锅炉受热面的结渣、积灰

锅炉受热面的结渣、积灰是导致锅炉排烟温度升高的另外一个主要原因。其对排烟温度的影响主要体现在传热方面。从烟气侧到汽水侧的传热过程中,受热面表面沉积物的导热系数较其它介质要小得多,因而其所引起的附加热阻在总传热热阻中占主导地位。较为轻度的结渣和积灰便会使传热量大幅度下降。 造成结灰的原因是多方面的,有设计的因素,煤质、灰熔点的因素,运行调整的因素等等,运行值班员燃烧调整时应注意以下几点:

(1)若因喷燃器磨损,使炉内煤粉气流紊乱、贴壁燃烧、着火点提前等造成喷燃器、水冷壁结渣,运行中又无法清渣时,应提高相应喷燃器的一、二次风速,以达到减弱或消除结焦的目的。

(2)锅炉正常运行时,应加强制粉系统各参数的监视及调整,加强监视各段受热面壁温及烟温的变化,控制各参数在规定的范围内。

(3)加强燃烧的就地检查,若发现结焦、积灰等异常情况,则应及时联系清除,并对燃烧进行相应调整。制粉系统启动期间应严密监视燃烧器端部温度的变化情况。若发现燃烧器端部温度异常升高时,应及时就地检查燃烧器着火情况,判断燃烧器端部结渣时,应立即启动备用系统,并联系检修配合除焦。

(4)坚持做好锅炉吹灰、除焦等定期维护工作,并保证其效果,也可视情况适当增加吹灰、除焦次数。保持合理的制粉系统运行方式,尽可能不使热负荷局部集中。正常运行时,可适当增加下层燃烧器的出力,减少上层燃烧器的出力,降低火焰中心,以降低炉膛出口温度,减轻结焦。

因此,为了保证锅炉经济运行,必须经常保持受热面清洁。吹灰器的正常运行能有效的清除受热面上的结渣和积灰,维持受热面清洁。在锅炉停炉后,应及时检查各部吹灰器,保证其处于完好状态。详细记录锅炉炉膛及烟道内的积灰和结焦情况,以便在以后运行中有针对性地进行吹灰。

5煤质变化

(1)水分对排烟温度的影响。

煤中的水分变成水蒸汽,增加了烟气量;水分高,提高了烟气的酸露点,易产生低温腐蚀,为防止或轻减对低温受热面的腐蚀,最有效的方法就是提高空预器受热面的壁温。而要提高壁温就要提高排烟温度和入口空气温度。实际冬季运行中,如煤质含硫量高于1.2%,环境温度低于零下摄氏10度,提高壁温最常用的方法是提高空气入口温度。但进风温度升高会使排烟温度也升高,因而排烟热损失将增大,而使锅炉经济性有所降低,如燃烧区需要提高温度,此方法能降低

飞灰含碳量和炉膛出口温度也是可行的。

燃料中的水分增加也使烟气量和烟气比热容增加,烟气在对流区中温降减小,排烟温度上升。

(2)灰份对排烟温度的影响

灰份增加使排烟温度上升。这是因为灰份增加燃烧着火推后,燃烧速度有所下降,和烟气量和烟气比热容没有关系,烟气炉膛内热幅射区域内放热量小,燃烧区中心上移,导致炉膛出口烟气温度上升,在对流区中温降虽然有所上升,但不足消除燃烧中心推后的影响,导致排烟温度上升。

针对此种情况,应适当降低一次风速,尽量使煤粉提前着火。

(3)挥发份对排烟温度的影响。

燃料挥发份降低时,煤粉着火推迟,燃烧的时间也会增加,造成炉膛出口烟气温度增加,导致排烟温度升高,降低锅炉效率。

挥发份过大时,煤粉着火提前,过于贴近喷口,极易造成喷口结焦从而造成一次风速下降、给粉量出力降低,而其它一次风速和给粉量必然上升,从而导致煤粉在全炉膛内分布严重不均匀,温度场严重偏斜,对锅炉炉膛燃烧造成扰动,也可能造成排烟温度升高。因此应及时检查及排除一次风口结焦。

(4)燃料发热量对排烟温度的影响。燃料的性质影响着锅炉的排烟温度。燃料低位发热量降低,在锅炉出力维持不变时. 将直接导致燃料量的增加,烟气量和流速升高,结果使排烟温度升高。同时,煤的灰分增加,导致机械不完全燃烧热损失升高,从而降低锅炉效率。

综上所述,当燃烧高灰份,高挥发份,低发热量的劣质煤时,应适当增加一次风量,控制提高一次风温,降低火焰中心,降低炉膛出口温度及排烟温度,提高锅炉效率。


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