电站锅炉炉膛出口烟温偏差的原因及防治措施

【摘要】锅炉在运行中常出现炉膛出口烟温偏差较大的现象，不仅导致其后部的过热器汽温出现热偏差，还导致部分管壁出现超温的现象。本文根据实际的趋势以及理论的计算，分析出温度偏差的原因并提出改进的措施。

【关键词】炉膛；烟温；温度偏差

大庆油田宏伟热电厂220T/H锅炉为哈尔滨锅炉厂制造的自然循环固态排渣煤粉炉，制粉系统为四台直吹式风扇磨磨煤机，四角布置的喷燃器。在实际运行过程中，经常出现炉膛出口处烟温偏差较大，导致后部水平烟道、竖井内的烟温和汽温偏差大的情况，甚至使得部分过热器管壁长期处于超温的状况，不得不投入大量减温水降温。同时，部分管壁温度却无法提高，达不到设计的温度，因而降低了锅炉运行的热效率。并且，在这种工况下运行，会大大增加过热器的蠕变，降低其使用的寿命。

一、炉膛出口烟温偏差的原因

（一）炉膛水冷壁结焦的影响

炉膛水冷壁在运行中，会由于火焰燃烧中心的偏移、部分喷口的处理不同、煤质、配风等问题出现结焦的状况。水冷壁结焦后，其表面的传热系数大大减小，因而由于不同部分吸热量的不同而导致炉膛出口烟温偏差。同时，由于结焦影响传热，进而增加了该处的烟气温度，达到灰熔点后，粘接的焦块会形成恶性循环。例如，在同样的炉膛火焰温度下，水冷壁上覆盖5mm后的渣层后，渣面温度与火焰温度差约为350℃，火焰与水冷壁的辐射换热量变化为：

式中

Thy为炉内火焰温度；

Tb为灰渣层表面温度；

ε1为炉膛黑度；

（二）制粉系统的启停的影响

220T/H锅炉的制粉系统为4套直吹式制粉系统，其分别干燥介质为从炉顶抽取高温的炉烟来加热原煤。每套制粉系统的通风量每小时约为50000-55000m3/h，抽取点在炉膛甲乙侧各有两个点。在正常运行中，一套制粉系统备用，三套运行。由于高温炉烟抽取的容量的变化，因而导致炉膛出口烟温的容积和速度出现偏差。

（三）切圆燃烧扭转残余引起的热偏差

四角切圆燃烧的气流在出口处带来的热偏差，当气流为逆时针旋转时，右侧烟温高于左侧，反之，则左侧高于右侧。220T/H锅炉为四角切圆布置的喷燃器。

煤粉在炉膛内呈旋转上升的燃烧方式。其烟气在炉膛出口处存在扭转残余，炉膛两侧的烟气速度和温度便因此出现了热偏差。220T/H四角假想圆的φ654mm，炉膛宽度为7580mm，深度为7580mm。由此计算烟气扭转残余在炉膛出口引起的温度偏差为：

扭转残余δ为：

式中-

R为炉膛截面宽度的1/2；

w，u为轴向速度和切速度；

r为气流旋转半径；

220T/H锅炉每小时烟气量为184267-342210m3/h，则炉膛出口处烟气速度约为w=8m/s，切速度为u=7.4 m/s，则求的扭转残余δ为0.4.

则烟气出口温度偏差为：

式中：

ηw为宽度方向局部烟速和平均烟速的比值；

θ为无量纲局部烟温；

θpj为无量纲平均烟温；

ψ为修正因子；

求得烟温差为46.5℃。并且该偏差会随着燃烧器的投入、各风门的调整发生改变。

二、防治措施

（一）防止和消除结焦

1.1防止超负荷运行

超负荷运行会引起结焦。对于裕量较大的风机来说，超负荷时就要较大幅度调大风量，提高送引风和二次风风速及烟速，增加过剩空气量。防止超负荷运行要从给煤量、给水量、送引风量和控制调整燃烧工况来进行。

1.2加强运行操作的调整

运行时，一般要把炉膛出口温度维持在850-950℃，以防结焦，应做到以下三点：

保持适当的过剩空气系数，合理使用一、二次风。若一次风太大，火焰上升得很高，甚至直射后墙，会促使炉膛结焦。若二次风使用得当，火焰中心下移，延长了烟气路线，可使炉膛出口温度降低50至80℃，减小了结焦的可能性。

给煤要均匀，在负荷变化较大或煤种变化时，应及时调整煤层厚度。

对于干煤应适当掺水，对于含硫化铁粘结性强的煤应及时打焦清渣，对于灰分大的煤应适当增加清炉次数，对于管群、烟管或烟室的堵灰应及时清理。

1.3防止炉膛漏风

炉膛漏风，破坏了正常燃烧工况，造成火焰的充满度和搅拌混合情况恶化，火焰中心升高或偏斜，会加速结焦的形成。解决的办法是减少漏风量，使炉膛出口负压不致过大（链条炉为10～15Pa，煤粉炉为15～30Pa）。锅炉各部位的漏风系数应控制在：炉膛0.1，炉排0.15，过热器0.05，省煤器0.1，空气预热器0.1，除尘器0.05，这样，既能够保证锅炉合理的热效率又能减小结焦的可能性。

1.4煤要混合掺烧

混合掺烧不同煤种，合理掌握煤块粒度及煤粉细度，特别是混烧结焦性强和结焦性差的烟煤，是预防结焦、提高锅炉热效率的好办法。：

（二）消除烟气扭转残余

2.1减小切圆

减小炉膛燃烧实际切圆的直径，十分有利于减小扭转的残余。可以采取调整燃烧器的角度的方法。还可以采用在一次风、二次风背火侧加装导流板改变炉内切圆的方法。

在炉内喷燃器速度不变的情况下，将炉内切圆直径由800mm减小到430mm时，炉膛出口处扭转残余由0.46减为0.25，下降约46%。

2.2一次风反切消除烟温偏差

采用合理的一次风反切方案可以减小扭转残余。同时，一次风反切延长了煤粉在着火区的着火时间，有利于煤粉着火。实验证明，一般情况下，一次风反切角度为10°左右时，可以将烟温偏差减小50℃左右。

三、结束语

220T/H锅炉在运行中，出现的炉膛出口烟温偏差对锅炉运行影响比较大，根据出现烟温差的原因，用减小积灰、结焦，消除烟气扭转残余的方法，逐一进行消减和预防，可以很好的提高锅炉运行的安全性，并能提高整体的经济性。