一、烟温偏差问题的普遍性
在电站锅炉和工业锅炉的运行中,炉膛出口烟气温度左右偏差或前后偏差是一个常见问题。
一般来说,炉膛出口烟温偏差不应该超过50度。
如果偏差超过80度,会导致两侧过热器和再热器管壁温度差异加大,偏高温一侧的管子长期超温运行,寿命缩短甚至爆管。
烟温偏差在大型电站锅炉(300MW以上)中更为常见,工业锅炉的偏差相对小一些,但如果燃烧器运行状态不好或者配风不合理,同样会出现明显的偏差。
二、烟温偏差的原因分类
从实际运行经验看,炉膛出口烟温偏差大的原因可以归纳为三大类:配风不均、燃料分布不均和炉内气流组织不合理。
配风不均是最常见的原因。
四个角或者多层燃烧器的配风量如果不一致,各角火焰的中心位置和温度就不同,导致炉膛出口的烟气流动和温度分布不均匀。
具体表现:某一侧的风门开度偏大,该侧燃烧充分、火焰温度高,烟气量也大,对应的出口烟温就偏高;
另一侧风门偏小,燃烧不完全,火焰温度低,烟温偏低。
排查时先用风速测量仪测各燃烧器的一二次风速,偏差超过15%就有问题。
燃料分布不均衡也会导致烟温偏差。
对于燃煤锅炉,如果各台磨煤机的出力不一致或者煤粉细度差异大,各燃烧器的燃料量分布不均,燃烧释放的热量分布就不同。
对于燃气锅炉,如果各燃烧器的燃气流量调节阀开度不一致,同样会导致各燃烧器的热负荷分布不均。
排查方法是在各燃烧器后取样测烟气成分,CO和O2含量差异大的说明燃烧状态不一致。
炉内气流组织不合理主要和炉膛结构、燃烧器布置方式有关。
旋流燃烧的锅炉如果切圆直径过大或者偏斜,火焰会偏向一侧,导致该侧烟温明显偏高。
直流燃烧锅炉如果各层燃烧器的负荷分配不合理(比如上层负荷大而底层负荷小),火焰中心位置上移,炉膛出口的烟温分布也会不均匀。
三、判断方法
判断烟温偏差的原因,可以从以下几个方面入手:第一,看偏差的规律性。
如果偏差方向固定(比如长期左侧烟温高于右侧),大概率是配风或燃料分布的系统性问题;
如果偏差方向随运行工况变化,说明是运行调节的问题。
第二,看偏差的大小和负荷的关系。
负荷越高偏差越大,说明和燃烧器出力有关;
低负荷时偏差也大,说明和炉内气流组织有关。
第三,用烟气分析仪在炉膛出口两侧同时测温度和烟气成分,对比O2、CO和飞灰含碳量,判断哪侧燃烧正常、哪侧不正常。
第四,检查燃烧器的风速和风压数据,各角的一次风速偏差应控制在正负10%以内,二次风速偏差控制在正负15%以内。
四、处理措施
根据原因不同,处理方法也不同:第一,配风调整。
这是最直接有效的方法。
用风速测量仪逐一测量各燃烧器的一二次风速,偏差大的通过调节风门挡板来平衡。
原则是各燃烧器的风速偏差不超过正负10%,风量偏差不超过正负15%。
调整后观察炉膛出口烟温偏差的变化,一般能减小30%到50%。
第二,燃料调整。
对于燃煤锅炉,调整各台磨煤机的出力,保证各燃烧器的煤粉量均匀;
调整煤粉细度,保证R90在18%到25%之间。
对于燃气锅炉,检查各燃烧器的燃气调节阀开度,保证各燃烧器热负荷均匀。
第三,优化燃烧器运行方式。
避免相邻燃烧器停运导致燃烧中心偏斜,尽量保持燃烧器对称运行。
如果某侧燃烧器需要检修停运,对侧也要相应停运对应的燃烧器,保持对称。
第四,检查炉内结焦情况。
如果某一侧水冷壁上结焦严重,该侧吸热量减少,烟气温度偏高,需要及时进行吹灰或者打焦操作。
第五,对于长期偏差大且调节效果不好的锅炉,可能需要考虑燃烧器改造或者增加烟气再循环的均流装置,这个需要设计院介入做方案。
五、预防措施
日常运行中做好以下工作可以预防烟温偏差:第一,定期校验各风门的开度指示和实际开度是否一致,机械连杆松动的要及时紧固。
第二,定期测各燃烧器的风速和风量,建立台账,偏差趋势性增大时及时处理。
第三,加强吹灰,特别是高温过热器区域的吹灰,防止局部结焦导致吸热不均。
第四,大修时对燃烧器进行全面检查和校正,包括风门挡板、连杆机构、喷嘴角度等,发现问题及时修复。
