第43届三等奖论文---电站锅炉漏风对安全经济运行的影响及预防措施

WGZ-130/9.8型电站锅炉漏风对安全经济运行的影响及预防措施

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热电厂??王伟军

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??????摘 ?要?通过分析锅炉漏风原因,提出通过锅炉防磨损、保证煤粉最佳细度、减少冷风量等方法减少漏风量的措施。

??????关键词??过剩空气系数?漏风危害 热效率 原因 措施

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1前言

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W G Z- 130/9.8 型锅炉为武汉锅炉厂生产,锅炉采用单汽包、集中下降管、自然循环的固态排渣煤粉炉,锅炉整体呈倒U字型布置,炉膛潮涌膜式水冷壁全悬吊结构,依次布置为屏式过热器、高温过热器、低温过热器、省煤器、空气预热器。燃烧方式为四角切圆燃烧,假想切圆375mm,锅炉炉膛及烟道系统设计负压运行,已经运行尽15年。炉膛和烟道出现不同程度的漏风,对机组风机的负荷及耗电率有很大的影响。锅炉漏风会直接导出力下降,致排烟热损失增加和恶化燃烧,增过剩空气系数漏风率每增加8%,排烟损失增加0.20.5%,它的存在严重影响着锅炉机组安全经济地运行因此,减少和消除锅炉漏风对提高机组运行的经济性及提高热电厂企业的经济效益具有重大意义。锅炉漏风主要包括炉膛漏风、制粉系统漏风及烟道漏风。

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2锅炉检修前后的漏风对比

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W G Z- 130/9.8 型锅炉已经运行15年,燃用低热值劣质煤,使炉墙护板、水平烟道、尾部烟道、空气预热器、冷灰斗和制粉系统等处磨损,造成漏风严重,经试验测量漏风率为21%,尾部烟道氧量增大,排烟温度降低,锅炉总风量达78590m3/h,使送、引风机出力增大、电流升高,厂用电率升高,锅炉效率降低,影响机组的经济性。经过本次对锅炉漏风部位的检修,测量漏风率降低至5.1%,基本解决锅炉漏风现象,排烟温度恢复到140℃,炉膛含氧量3.8%,送、引风机电流得到有效的降低,锅炉总风量达65240m3/h,保障了运行的安全性,提高了锅炉热效率。WGZ-130/9.8型锅炉主要设计参数及基本尺寸(附表)。

附表 锅炉主要设计参数及基本尺寸

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序号

项目

100﹪负荷参数

75﹪负荷参数

1

过热蒸汽流量(t/h)

130

97

2

过热蒸汽温度(℃)

540

540

3

过热蒸汽压力(MPa)

9.8

9.8

4

给水温度(℃)

215

215

5

给水压力(MPa)

13.5

13.5

6

热风温度(℃)

311

305

7

排烟温度(℃)

141

135

8

燃烧室断面 (mm)

6480?6480

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3 锅炉漏风的原因分析

(1)炉膛下部漏风:当外界冷空气由炉膛下部漏入时,炉内过剩空气系数就会增大,烟气体积就会增加,由于冷空气的焓不大,致使理论燃烧温度随着漏风量越大而下降的越多。由于漏风炉内理论燃烧温度下降,炉内辐射吸热量减少,燃料着火时间推迟,火焰中心会上移,炉膛出口烟温随之升高。在对流烟道内,因漏风使烟速增大,烟气的对流放热系数增大了,锅炉的单位对流吸热量也就增大了。由于在一定的烟温下,烟气焓是随着烟气容积成正比增加,而对流吸热量则与烟气容积的0.6次方成正比增加。因此,随着漏风量的增加,烟气焓的增加较吸热量增加迅速,这就使炉膛出口以后各对流受热面出口烟温增大,并且受热面位置越接近对流烟道的后部烟温增加的越多。空气预热器是对流烟道最后的受热面,且它的出入口平均风温高,以致排烟温度有较大的增加,再加上漏风容积增大,这就引起了排烟热损失的上升,锅炉机组效率下降。

由于锅炉机组单位辐射吸热量的下降,在燃料消耗不变的情况下,锅炉的蒸发量也将减小。同时漏风使烟气容积增大和炉膛出口烟气温度升高,这就引起了过热器温度升高,对过热器安全带来不力影响。由于漏风使烟速增加,而受热面的磨损与烟速成正比,这就大大加速了受热面的磨损,缩短了受热面的使用寿命,造成“四管”容易爆漏,威胁着锅炉的安全运行。大量冷风漏入炉膛,特别是从炉膛下部漏入炉膛,提高火焰中心位置,延迟喷口着火点,破坏锅炉内部燃烧切圆,造成燃烧区结焦现象,引起燃烧不稳,甚至发生炉膛灭火事故。

(2)炉膛上部漏风:当外界冷空气由炉膛上部漏入时,对燃烧影响不大,也不会引起理论燃烧温度的下降。但将会增加炉膛出口处的烟气容积,使烟温下降,而对流烟道中的各受热面的出口烟温都会随之下降,距离炉膛出口处越近的受热面下降得越多,距离炉膛出口处越远的受热面下降的越少,当到接近排烟处的位置,烟气的温度将会恢复到原工况的数值。各受热面出口烟温的这种变化规律,同样是由于烟气焓的增加较对流受热面吸热量迅速增加,以及空气内漏较高温度的空气缘故,从而使新工况的各受热面的出口烟温与原工况的出口烟温愈到后面愈接近。

由于漏风对排烟温度影响不大,所以排烟热损失与漏风量成正比。漏风使排烟热损失增加,锅炉热效率降低;还将使受热面因烟气流速加快而磨损加剧,缩短受热面使用周期;还使引风机电耗增加,漏风过大时还会恶化除尘器的运行,致使电除尘效率下降,增加引风机运行负担,使引风机加大磨损,减少使用寿命。如果漏风使炉膛出口烟温降低较多时,还可能导致过热蒸汽温度有所下降。

(3)制粉系统漏风:制粉系统漏风包括磨煤机出入口漏风和有关锁气器漏风。制粉系统漏风对于制粉系统和锅炉的安全经济运行均有影响。磨煤机入口漏风,将使进入磨煤机的风量增大,磨煤机出口风温下降。由于通风量增加,煤粉变粗,通风电耗增大,以致制粉系统单位电耗增加;而磨煤机出口风温下降,将使制粉系统管壁温度和煤粉仓温度下降,可能发生低温结露,使煤粉结块、堆积,易发生煤粉自然爆炸的危险,从而影响给粉的均匀性。此外还将使煤粉水分增加,一次风温降低,从而影响燃烧稳定性。磨煤机出口漏风,同样也将使通风量增加,输送管道和煤粉仓温度下降,球磨机效率下降,严重时出现煤粉外漏的现象,而带来的后果与磨煤机入口漏风相同(图1 )。

图1 ?WGZ-130/9.8型锅炉制粉系统图

粗粉分离器回粉管上的锁气器漏风,将破坏粗粉分离器的工作,使气流通过与径向成一定角度的导向叶片后,降低旋转运动,较少粗颗粒在惯性离心力的作用下甩向内壳体的内壁,沿着内壁落下,增加回粉量,使分离器的效率下降。

旋风分离器的锁气器漏风,会破坏旋风分离器的工作,而使分离效果恶化,导致离开旋风分离器的气体中含粉量增加,增大了再循环风的带粉量,前者使不完全燃烧损失增加,后者使煤粉重复研磨而变得更细,而使制粉电耗增加,此外还会增加排粉机的带粉量,加剧排粉机的磨损,降低排粉机使用寿命。

(4)烟道漏风:炉膛出口以后的对流烟道漏风,对锅炉热力工况的影响,基本上与炉膛上部漏风情况类似。在某级受热面之前或该受热面区域的漏风,将对该级受热面以及以后受热面发生影响,而对漏风处以前的受热面不发生影响。漏风点会使漏风处以后的各级受热面的出口烟温下降,离漏风较近的受热面烟温下降较多,较远的受热面烟温下降较少(图2 )。

图2 WGZ-130/9.8型锅炉受热面结构图

对流烟道漏风同样使排烟热损失增加,但其增加量与对流烟道的漏风点有关,一般离炉膛出口较近的漏风点对排烟热损失的影响较大,离炉膛出口较远的漏风点对排烟热损失的影响较小,这是因为距离排烟处较近的漏风会使排烟温度下降较多,而使排烟热损失增加较少的缘故。但是空气预热器离炉膛出口较远,漏入的空气温度较高,同样会使排烟热损失有较大的增加。在不计排烟温度影响的情况下,烟道漏风引起的排烟热损失同样与漏风量成正比。烟道漏风不仅会引起排烟热损失增加,还会使漏风以后的受热面磨损加剧,引风机电耗增加以及漏风过大而迫使锅炉降低出力运行。

4 锅炉系统漏风的原因

锅炉系统漏风原因很多,其中磨损是主要原因,磨损的因素分别是烟气冲刷速度、烟气成分、冲刷角度、灰份含碳量、颗粒大小及浓度等(图3)。

冲刷速度 ?????环境温度

???????烟气成分 ?????????????????????? 灰份含碳量

???????冲刷角度 ? 颗粒大小

???????材 ???料 颗粒浓度

磨损漏风

图3 ?锅炉磨损因素

(1)炉墙年久失修造成锅炉本体漏风。本台锅炉已经运行15年,运行中存在一定的震动,造成炉墙和外保温部位有一定的松动,同时运行工况及煤种的变化,会改变原运行方式,增加炉墙的磨损,造成设备个别部位磨损严重,造成漏风量增大。

(2)检修质量不合格。锅炉长时间运行燃烧器发生变形,改变炉膛切圆大小发生变化,造成本体部位磨刷。同时在大小修时对锅炉本体检查不细,护板开焊和腐蚀严重造成护板漏风。人孔门、砌砖风门没有按规定的要求进行封堵,造成漏风量增大。

(3)锅炉没有保持负压运行,造成锅炉微正压甚至正压运行,增加水冷壁及炉墙的压力,使焊接部位及设备接口处出现磨损,出现漏风点。WGZ-130/9.8型锅炉,运行方式为微负压工况运行,负压保持在-30~-50Pa运行。在加减负荷时,使风量没能得到及时调整和配比,使送风量过大引风量过小,造成锅炉正压运行。另外在特殊运行工况下,引风机出力不够,使挡板全开也不能保证炉膛负压运行。

(4)锅炉长时间运行,造成尾部烟道、空气预热器、电除尘、引风机入口风箱积灰严重,增加烟道阻力,降低引风机出力,及时风门全开也不能保证锅炉负压下运行。造成正压运行,增加炉墙承载压力,造成个别部位出现磨损,造成漏灰,这样在恢复负压运行时就出现炉膛及烟道漏风现象。

(5)锅炉打枪或变正压,没能及时关闭被冲开的炉本体及烟道的防爆门、人孔门及手孔等。除灰或打焦后,看火孔、检查孔及打焦门未关严,造成操作上的人为因素影响锅炉漏风量增加。在进行打焦作业时,运行人员疏忽,未能及时关闭火孔、检查孔及打焦门,造成锅炉下部大量冷风进入炉膛,同时锅炉底部水封压力不够,不能保证“压风”的作用,造成冷灰斗内大量漏风。

5 ?对锅炉漏风应采取的有效措施

(1)锅炉防磨损是很重要的工作,在运行中调整好风粉的配比,定期对锅炉燃烧假想切圆进行测试,利用空气动力场实验,调整一次风、二次风燃尽风的配比,使燃烧区域在假想切圆内部进行燃烧,避免磨损水冷壁。同时控制好有氧燃烧量,降低过剩空气量,保证安全的前提下减少送风压力,降低烟气对管束的冲刷和磨损,进而减少锅炉漏风现象。

(2)合理对制粉系统进行调整,保证煤粉细度在最佳细度20~25%,允许细度15~35%范围内。控制煤粉细度,可缩短煤粉在炉膛内的燃尽时间,相对飞灰颗粒度也能相应降低,从而减少飞灰对炉膛管束的冲刷和磨损,减少漏粉的产生。

(3)较少冷风量进入炉膛降低排烟温度。在炉膛不结焦及制粉体系安全的前提下,可适当增加一次风风粉混合物的温度,减少冷风的进入量。磨煤机出口温度不易过高,为了防止煤粉爆燃,因而,磨煤机出口温度可由63℃控制在70℃(不能高于70℃),排烟温度可下降2~3℃。

(4)较少锅炉低负荷运行时间。低负荷运行时,排烟温度低于正常运行时的数值,可加剧管子上的积露,造成空气预热器管束低温腐蚀,使空气预热器管束寿命减少,出现漏风现象,而且此时烟气量也不足,导致烟气流速降低。

(5)加强生产管理,减少人为因素对设备的影响。加强检修质量,对每次大、小修工作进行正规验收,对运行中出现漏风的部位进行重点检查,将楼封顶的缺陷彻底修复。对运行人员进行安全教育和操作技能的培训,防止锅炉正压运行,保持炉膛负压应保持在-30~-50Pa之间。合理调整风粉配比,减少飞灰和煤粉对系统的冲刷磨损。对易产生漏风部位应重点维护和检查,发现漏风应及时堵漏。严格进行漏风试验,以查明其是否严密,对发现的漏风处,做好记录,及时堵塞。严禁长时间开启或过大开启打焦门,除灰、打焦完毕后,开启的孔门应全部关闭,关严,否则会造成大量冷风进入炉膛底部,使火焰中心上移,不完全燃烧热损失增加,还会造成燃烧不稳定,甚至灭火。?

6 ?结 ?语
??? ??锅炉漏风是普遍存在的问题,对锅炉的运行安全、经济性影响很大。运行中应加强检查,发现漏风应及时消除。每次大修后,应进行漏风试验,保证漏风量不超过标准。对易出现漏风的部位,如磨煤机人口和出口、旋风分离器、给煤机、防爆门、检查孔等处、均应加强检查。同时加强操作的管理,减少人为因素造成的漏风。 ??

参考文献:

[1]宋贵良. 锅炉计算手册[M] .北京: 辽宁科学技术出版社 1995.10 ?

[2]张建中.空气预热器的漏风系数、漏风率及相互关系[J].华东电力.2002(1):56-58.

[3]朱国宇.锅炉空气预热器改造及经济效益分析[J]。电站系统工程.2007(3):20-23

作者简介:王伟军(1978-),男,工程师。2002年毕业抚顺矿务局职工工学院热能动力专业,现任铁能热电厂生产技术科担任锅炉专工。联系电话: 13514100990。

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