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摘 要:本文对锅炉各部位漏风对锅炉运行造成的影响进行了分析研究,指出由于漏风存在,使锅炉的效率及送风量发生变化。所以合理有效的控制漏风,对于提高机组的效率有着十分重要的意义。
关键词:锅炉;漏风;排烟损失;空气预热器
中图分类号:TK221文献标示码:A
随着国家节能环保政策的不断推进,任何锅炉相关设备现场运行条件不好,都会对锅炉经济性运行产生影响,对节能不利,所以对于锅炉各部位漏风问题必须引起足够重视。锅炉漏风的影响同过量空气系数增大的影响是一致的,而且其漏入的是冷空气,影响更为严重。锅炉漏风的位置不同,产生的影响也各不相同。燃烧器附近或炉膛下部的漏风,可能影响燃料的着火和燃烧,漏入的冷空气会导致理论燃烧温度有一定程度的降低,而且会降低炉膛出口烟温;炉膛上部或炉膛出口附近漏风,对燃烧和辐射传热的影响较小,但会使炉膛出口烟温降低很多。本文在文献[1]~[6]的基础上对电站锅炉几个主要区域的漏风进行了简要介绍。
1 制粉系统漏风
负压制粉系统总会有外界冷空气漏入系统内部,而且漏风量的多少与设备选型、设备完好程度等密切相关。制粉系统的漏风使进入磨煤机的热风量减少,磨煤机透风过程恶化,增加磨煤机电耗,设备运行费用增加。同时漏风直接进入炉膛,使炉膛温度降低,炉膛燃烧稳定性变差。在进入炉膛总风量不变的情况下,使进入空气预热器的空气量减少,导致锅炉排烟温度升高。制粉系统的漏风对锅炉排烟温度的影响,最终必然要反映在空气预热器的进、出口热力参数上,为了便于从理论上分析问题,推导出烟气、空气热容量与烟气、空气进出口温度之间的关系,通过计算得到如下公式(忽略外部冷却损失)。
式中:WK 、WY——空气、烟气平均热容量;
、py——空预器进出口烟温(= trk+thy);
tlk 、trk——空预器进出口风温;
thy——空预器热端温差。
得到锅炉排烟温度的关系式:
随着WK/WY下降,tlk(1-WK/WY)随之下降,trk(1-WK/WY)随之上升,由于冷风温度tlk远比热风温度trk要低。因此随着WK/WY的下降,排烟温度上升很快。对于已经投入运行的锅炉,热风温度、冷风温度和热端温差的变化都不大。对于排烟温度影响最大的是空气热容量与烟气热容量之比值WK/WY的改变。给水温度、锅炉机组、漏风情况、以及煤质的变化等因素都会影响比值WK/WY。
2 炉膛漏风
炉膛的负压一般依靠引风机及一、二次风机风门开度实现,但是引风机风门挡板的控制占主要部分。如果引风机风门挡板开度过大,就会使炉内负压过大,造成炉内气流明显上翘,火焰中心上移,火焰行程变短,炉膛出口烟温升高,不完全热损失增加,同时还会造成过热器结渣,引起爆管等事故,若负压进一步增大,还可能造成炉内爆等严重事故。
炉膛负压的增大使炉膛漏风量增加,烟气体积增加,流速增大,锅炉受热面磨损加剧,炉内温度下降,燃烧热稳定性变差,高负荷运行时可能造成过热器超温,影响其使用寿命,低负荷运行时还可能出现灭火等事故状况。同时漏风量的增加还会使引风机负荷增加,电耗增加,设备运行费用变高,机组经济性下降,对于当下节能减排相当不利。
3 一次冷风中掺冷风量多
一次风中掺冷风和漏风一样,在炉膛出口过量空气系数不变的情况,一次风中掺冷风使得流过空氣预热器的热风减少,空气预热器吸热量降低,导致排烟温度升高。乏气送粉系统使用的干燥剂为热风加冷风,当一次风率增加时,为控制磨煤机出口温度或排粉机进口温度不超限,必然使冷风量增加。降低一次风率的另一主要方法是减少燃烧器,停用部分燃烧器后,不仅减少一次风率而且使火焰集中,低负荷时稳定燃烧。停用燃烧器的顺序应自上而下,也有可自下而上停用燃烧器以提高低负荷时在热汽温,但应视底部二次风挡板是否能关严而论。
4 空气预热器漏风
空气预热器是锅炉尾部设备的重要组成部分,担负着加热锅炉所需空气量的重要任务。空气预热器分为传热式与蓄热式两种。传热式又分为板式与管式两种,蓄热式主要是回转式。板式空气预热器因为漏风特别大,目前已很少采用,所以目前主要有管式与蓄热式两种类型。对于大型锅炉由于管式预热器体积大,金属耗材多,尾部受热面布置困难而很少采用,主要以回转式蓄热式空气预热器为主。对于大容量锅炉采用回转式空气预热器克服管式空气预热器各种缺点的同时,一个不容忽视的问题也同样引起我们的关注,那就是漏风问题。回转式空气预热器的漏风最大可能达到30%或更高。
回转式空气预热器主要由转子、外壳、密封装置、受热元件、传动装置、上下轴承座及润滑系统组成,转子和外壳之间存在一定的间隙。回转式空气预热器的漏风主要有密封漏风与携带漏风两种形式。其中密封漏风是由于空气侧压力高,烟气侧压力低,加上动静设备间的间隙存在,而使空气通过间隙不断向烟气侧漏入。携带漏风主要是由于转子的旋转,使传热元件中的部分空气移至烟气侧,被烟气带走,携带漏风对于回转式空气预热器是不可避免的,但是相比较于密封漏风,其所占比例还是比较小的。密封漏风的风量与密封间隙和密封装置两侧气流之间压差的平方根成正比。预热器中气流间压差的大小主要取决于锅炉烟风道以及制粉系统的阻力,虽然预热器冷端气流间的压差与预热器本身结构有一定的关系,当预热器的直径大小确定后,就不可能通过预热器的设计去改变。因此,减少空气预热器漏风的有效途径是减小密封间隙。
回转式空气预热器漏风是不可避免的,漏风的存在,不仅影响锅炉热效率及其风量的供给,另一方面增加了锅炉风机的功率消耗。所以回转式空气预热器的漏风防治对于提高锅炉经济性运行有着十分重要的意义。在设计之初要充分考虑其结构特点,合理的设置密封装置,在保证空气预热器高效运行的同时尽可能减少间隙,控制好各个环节,回转式空气预热器漏风率可有效地控制在8%以下。据推算,1台300MW的机组,漏风率每减少1%,每年可节约120万元。
5 总结
锅炉漏风不仅会造成排烟热损失增加,还会造成风机等相关设备电耗增加,严重时会影响锅炉正常运行,造成锅炉受热面结渣、过热器超温甚至锅炉灭火及炉内爆等更严重事故发生,加上国家出台的各种合理利用能源、节能减排等举措都要求我们对于锅炉的漏风问题不容忽视,要加强监控等措施,及时查找漏风部位,进行改造与修复,使锅炉尽可能在经济性范围内运行,这对于提高企业效益,争创节能型企业有着相当重要的意义。
参考文献:
[1] 吴东垠.回转式空气预热器的现状及其完善化[J].中国电力,1998(5).
[2] 王春昌.锅炉漏风对排烟温度及排烟损失的影响[J].热力发电,2007(8).
[3] 叶江明.电厂锅炉原理及设备[M]. 北京:中国电力出版社,2007.
[4] 丁立新主编.电厂锅炉原理[M].北京:中国电力出版社,2006.
[5] 闫顺林,李永华,周兰欣.电站锅炉排烟温度升高原因的归类分析[J].中国电力,2000(6).
[6] 胡泰来,曾汉才.锅炉变工况对排烟温度的影响[J].华中电力,1996.
个人简介:马如东,男,助理工程师,生于1987年
关键词:锅炉;漏风;排烟损失;空气预热器
中图分类号:TK221文献标示码:A
随着国家节能环保政策的不断推进,任何锅炉相关设备现场运行条件不好,都会对锅炉经济性运行产生影响,对节能不利,所以对于锅炉各部位漏风问题必须引起足够重视。锅炉漏风的影响同过量空气系数增大的影响是一致的,而且其漏入的是冷空气,影响更为严重。锅炉漏风的位置不同,产生的影响也各不相同。燃烧器附近或炉膛下部的漏风,可能影响燃料的着火和燃烧,漏入的冷空气会导致理论燃烧温度有一定程度的降低,而且会降低炉膛出口烟温;炉膛上部或炉膛出口附近漏风,对燃烧和辐射传热的影响较小,但会使炉膛出口烟温降低很多。本文在文献[1]~[6]的基础上对电站锅炉几个主要区域的漏风进行了简要介绍。
1 制粉系统漏风
负压制粉系统总会有外界冷空气漏入系统内部,而且漏风量的多少与设备选型、设备完好程度等密切相关。制粉系统的漏风使进入磨煤机的热风量减少,磨煤机透风过程恶化,增加磨煤机电耗,设备运行费用增加。同时漏风直接进入炉膛,使炉膛温度降低,炉膛燃烧稳定性变差。在进入炉膛总风量不变的情况下,使进入空气预热器的空气量减少,导致锅炉排烟温度升高。制粉系统的漏风对锅炉排烟温度的影响,最终必然要反映在空气预热器的进、出口热力参数上,为了便于从理论上分析问题,推导出烟气、空气热容量与烟气、空气进出口温度之间的关系,通过计算得到如下公式(忽略外部冷却损失)。
式中:WK 、WY——空气、烟气平均热容量;
、py——空预器进出口烟温(= trk+thy);
tlk 、trk——空预器进出口风温;
thy——空预器热端温差。
得到锅炉排烟温度的关系式:
随着WK/WY下降,tlk(1-WK/WY)随之下降,trk(1-WK/WY)随之上升,由于冷风温度tlk远比热风温度trk要低。因此随着WK/WY的下降,排烟温度上升很快。对于已经投入运行的锅炉,热风温度、冷风温度和热端温差的变化都不大。对于排烟温度影响最大的是空气热容量与烟气热容量之比值WK/WY的改变。给水温度、锅炉机组、漏风情况、以及煤质的变化等因素都会影响比值WK/WY。
2 炉膛漏风
炉膛的负压一般依靠引风机及一、二次风机风门开度实现,但是引风机风门挡板的控制占主要部分。如果引风机风门挡板开度过大,就会使炉内负压过大,造成炉内气流明显上翘,火焰中心上移,火焰行程变短,炉膛出口烟温升高,不完全热损失增加,同时还会造成过热器结渣,引起爆管等事故,若负压进一步增大,还可能造成炉内爆等严重事故。
炉膛负压的增大使炉膛漏风量增加,烟气体积增加,流速增大,锅炉受热面磨损加剧,炉内温度下降,燃烧热稳定性变差,高负荷运行时可能造成过热器超温,影响其使用寿命,低负荷运行时还可能出现灭火等事故状况。同时漏风量的增加还会使引风机负荷增加,电耗增加,设备运行费用变高,机组经济性下降,对于当下节能减排相当不利。
3 一次冷风中掺冷风量多
一次风中掺冷风和漏风一样,在炉膛出口过量空气系数不变的情况,一次风中掺冷风使得流过空氣预热器的热风减少,空气预热器吸热量降低,导致排烟温度升高。乏气送粉系统使用的干燥剂为热风加冷风,当一次风率增加时,为控制磨煤机出口温度或排粉机进口温度不超限,必然使冷风量增加。降低一次风率的另一主要方法是减少燃烧器,停用部分燃烧器后,不仅减少一次风率而且使火焰集中,低负荷时稳定燃烧。停用燃烧器的顺序应自上而下,也有可自下而上停用燃烧器以提高低负荷时在热汽温,但应视底部二次风挡板是否能关严而论。
4 空气预热器漏风
空气预热器是锅炉尾部设备的重要组成部分,担负着加热锅炉所需空气量的重要任务。空气预热器分为传热式与蓄热式两种。传热式又分为板式与管式两种,蓄热式主要是回转式。板式空气预热器因为漏风特别大,目前已很少采用,所以目前主要有管式与蓄热式两种类型。对于大型锅炉由于管式预热器体积大,金属耗材多,尾部受热面布置困难而很少采用,主要以回转式蓄热式空气预热器为主。对于大容量锅炉采用回转式空气预热器克服管式空气预热器各种缺点的同时,一个不容忽视的问题也同样引起我们的关注,那就是漏风问题。回转式空气预热器的漏风最大可能达到30%或更高。
回转式空气预热器主要由转子、外壳、密封装置、受热元件、传动装置、上下轴承座及润滑系统组成,转子和外壳之间存在一定的间隙。回转式空气预热器的漏风主要有密封漏风与携带漏风两种形式。其中密封漏风是由于空气侧压力高,烟气侧压力低,加上动静设备间的间隙存在,而使空气通过间隙不断向烟气侧漏入。携带漏风主要是由于转子的旋转,使传热元件中的部分空气移至烟气侧,被烟气带走,携带漏风对于回转式空气预热器是不可避免的,但是相比较于密封漏风,其所占比例还是比较小的。密封漏风的风量与密封间隙和密封装置两侧气流之间压差的平方根成正比。预热器中气流间压差的大小主要取决于锅炉烟风道以及制粉系统的阻力,虽然预热器冷端气流间的压差与预热器本身结构有一定的关系,当预热器的直径大小确定后,就不可能通过预热器的设计去改变。因此,减少空气预热器漏风的有效途径是减小密封间隙。
回转式空气预热器漏风是不可避免的,漏风的存在,不仅影响锅炉热效率及其风量的供给,另一方面增加了锅炉风机的功率消耗。所以回转式空气预热器的漏风防治对于提高锅炉经济性运行有着十分重要的意义。在设计之初要充分考虑其结构特点,合理的设置密封装置,在保证空气预热器高效运行的同时尽可能减少间隙,控制好各个环节,回转式空气预热器漏风率可有效地控制在8%以下。据推算,1台300MW的机组,漏风率每减少1%,每年可节约120万元。
5 总结
锅炉漏风不仅会造成排烟热损失增加,还会造成风机等相关设备电耗增加,严重时会影响锅炉正常运行,造成锅炉受热面结渣、过热器超温甚至锅炉灭火及炉内爆等更严重事故发生,加上国家出台的各种合理利用能源、节能减排等举措都要求我们对于锅炉的漏风问题不容忽视,要加强监控等措施,及时查找漏风部位,进行改造与修复,使锅炉尽可能在经济性范围内运行,这对于提高企业效益,争创节能型企业有着相当重要的意义。
参考文献:
[1] 吴东垠.回转式空气预热器的现状及其完善化[J].中国电力,1998(5).
[2] 王春昌.锅炉漏风对排烟温度及排烟损失的影响[J].热力发电,2007(8).
[3] 叶江明.电厂锅炉原理及设备[M]. 北京:中国电力出版社,2007.
[4] 丁立新主编.电厂锅炉原理[M].北京:中国电力出版社,2006.
[5] 闫顺林,李永华,周兰欣.电站锅炉排烟温度升高原因的归类分析[J].中国电力,2000(6).
[6] 胡泰来,曾汉才.锅炉变工况对排烟温度的影响[J].华中电力,1996.
个人简介:马如东,男,助理工程师,生于1987年