(已结束）2010-9-18-工控擂台-如何控制锅炉的烟气出口温度？ 点击：3241 | 回复：12
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当锅炉负荷变化时，锅炉的风量要进行调整。锅炉运行时要保持合适的过量空气系数，过量系数过大，会使炉膛出口温度升高，烟气量增加，造成排烟损失增加导致锅炉效率下降。当负荷变化时，应适当调整进入炉膛的燃料和空气量，相应的改变燃烧工况。负荷升高时，燃料量增加，空气量增加从而会使排烟温度升高。由于高负荷时，炉膛温度高，着火条件好，燃烧稳定，此时可减小过量空气系数，达到减小排烟损失的目的，而低负荷时则应适当减小炉膛负压，以减小漏风，提高炉膛温度，这对稳定燃烧，减少未完全燃烧损失有利。
其次，燃料的性质对排烟温度也有很大的影响。
1、水份对排烟温度的影响：煤中的水份变成水蒸气，增加了烟气量，因而排烟热损失将增大，而使锅炉经济性降低。一般煤中的水份每增加5%，由于损失而使锅炉效率下降0.5%。
2、灰份对排烟温度的影响：灰份增加，受热面的积灰和结焦严重，炉内结渣会影响水循环，造成炉膛出口温度升高，而尾部受热面的积灰则会使排烟温度显著升高，同时灰份高的煤发热量低，在相同负荷情况下消耗的燃料量增加，造成烟气量和流速升高，导致排烟温度及排烟量升高，从而降低锅炉效率。
3、挥发份对排烟温度的影响：挥发份减少时，煤粉着火推迟，燃烧的时间也会增加，造成炉膛出口温度增加，导致排烟温度升高，降低锅炉效率。再次，给水温度的变化对排烟热损失也有影响，给水温度变化时，为适应加热给水热量的变化，燃料量也将改变，当给水温度下降时，加热给水所需要的热量增加，燃料量必然要加大，使炉膛出口温度增加，给水温度降低也是造成电厂的效率大幅下降的主要原因之一，因此要引起重视。
4、负荷对排烟温度的影响：负荷变化必然引起排烟温度的变化，负荷增加，烟气量和排烟温度必然增加，这是由于燃料量和空气量增加的结果，要想控制排烟温度在经济温度下运行，关键就是要找到送风量与排烟温度间的平衡关系，也就是要控制过量空气系数，炉内过量空气系数过大或过小，都会使锅炉效率降低。
另外，在锅炉运行中当某些受热面上发生结渣、积灰或结垢时，烟气与这部分受热面的传热量减少，锅炉的排烟温度也会升高，因此，为了保证锅炉经济运行，必须经常保持受热面清洁，吹灰器的正确运行能有效的清除受热面上的结垢和积灰，维持受热面的清洁。
当燃烧高灰份，低挥发份，低发热量的劣质煤时，应适当减小一次风量，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，而当负荷变化时，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发电厂的经济性。
我以前做的一个注汽锅炉改造方案中的部分内容：
锅炉是利用燃料燃烧自动放出的热量来加热炉水产生蒸汽的。但燃料中的可燃物质在炉内燃烧后放出的热量，不可能全部被炉水吸收，总是或多或少地要损失掉一部分。
锅炉的热损失通常分为下列五项：
（1）排烟热损失。锅炉运行时，排除的烟气温度一般在150oC~250oC，有些甚至更高。这样的高温烟气经由烟囱排出，说明有很大一部分热量被烟气带走了，造成排烟热损失，排烟热损失时锅炉各项热损失中最大的一项，注汽锅炉为13%~15%。
影响排烟热损失的主要因素是排烟温度和排烟体积。很显然，排烟温度越高，排烟体积越大，排烟热损失就越大。
降低锅炉的排烟温度可以降低排烟热损失。但是要降低排烟温度，就要增加锅炉的温度受热面积，因而增大了锅炉的金属耗量和烟气流动的阻力；另一方面，由于烟温太低会引起尾部受热面的酸性腐蚀，因而也不允许排烟温度降得过低。减少进入炉膛的过量空气系数可以减少排烟容积，降低排烟损失，但过量空气系数太小，可能空气量供应不充分燃烧不好，因此必须综合考虑。
在锅炉运行中，受热面内结垢或受热面外积灰等影响热量的传导，降低受热面的吸热能力，使排烟温度增高。所以应及时清除受热面内外的污垢，并做好锅炉给水处理，使排烟损失降低。
（2）化学不完全燃烧损失。是由于烟气中含有残余的可燃气体所造成的，这项损失实际上就是可燃空气化学能还没有转变为热能的未完全燃烧损失。
影响烟气中可燃气体含量的主要因素是炉内过量空气系数大小，炉膛温度以及炉内空气动力工况等。一般来说，炉内过量空气系数太小，氧气供应不足，会造成化学不完全燃烧损失的增加；炉膛容积太小，燃料与空气混合得不好，会造成化学不完全燃烧损失增加；一氧化碳在低于800 oC ~900oC的温度下很难燃烧，所以炉膛温度过低时即使其它条件很好化学不完全燃烧损失也会增加。此外炉膛结构及喷燃器布置不合理，炉膛内有死角或燃料在炉内停留时间过短都会使化学不完全燃烧损失增大。
（3）机械部完全燃烧损失。这项热损失主要存在于燃煤锅炉中，对于燃油和燃气锅炉一般认为此项损失为零。
（4）散热损失。在锅炉运行中，锅炉与热力管道外壁温度总是高于周围空气的温度因此，一部分热量就通过他们向外界散发，造成散热损失。散热损失与锅炉外表面面积和温度、炉膛结构、锅炉和管道的保温、周围的空气温度有关。
（5）灰渣物理热损失。从锅炉炉膛中清出的炽热灰渣具有很高的温度，其显然得不到利用，这部分热损失叫灰渣物理热损失。对于燃油和燃气锅炉此项损失为零。
注汽锅炉实际运行热效率经验公式应为：
η= - [ 3.96*10-4 + 3.299(a-1)* 10-4 ] t + [1.011 + 0.0174 (a-1)] – q5
η：油田注汽锅炉实际运行热效率经验公式；
a：过量空气系数，a=21 / (21 - 烟气含氧量)， t：注汽锅炉排烟温度。
提高锅炉热效率的措施：
注汽锅炉的热损失主要是排烟损失和散热损失，排烟热损失取决于过量空气系数和排烟温度，散热损失取决于锅炉及管道的保温。对于自动化控制系统来说，散热损失可控性和可调性不大，主要取决于锅炉本体的设计和保温材料的性能，所以要减少注汽锅炉的热损失自动化控制系统只能调节控制排烟损失。而要降低排烟损失，途径一是优化控制过量空气系数，途径二是降低锅炉出口烟气温度，两种途径是相互矛盾的，减少了过量空气，无其它调节手段的情况下直接的后果就是烟气温度的升高，而通过注入更多过量空气，可以达到降低烟气温度的效果，但过量空气系数明显会升高，同样无法提高锅炉的运行热效率，锅炉燃烧热效率、过量空气系数、排烟温度的对应关系大致如右图所示，所以对于调节控制排烟损失，没有固定的调控模式和手段，只能在实际调试过程中找到一个折中的最佳状态，结合前面的分析及各种方案，对于节能方面整体思路及目标规范是：
1） 调节控制以达到节省天然气的使用量目的为主；
2） 控制优化过量空气系数其次；
3） 在1、2的基础上尽量控制出口烟气温度。
（1）锅炉出口烟温，应按设计参数确定
锅炉燃烧的能量必须最大程度地利用起来，因此一般的锅炉设计单位给出的锅炉出口烟温在140～150℃左右，但也有在180～220℃左右的。
（2）净化设施对烟气温度的要求与影响，应当调查清楚
在脱硫塔前、布袋除尘器前一般应设置降温系统。进入脱硫塔的烟气温度一般限制为小于150℃，进入布袋除尘器的烟气温度一般限制为小于180～200℃，应将烟气温度降至滤料可承受的长期使用温度范围内且高于气体露点温度10℃以上。
脱硝系统对烟气温度的影响一般幅度很小，可不予考虑。
静电除尘器或布袋除尘器对进口和出口烟温的影响幅度很小，一般不予考虑。但湿法除尘装置温降明显，例如：水膜除尘器后的烟气温度一般为70～90℃左右。
不同的脱硫方式对烟气温度的影响差别很大，尤以湿法脱硫温降显著，应当根据脱硫工艺的设计参数确定进、出脱硫装置的烟气温度。例如：石灰石/石灰-石膏法脱硫塔出口烟温一般在50～55℃左右，海水脱硫装置出口烟温一般在40～45℃左右，循环流化床半干法脱硫装置出口烟温一般在70～80℃左右，双碱法脱硫装置出口烟温一般在70～80℃左右。
（3）对于烟气热交换器或烟气余热利用后的烟温，可根据相关装置设计参数确定
《火电厂烟气脱硫工程技术规范 石灰石/石灰-石膏法》（HJ/T179-2005）规定：烟气系统应装设烟气换热器（GGH）。在设计工况下，经GGH后的烟气温度应不低于80℃。
《火电厂烟气脱硫工程技术规范 烟气循环流化床法》（HJ/T178-2005）规定：烟气温度按锅炉设计燃料BMCR工况时，脱硫塔进口烟温（130℃左右）加10℃的温度裕量。脱硫塔出口烟温75℃左右。
（4）烟气温降的确定，可根据经验判断
烟气进入烟囱到出口处的烟气温降，对电站锅炉设计烟囱的保温性能较好时，可按总体温降5℃考虑；而对常规排气筒的烟道与烟囱温降，一般可按-5℃/100m递减率换算得到。
一般锅炉的过量空气系数中的含氧量在4%-4.5%最佳，当负荷低于额定负荷的80%，要适当的提高含氧量，以为就是提高过量空气系数，以免在升负荷时引起爆燃现象。至于烟气入口和出口温度，设备制造说明书应该都有，一般来说烟气入口温度要比介质出口温度高100-300℃ 。
炉膛出口烟气温度通常随着负荷的增加而提高。正常情况下，某个负荷大体上对应一定的炉膛出口温度。如果燃油锅炉的油枪雾化不良，配风不合理，通常会使燃烧后延，造成炉膛出口烟气温度升高。如果煤粉锅炉的煤粉较粗或配风不合理，同样也会使燃烧后延，造成炉膛出口烟气温度升高。无论是燃油炉还是煤粉炉，当燃烧器燃烧良好时，由于火焰较短，炉膛火焰中心较低，炉膛吸收火焰的辐射热量较多，使得炉膛出口烟气温度较低。换言之，如果在负荷相同的情况下，炉膛出口烟气温度明显升高，则有可能是油枪雾化不良，煤粉较粗或配风不合理，引起燃烧不良造成的，运行人员应对燃烧情况进行检查和调整，直至炉膛出口烟温恢复正常。
如果炉膛出口烟气温度升高，而燃烧良好，则可能是由于炉膛积灰或结渣，使水冷壁管的传热热阻增大，水冷壁管吸热量减少引起的。只有采取吹灰或清渣措施，才能使炉膛出口烟气温度恢复正常。
当锅炉容量较大。炉膛较宽时，如果燃烧器投入的数量不对称，或配风不合理，则可能是因为燃烧中心偏斜，引起炉膛出口两侧烟温偏差较大，应采取相应的调整措施，使两侧烟温偏差降至允许的范围内。
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