排煙温度偏高原因分析

一、概述

2017年07月19日接到設計處通知，錦聯電廠#1、#2機組鍋爐存在排煙温度高、熱一次風温低、再熱器噴水量大的問題，要求出具方案併到電廠與用户交流。用户提出造成排煙温度高的原因是空氣預熱器換熱面積不足、空氣預熱器漏風過大。我們向用户解釋了減少省煤器後排煙温度將上升到約177度的原因是爐底等位置漏風較大，造成無組織風過多。電廠的曹總雖然認為漏風不可能造成排煙温度上升到177度，但仍然在#1機組檢修時組織檢修人員對漏風點進行了排查及處理。2017年08月06日又派人前往電廠，從#1機組檢修後的運行情況看，在相同的負荷、環境温度下排煙温度較檢修前下降了約15度，這説明我們之前的判斷是完全正確的。

二、預熱器換熱情況

機組投運之初我們便關注預熱器的性能指標情況，以下是#1、#2機組不同時期的運行參數，為了便為分析預熱器的實際運行參數與設計值之間存在的差距，我們對實際運行的參數進行了修正，其中“僅修正入口煙風温度”列指的是將預熱器入口煙温、入口風温修正到設計條件下，“全部修正”列指的是在修正入口煙風温度的基礎上增加了對X比的修正。

1. 錦聯鋁材#1機組

2014年4月20日，全部修正後的排煙温度比設計值144.4度高了1.7度；2016年1月17日，全部修正後的排煙温度比設計值144.4度高了2.3度；2016年6月26日，全部修正後的排煙温度比設計值144.4度低了0.5度；2017年8月11日，全部修正後的排煙温度比設計值144.4度低了2.7度。

2. 錦聯鋁材#2機組

2016年1月17日，全部修正後的排煙温度比設計值144.4度高了5度；2016年3月12日，全部修正後的排煙温度比設計值144.4度高了2.8度；2016年6月26日，全部修正後的排煙温度比設計值144.4度高了0.6度。

三、鍋爐排煙温度高的原因分析

對於迴轉式預熱器而言，正常工況下傳熱温差20度便是極限，而空氣側效率達到93%便是極限，而目前#1機組空預器的傳熱温差範圍為14.2℃~20.6℃，#2機組預熱器的傳熱温差範圍為22℃~27.9℃（研究所近期對預熱器入口煙温進行了測量，發現表計顯示值比實際值高約15℃，因此實際傳熱温差小於此值），同時預熱器的空氣側效率均在93%左右，個別工況達到了94.8%。這些數據表明空氣預熱器的傳熱效率非常好，經過對環境温度、預熱器入口煙温、X比的修正，除#2機組2016年1月17日運行參數修正後的排煙温度比設計值高5度外（未考慮實際入口煙温比設計值偏低15度的影響），其它工況實際運行的排煙温度與設計值的偏差都小於3℃，這説明預熱器已經達到了預期的換熱效果。兩台機組投運初期的X比均接近設計值，而運行一段時間後，X比開始減小，這説明隨着機組運行時間變長，漏風越來越大，造成通過預熱器的有組織風量減少，最終導致夏季機組排煙温度較高。造成排煙温度偏高的主要原因是X比偏低及一、二次風配比失調。

1. X比對排煙温度的影響

ASME PTC4.3 將中將通過空預器的的空氣熱容量與煙氣熱容量之比定義為X 比，X 比越小，意味着通過空預器的空氣流量越小（或煙氣流量越大），空氣的吸熱量也越小，排煙温度將會大幅升高。從上面的數據可以看出X比設計值為0.7246，機組剛投運時X比與設計值接近，而到2016年時#1機組X比降低到了0.6225，#2機組X比降低到了0.6362。從運行畫面的表計上看，#1機組熱一、二次總風量從935噸下降到了716噸，#2機組熱一、二次總風量從920.92噸下降到了731.84噸。

導致X比變小的原因:

（1） 鍋爐本體、制粉系統和排渣系統等漏風較大。在燃燒需要的總風量一定的情況下，系統漏風量增大，通過空預器的風量就會越少。爐本體穿牆管、尾部煙道、門孔等都存在不易察覺的漏風。

通過預熱器的風量減小造成X比偏小，下圖為風量減小對排煙温度的影響曲線（以原設計工況為基準）。

2. 環境温度升高導致排煙温度升高

由於環境温度升高，而預熱器出口熱風温度受到入口煙温的温壓限制上升較少，因此預熱器風側的温度差減小，吸熱量減少，從而使排煙温度升高。

3. 通過預熱器的一、二次風配比對排煙温度的影響

即使通過預熱器的一、二次風總風量與設計相同，但是機組由於乾燥出力不足的原因加大了一次風量，致使一、二次風的配比偏離了設計值，由於一次風開口角度及換熱面積一定，這就使得一次風倉內的換熱面積不足，減弱了預熱器的換熱，同時二次風倉內因為風量太少，風速很低，又進一步降低了換熱效果，這就使得排煙温度升高。

為了計算一、二次風配比失調對排煙温度的影響，以2016年3月12日實際運行畫面上顯示的一、二次風阻力之比為基準，通過調整程序輸入中的一、二次風量，使得程序輸出的一、二次風阻力之比與運行畫面相同，此時得出的排煙温度與一、二次風按原設計配比得出的排煙温度進行對比，如下表：

從計算結果看，此工況下一、二次風配比失調導致排煙温度上升了4.4度，考慮到按温度參數擬合出的一次風率更高，對排煙温度的影響更大，此項原因導致排煙温度升高約5度。

四、降低鍋爐排煙温度採取的措施

1. 檢修期間加強鍋爐漏點的檢查和處理，重點是控制排渣系統的漏風。

2. 積極的進行燃燒調整和系統改造，儘量使一、二次風的配比和設計值相近。

3. 控制鍋爐實際燃用煤質，儘量與設計煤質相近，以保證設備的適應性。

五、#1機組2017年08月檢修後運行情況

根據我公司提出的建議，用户在8月份的檢修中對#1機組的爐底除渣、人孔門等位置進行了漏風治理，機組於8月12日重新啟動並帶負荷至200MW。

1、#1機組2017年08月11日200MW運行畫面

2、 檢修前後數據總結

選取#1機組檢修前後負荷、環境温度相近的兩個工況進行了對比，通過運行畫面顯示的數據可以看出，本次檢修對漏風的治理比較成功，流經預熱器的總風量增加，X比已經接近設計值，將檢修後的運行參數修正到2016年6月26日同樣的煙風温度條件下，排煙温度下降了13.3度，考慮到檢修前還有排煙温度更高的工況，綜合考慮本次檢修後排煙温度下降了約15度，效果明顯。