浅析循环流化床锅炉排烟超温的治理方法

曹亚明 贾雁群

摘 要 针对某热电厂循环流化床锅炉在运行中排烟温度过高、省煤器积灰现象，分别采用在增加受热面、增加吹灰器、降低中心筒深度、缩小尾部烟道横截面积等不同措施，但无明显效果。通过改造省煤器的布置方式后，降低了省煤器积灰，提高换热效果，提升效益。

关键词 循环流化床锅炉;省煤器积灰;顺错列布置

前言

某热电厂二期项目相继安装投运了三台130T/H的循环流化床锅炉。但锅炉运行尾部排烟温度高达185～220度，远偏离设计温度。以致电袋除尘器中布袋部分无法正常投入，锅炉无法提升负荷，影响效益和安全。

鉴于此（1）试增加省煤器换热面积，在省煤器底部和空气预热器之间增加了半组省煤器管束。但投运后排烟温度未能改善。

（2）省煤器运行时出口烟温336℃、空预器出口烟温186.1℃，分别比设计高出了78.95℃和33.6℃，停炉确认省煤器大量积灰。在锅炉尾部烟道左、右侧各布置8台激波（燃气脉冲）吹灰装置，共计16台，采用从上到下、由左至右的吹灰方式进行。通常每班吹灰二次，排烟温度降幅在9～16℃之间，吹灰后平均下降了为13.0℃左右，也未达到设计效果。

（3）试改造旋风分离器中心筒，插入深度降低了200mm（使尾部烟灰增加颗粒冲刷积灰）、和缩小尾部烟道横截面积的方法（增加烟速），但积灰和排烟温度下降效果也不明显[1]。

1设备概况

锅炉主要参数：额定蒸发量130t/h，额定蒸汽压力5.3MPa（表压），额定蒸汽温度485℃，给水温度150℃，设计效率89.73%，排烟温度≤152.5℃。

省煤器构造和参数：省煤器逆流顺列光管水平布置在尾部对流烟道内，蛇形管分成三个管组。省煤器管径32*3.5mm材质为20G/GB5310，横管排数100，每组纵管排数26，横节距S1=70mm，纵节距S2=66.6mm，每管组高1.665m，各组间距0.8m，相對节距S1/d=2.18。尾部烟道宽度7.05m，尾部烟道深度2.99m。烟气流通面积12.0235m2，受热面积2219.12m2，工质流通截面积0.0982 m2。

省煤器烟气进口温度597.57℃，烟气出口温度257.05℃，烟气流速7.548m/s，工质温度进口150℃，出口264.09℃，工质流速0.43m/s，省煤器总吸热量709.6kcal/kg。

1.1 运行情况

冬季大负荷运行中测试如下：

设计煤种实测热效率在87.98%～88.43%范围内，平均低于设计值1.47个百分点。燃用常用煤质时实测热效率在85.02%，低于设计值4.7个百分点。

1.2 原因分析积灰问题

锅炉排烟温度高的主要因素是由于锅炉实际运行中多用内蒙古的褐煤为主阜新煤为辅，与设计煤种烟煤，两者的热值和灰成分不同，褐煤的灰成分高热值低，而烟煤的热值高，燃煤中细粉较多，灰份细、粘。因煤质更换，使得锅炉带同样出力时燃料量较设计值也增加了30%，产生烟气量明显增加。在二者共同作用下造成尾部省煤器对流受热面积灰严重，影响换热，最终反馈的就是排烟温度升高，引风机电耗增加，热效率低[2]。

1.3 改造方案

计算确定上组省煤器不变，传热面积H=744m2。中组、下组省煤器由光管顺列改为光管错列逆流，管束φ32×3.5横向节距S1为86mm，横向排数为69.5排。纵向排数56，纵向节距45mm，传热面积H=69.5×0.032×π[56×2.74+26×0.045 π]=1098m2，烟道截面积F=6.07×2.99-69.5×0.032×2.862=11.78m2，工质流通截面积f=69.5×2×0.025φ2×π/4=0.0682m2，S1/d=2.6875。校核排烟温度可以降到150℃左右。

中组、下组省煤器管采用固定梁下支撑方式，管组膨胀由弯头吸收。进口集箱采用原锅炉布置方式及固定方式。上级管系和中级管系之间采用联箱连接，中间连接联箱为外置联箱采用无缝钢管Φ219×16，材质：20G/GB5310。防磨措施：中组、下组省煤器管组第一排管子上设置防磨罩材质为1Cr18Ni9Ti.，弯头处加装烟气挡板，防止形成烟气走廊。由于燃料灰量高，尾部烟道积灰还是存在，所以改造后应继续使用吹灰器。省煤器区间流速控制在8～9m/s之间，便于受热面传热及减少积灰。

1.4 结果分析

改造后，实际排烟温度降到164℃，降幅达20℃多度。q2损失较改造前大幅度降低。热效率提升1%以上。

（1）省煤器蛇形管顺列布置：易于进行吹灰，磨损轻，但是积灰严重。顺列时管子的背面不易受到灰粒冲刷，从第二排管子以后，即使管子的正面也不易受到灰粒的冲刷。省煤器蛇形管错列布置：传热效果较好，结构紧凑，管壁上不易积灰，但是磨损加重。管子错列布置的背面也容易受到灰粒的冲刷，积灰较轻。烟气对错列管子的扰动和冲刷可致通风阻力增大，引风机耗电量增加，但受热面清洁，热阻较小，传热系数高。

（2）省煤器管间烟气飞灰颗粒对管壁有较强的磨损作用，磨损速度与飞灰流动速度的三次方成正比，所以烟气流速不能太高。但烟速太低，飞灰易在管壁上沉淀。

（3）此次省煤器改成错列布置，其横向相对节距比顺列大1.23倍（两种S1/d之间相比）。受管束相对节距影响，所以磨损程度增加不大[3]。

2结束语

因循环流化床锅炉在泄漏磨损方面的技术一直是关注重点。大型电站锅炉在设计制造时，对循环流化床设计方面更习惯偏重构造上选用磨损低和易于吹灰的技术方向，略工业锅炉设计简单实效，三台130T/H循环流化床炉省煤器积灰严重。中小炉型通过改造省煤器顺列改错列布置后，结构紧凑，减少积灰，传热效果好，出力稳定。虽烟气流动阻力升高磨损增加，但通过增加防磨瓦防磨挡板等措施以及改变流通面积调整烟气流速，有效地提高了换热效果，安全节能、并未产生影响锅炉运行的现象。

参考文献

[1] 岑可法.锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算[M].北京：科学出版社，1994：51.

[2] 中国动力工程学会.火力发电设备技术手册[M].北京：机械工业出版社，2000：179.

[3] 陈立勋，曹子栋.锅炉本体布置及计算[M].西安：西安交通大学出版社，1990：23.

作者简介

曹亚明（1972-），男，辽宁沈阳人;学历：工程硕士 ，职称：工程师，现就职单位：沈阳经开区热电有限公司，研究方向：热电厂基建和运行及供热管理。