锅炉本体漏风对锅炉热效率的影响

綦明明，刘 武，肖 静，冷 杰

（1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国网吉林省电力有限公司四平供电公司，吉林 四平 136000；3.华润东北电力工程有限公司，辽宁 锦州 121006）

锅炉本体漏风对锅炉热效率的影响

綦明明1，刘 武2，肖 静3，冷 杰1

（1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国网吉林省电力有限公司四平供电公司，吉林 四平 136000；3.华润东北电力工程有限公司，辽宁 锦州 121006）

锅炉本体漏风会使锅炉排烟热损失升高，锅炉热效率降低。通过锅炉热效率计算的方式来分析锅炉系统漏风对基准温度、理论烟气量及排烟温度的影响，进而分析其对锅炉热效率的影响，并针对现代大型锅炉常见漏风原因提出解决方案。

锅炉；漏风；热效率

计算锅炉热效率普遍采用反平衡热损失法，对于国内大型锅炉，通常采用ASME PTC 4.1锅炉性能试验标准或我国电力行业国家标准GB 10184—1988。无论采用何种方法，其中对锅炉热效率影响最大的都是排烟热损失，因此，控制排烟热损失对于提高锅炉效率和电厂运行经济性至关重要。

1 ASME PTC 4.1锅炉性能试验标准中排烟热损失计算方法

目前国内新建大型火电机组投产前必须进行锅炉热效率考核，通常选用ASME PTC 4.1为考核标准，因此本文采用该规程中的计算方法进行分析。

计算干烟气热损失LG′公式如下：

式中 WG′——单位质量燃料产生的干烟气质量，kg／kg；

CpG′——干烟气的平均比热，kJ／（m3·K）；

tG——离开机组的烟气温度，℃；

tRA——基准温度，℃。

干烟气的平均比热在锅炉燃烧煤质变化不大的情况下，其值变化不大（接近1），因此干烟气热损失主要由单位质量燃料产生的干烟气质量及排烟温度与基准温度的差决定。当锅炉系统不严密存在漏风的情况下，以上3个重要参数都会受到影响，使排烟热损失升高，锅炉热效率降低，发电煤耗增加。因此，运行中必须控制锅炉漏风率。

1.1 漏风量增加导致烟气量增加

单位质量燃料产生的干烟气质量WG′计算公式如下：

式中 ［CO2］、［O2］、［CO］、［N2］——CO2、O2、CO、N2在烟气中所占的体积百分比，%；

Cb——单位质量燃料燃烧C的质量，kg／kg；

［S］——S的质量百分比，%。

由式（2）可见，单位质量燃料产生的干烟气质量由烟气成分决定。当锅炉过量空气系数达到或超过设计值时燃料充分燃烧，燃烧产生的CO很少，可忽略不计，这种情况下，单位质量燃料燃烧的C和产生的CO2质量保持一定，此时锅炉漏风量增加，伴随着CO2等烟气产物排出机组，以单位质量燃料计算的烟气量将增加。

1.2 漏风量增加导致基准温度降低

基准温度是作为锅炉热损失比较的基础温度。在考核锅炉热效率时，该温度为进入锅炉系统的各处空气温度的加权平均值，理论上只允许有组织的一次风和二次风进入锅炉系统。在锅炉本体存在漏风的情况下，进入锅炉系统的空气就不仅为一次风和二次风，其组分为一次风、二次风和各处的漏风，用下式表示：

式中 G——锅炉总通风量，t／h；

G1——锅炉一次风通风量，t／h；

G2——锅炉二次风通风量，t／h；

∑Gl——锅炉本体各处漏风量之和，t／h。计算锅炉热效率时，如果锅炉系统没有明显漏风点或漏风量不大，∑Gl可以忽略，但当锅炉系统存在明显漏风点，且漏风量较大的情况下，通过漏风进入系统的空气量较大，此时∑Gl不能忽略。

当锅炉系统存在较大漏风时，基准温度的计算应考虑漏风，采用如下公式：

式中 t1、t2——进入锅炉系统的一次风温和二次风温，℃；

tl——锅炉本体各处漏风的平均温度，℃。

根据ASME PTC 4.1对于锅炉系统边界的划分，进行锅炉效率试验时一次风温与二次风温通常采用一次风机与送风机的出口温度。空气通过风机叶片时能量增加，其表现不仅是动能增加，温度也会相应提高10～20℃，即进入锅炉系统的空气温度要比环境温度高10～20℃。

因此，当锅炉系统存在漏风时，进入系统的空气将有一部分接近环境温度，应用式（4）计算基准温度时，tRA会比不存在漏风的情况低。通过总结发现，当锅炉系统漏风量达到总风量的10%时，基准温度tRA将比不存在漏风的情况低2℃左右。

1.3 漏风量增加导致排烟温度升高

排烟温度对排烟热损失的影响很大，锅炉效率取决于其燃烧效率、结构损失和其它损失，锅炉本体漏风属于结构损失［1］。当锅炉本体存在漏风时，炉膛原有设计配风方式被破坏，炉内空气动力场变形，火焰中心位置改变，使排烟温度上升，甚至可能导致结焦等［2-5］。通过研究发现，炉膛漏风系数增加0.1～0.2，排烟温度可升高3～5℃，锅炉效率将下降0.2%～0.5%。

2 锅炉本体漏风常见原因及改善方案

2.1 干式除渣锅炉炉底漏风

干式除渣是现代大型锅炉中采用的一种新技术，利用炉膛负压将冷风从锅炉底部吸入炉膛以冷却炉渣，其优点是节约水资源，但可能增加锅炉本体漏风，尤其当燃用易结焦的煤质时，为了对炉渣或焦块进行充分冷却必须开大除渣机的冷风门，增加冷风量，而增加的这部分冷风对于锅炉实质上是以漏风的形式进入锅炉系统，这将使锅炉系统基准温度降低，炉内火焰中心位置和排烟温度升高，增大了排烟热损失。因此，采用干式除渣的锅炉容易出现本体漏风量大的现象。运行中，对炉渣能够保证正常冷却效果的情况下，要将干式除渣机的风门开度控制在最小。

2.2 锅炉本体人孔门和窥视孔关闭不严密导致的漏风

人孔门是锅炉系统检修时便于检修人员通过的装置，窥视孔是锅炉正常运行时观察火焰燃烧情况的装置，二者在锅炉运行时都不能长时间开启，锅炉各处人孔门和窥视孔在使用之后应关闭严密，以减少漏入锅炉系统的空气量。锅炉运行人员应及时关闭人孔门和窥视孔，并注意检查是否关闭严密。

3 结束语

锅炉本体漏风将导致锅炉系统基准温度降低，排烟温度升高，烟气量增加，在这3种因素共同作用下，干烟气热损失LG′将升高，锅炉热效率降低，机组煤耗增加。当燃料稳定，保持锅炉出力不变的情况下，锅炉燃料消耗量与锅炉热效率成反比，即燃料消耗量增加，热效率降低。因此，减少锅炉本体漏风，提高锅炉热效率对电厂的经济运行具有重要意义。

［1］ 王 然.电厂燃煤锅炉结构及系统改造趋势分析［J］.科技创新导报，2014，11（5）：76-78.

［2］ 高继录，张 勇，蒋 翀.600 MW超临界锅炉燃烧优化调整试验研究［J］.东北电力技术，2011，32（12）：7-10.

［3］ 马景斌，高 明，宋大勇.600 MW超临界褐煤锅炉结焦原因分析及措施［J］.东北电力技术，2012，33（8）：46-48.

［4］ 赵洪跃，李海涛，陈 曦，等.220 t／h锅炉结焦原因分析及治理［J］.东北电力技术，2013，34（2）：23-26.

［5］ 高继录，程善勤，祝志福，等.300 MW褐煤锅炉严重结焦原因分析及治理措施［J］.东北电力技术，2013，34（4）：24-27.

The Influence of Boiler Air Leakage for Boiler Thermal Efficiency

QI Ming⁃ming1，LIU Wu2，Xiao Jing3，LENG Jie1
（1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China；2.State Grid Jilin Electric Power Supply Co.，Ltd.Siping Power Supply Company，Siping，Jilin 136000，China；3.China Resoures Northeast Power Engineering Co.，Ltd.，Jinzhou，Liaoning 121006，China）

Boiler air leakage will increase the boiler heat loss due to heat in dry flue gas，reducing the boiler thermal efficiency.This article focuses on the calculating measures for boiler thermal efficiency to analyses the air leakage influence for the base temperature of boiler system and temperature of flue gas，then analyzes there impacts for the boiler thermal efficiency，and lists common leakage rea⁃son and proposes appropriate solutions to modern large⁃scale boiler.

Boiler；Air leakage；Thermal efficiency

TM621；TK228

A

1004-7913（2015）01-0047-02

綦明明（1982—），男，硕士，工程师，主要从事电站锅炉节能、环保技术研究工作。

2014-08-12）