某170 t/h循环流化床锅炉排烟温度高的原因分析及解决措施

相明辉 王新钢

（烟台龙源电力技术股份有限公司，山东烟台264006）

1 锅炉设备简况及存在的问题

河南省某化工厂#1循环流化床锅炉为济南锅炉厂生产的高温高压循环流化床锅炉，型号为YG-170/9.81-M2。锅炉为单锅筒，自然循环，集中下降管，П型布置。由燃烧室、炉膛、水冷旋风分离器、返料器组成循环燃烧系统，炉膛为膜式水冷壁结构，过热器分四级加热、两级减温，蒸汽经锅筒后依次经过屏式过热器、旋分过热器、一级减温器、低温过热器、二级减温器、高温过热器，尾部设省煤器和一、二次风预热器。

根据国家环保要求，该锅炉于2017年进行了低氮改造。改造后的近一年内锅炉运行工况良好，但自2018年4月开始，锅炉在运行过程中出现排烟温度逐渐升高的问题（设计排烟温度140 ℃），这不仅导致锅炉效率降低，影响企业经济效益，而且过高的空预器出口排烟温度对尾部布袋除尘及脱硫设备构成了一定的威胁。

2 空预器出口排烟温度高的原因分析

2.1 燃煤颗粒度的影响

根据对入炉煤颗粒度的化验结果，并结合改造前摸底试验的数据发现：改造前后燃煤颗粒度有比较明显的变化，燃煤颗粒度粒径整体分布有减小趋势，1 mm以下颗粒度比例较之前有大幅上涨，由之前的17%升高到35%。

改造后在现有燃煤颗粒度和一次风压基本保持不变的条件下，小颗粒煤粉在炉膛中上部燃烧机会增大，密相区燃烧份额减少，相应的稀相区燃烧份额增大。燃烧室床温较改造前有明显降低，炉膛出口温度显著升高，锅炉带负荷能力明显增强，同时炉膛火焰中心位置整体上移导致炉膛水冷壁吸热量减少，进而造成炉膛出口、尾部烟道各段烟温升高，空预器出口排烟温度升高。

2.2 煤质变化的影响

鉴于掺配煤种（神木煤、鹤壁煤及其他）的复杂性，无法通过定量分析煤质变化来判断其对排烟温度的影响。因此，本文主要通过在相同负荷条件下给煤量的变化来判断煤质变化对排烟温度的影响，如图1所示。

从图1可以看出，在负荷、氧量等主要运行参数不变的情况下，给煤量有较大的变化。这说明掺配煤种比例发生了变化，而煤种变化也必然导致密相区和稀相区燃烧份额比例发生变化，从而改变整个炉膛的热量分配，且煤质好坏也直接决定烟气量的大小，进而影响空预器出口排烟温度的高低。这可以很好地解释在负荷、氧量等主要参数基本相同情况下，排烟温度有时会出现较大波动的原因。

图1 #1炉煤质对排烟温度的影响

2.3 尾部积灰的影响

该锅炉连续两个检修期未进行尾部清洗，可能造成尾部烟道积灰，导致受热面传热系数降低，尾部受热面吸热量减少，空预器出口排烟温度升高[1]。改造后前期新增激波吹灰器吹灰，但对排烟温度的影响不明显，经排查发现，空气压缩机在检修后管道内存在杂物，导致吹灰器有两个电磁阀出现故障，这在一定程度上影响了吹灰效果。

2.4 环境温度变化的影响

通过搜集改造后的历史数据发现，在不同季节特别是夏冬时期，空预器出口排烟温度有比较明显的变化。夏季空预器入口风温高，传热温差小，导致空预器换热能力降低，从而使空预器出口排烟温度升高，如图2所示。

图2 不同月份排烟温度对比

2.5 温度表计的影响

锅炉低氮改造后，整个尾部烟道温度流场发生变化，但表计没有及时进行校核，其测点位置很难代表整个流场的温度水平[2]。对该炉排烟温度进行标定后发现DCS表盘显示排烟温度较实测排烟温度偏高。测试排烟温度所用仪器：手持铠装热电偶；测试方法：采用网格法对空预器出口烟温进行测量（共计标定4次）。从标定结果可以看出：#1炉空气预热器出口实测排烟温度较DCS表盘显示排烟温度平均低5 ℃左右。

3 解决措施

针对该炉空预器出口排烟温度高的问题，运行人员结合前期调试经验，分析了造成排烟温度高的原因，并通过运行调整、吹灰等手段进行了有效调整。

3.1 燃烧调整

该炉二次风喷口布置方式：下层二次风喷口数量前3后4、上层二次风喷口数量前6后6。调整前上下二次风门开度均为50%，调整后下层二次风门开度100%全开，上层前后墙除两侧风门开度为15%左右外，其余二次风门开度为50%。

运行调整的主要思路是通过二次风配风调整来降低火焰中心温度。调整后通过1～2天的数据跟踪可以发现：在最优风门开度工况下，排烟温度可以降低8～10 ℃。

3.2 尾部烟道吹灰

针对激波吹灰器吹灰对排烟温度的影响，通过两次投用吹灰器对尾部烟道各个受热面进行吹灰试验，结果表明吹灰效果比较显著，排烟温度大幅下降。

吹灰试验一，吹灰开始时间：2018-08-26T17：30；数据记录：1 h记录1次。吹灰试验二，吹灰开始时间：2018-08-29T16：30；数据记录：1 h记录1次。以上两次投用吹灰器后效果明显，排烟温度大幅下降，降幅为10 ℃左右。

3.3 尾部烟道清洗

尾部烟道长时间不清洗会引起积灰硬化，受热面吸热量减少，排烟温度升高，进而导致锅炉效率下降。建议检修期间检查尾部烟道积灰情况并进行清洗，这能在一定程度上降低排烟温度。

4 结语

本文在对燃煤颗粒度、煤质变化、尾部烟道积灰、环境温度变化等方面进行综合分析的基础上，结合现场调试情况，得出了造成空气预热器出口排烟温度高的原因。利用运行调整及吹灰等手段，有效降低了空预器出口排烟温度，基本可以将高温季节的实际空预器出口排烟温度控制在145 ℃以内。尾部烟道长期不清灰会影响吹灰效果，因此建议在检修期对尾部烟道进行彻底清洗，可以进一步降低锅炉排烟温度。