影響熱水鍋爐爐膛出口煙溫的因素分析
網(wǎng)址：www.188289.cn 更新時(shí)間：2017-01-11 13:47 瀏覽次數(shù)：：152次
如果對(duì)熱水鍋爐的爐膛傳熱進(jìn)行分析，可以把這些基本公式以及實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，有如下一些因素會(huì)對(duì)熱水鍋爐爐膛出口煙溫有明顯的影響：
?、贌崴仩t燃燒器型式及布置位置。熱水鍋爐燃燒器型式不同和布置在爐膛中的位置不同將會(huì)明顯地改變爐內(nèi)火焰中心的位置。例如，擺動(dòng)式直流燃燒器一、二次風(fēng)噴嘴上下擺動(dòng)20℃時(shí)，火焰中心的高度將變化1.5~2.5m。當(dāng)火焰中心提高時(shí)，一般的擺動(dòng)器上下擺動(dòng)幅度約 20~30℃，這是爐膛出口煙溫可增加或降低110~140℃。
對(duì)于多層布置的熱水鍋爐旋流式燃燒器，改變上下各排的燃燒器的熱功率，也能使火焰中心太高和降低，從而改變爐膛出口煙溫。例如，一臺(tái)2000t/h燃用褐煤的熱水鍋爐，當(dāng)最上一層燃燒器的熱功率減到額定功率的40%時(shí)，熱水鍋爐的爐膛出口溫度由原來(lái)的989℃降低到952℃。
?、跓崴仩t受熱面的多少。顯然爐膛輻射受熱面增加，將使?fàn)t膛出口煙溫降低。
?、蹮崴仩t的爐膛形狀系數(shù)。熱水鍋爐的爐膛形狀系數(shù)f為爐壁面積F1與爐膛有效容積V之比。熱水鍋爐的爐膛形狀系數(shù)f與爐膛的H/ddl的關(guān)系。H為爐膛的高度，ddl為爐膛橫截面的平均當(dāng)量直徑。在同樣的爐膛容積和爐膛面積時(shí)，H/ddl越大，f值越大，即熱水鍋爐爐膛的當(dāng)量直徑越小(或爐膛橫截面積越小)，爐壁面積越大。布置雙面露光水冷壁也可以提高形狀系數(shù)。
220t/h燃油熱水鍋爐的爐膛容積熱負(fù)荷與形狀系數(shù)和爐膛出口溫度的關(guān)系。在相同的燃油熱水鍋爐爐膛容積熱負(fù)荷qv的條件下，改變?nèi)加蜔崴仩t爐膛的形狀系數(shù)，可以計(jì)算出不同的燃油熱水鍋爐
爐膛出口煙溫。qv不變時(shí)，隨著形狀系數(shù)的增加，燃油熱水鍋爐的爐膛出口煙溫不斷降低。我國(guó)的研究人員對(duì)一些75t/h的中壓煤粉熱水鍋爐、220t/h的高壓煤粉爐及420t/h的超高壓煤粉熱水鍋爐進(jìn)行傳熱實(shí)驗(yàn)時(shí)也發(fā)現(xiàn)，熱水鍋爐爐內(nèi)溫度場(chǎng)的分布與熱水鍋爐爐膛的幾何特性H/ddl有明顯的關(guān)系。
熱水鍋爐的爐膛形狀對(duì)爐膛黑度也有一定的影響。形狀系數(shù)大爐膛。有效輻射層厚度較小，因而火焰的黑度和爐膛黑度也較小。這樣必然降低火焰的輻射能力，使熱水鍋爐爐膛出口溫度提高。在實(shí)用的室燃爐爐膛中，熱水鍋爐爐膛形狀的變化有限，有效輻射層厚度的變化一般不超過20%，由此而引起的爐膛黑度的變化亦不超過3%，所以對(duì)爐膛出口煙溫的影響很小。但當(dāng)有效輻射層厚度減小時(shí)，會(huì)使?fàn)t膛面積及相應(yīng)的有效輻射面積成正比的增加，從而使受熱面的吸熱量增加，爐膛出口煙溫降低。
層燃熱水鍋爐爐膛形狀的變化范圍比較大，有效輻射層厚度的變化遠(yuǎn)超過20%，熱水鍋爐的爐膛黑度的變化約在50%左右。這對(duì)熱水鍋爐爐膛傳熱有著顯著的影響，特別是燃用劣質(zhì)煤、采用低而長(zhǎng)的后拱時(shí)，爐膛形狀復(fù)雜，大大的降低了爐膛的傳熱能力，提高了爐膛出口煙溫。但是，層燃爐的形狀變化，往往著重于改善燃料的著火和燃盡等燃燒工況的需要。
總之，爐膛形狀對(duì)爐膛傳熱過程是有著影響的，而且主要反映在對(duì)爐內(nèi)溫度場(chǎng)的影響上。
在實(shí)際運(yùn)行條件下，許多因素都會(huì)偏離熱水鍋爐的設(shè)計(jì)工況，這對(duì)鍋爐爐內(nèi)的傳熱和爐膛出口煙溫會(huì)有很大的影響。
④受熱面結(jié)渣和積灰程度的變化。在燃用固體燃料以及重油等液體燃料時(shí)，爐膛的水冷壁管外表面發(fā)生結(jié)渣或積灰現(xiàn)象是不可避免的。而且積灰或結(jié)渣運(yùn)行工況的變化，其嚴(yán)重程度也有所不同。例如，熱水鍋爐運(yùn)行過程中由于煤的可磨性系數(shù)的變化或制粉系統(tǒng)熱平衡狀態(tài)的不同均會(huì)改變送入熱水鍋爐爐膛中煤粉細(xì)度，當(dāng)煤粉細(xì)度增加時(shí)，煤粉顆粒變粗，煤粉在爐膛內(nèi)的燃盡時(shí)間相對(duì)增加，而大粒度未及時(shí)燃盡的煤粉很容易被拋到煙氣流速較低的爐壁上。如果這些顆粒的灰呈粘性狀態(tài)，則必然會(huì)附到受熱面上，并逐漸發(fā)展成大的渣快。因此，過粗的煤粉加劇了結(jié)渣的程度，惡化了熱水鍋爐爐內(nèi)的傳熱過程，造成熱水鍋爐爐膛出口煙溫的升高。
又如，熱水鍋爐在運(yùn)行過程中一次風(fēng)風(fēng)溫的變化會(huì)改變煤粉火焰的著火距離。一次風(fēng)溫提高，煤粉著火提前，著火距離縮短，使燃燒器出口附近的燃燒強(qiáng)度增加;火焰溫度升高，容易造成燃燒器區(qū)域受熱面的結(jié)渣。熱水鍋爐燃燒器區(qū)受熱面的結(jié)渣不僅影響到受熱面的傳熱能力，引起爐膛出口煙溫的升高;更為嚴(yán)重的是可能燒壞燃燒器，影響到爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)，致使火焰中心偏斜。若一次風(fēng)氣流形成一股撲壁氣流時(shí)，那末爐膛內(nèi)的結(jié)渣現(xiàn)象更加嚴(yán)重。
特別需要強(qiáng)調(diào)的是，熱水鍋爐受熱面的結(jié)渣污染和傳熱過程相互作用是一個(gè)不穩(wěn)定的過程。受熱面污染后，熱水鍋爐爐內(nèi)傳熱過程減弱，爐膛的煙氣溫度水平提高，從而使更多的灰粒處于粘性狀態(tài)。更容易在受熱面上結(jié)渣，加劇了受熱面的污染。這個(gè)過程在爐膛中很難達(dá)到平衡狀態(tài)。因此，爐膛出口煙溫不斷升高，嚴(yán)重地危及熱水鍋爐機(jī)組的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。
?、蒎仩t負(fù)荷變化。運(yùn)行中鍋爐負(fù)荷的變化會(huì)引起燃料消耗量的變化，熱水鍋爐爐內(nèi)火焰的溫度場(chǎng)的形態(tài)和數(shù)值也將隨之而變。爐內(nèi)溫度場(chǎng)的變化必然導(dǎo)致爐內(nèi)輻射換熱量的改變。但是熱水鍋爐爐內(nèi)輻射換熱量的變化幅度并不等同于燃料量的變化幅度。根據(jù)試驗(yàn)，鍋爐負(fù)荷從半負(fù)荷狀態(tài)變化到額定負(fù)荷時(shí)，負(fù)荷增加100%，爐內(nèi)火焰平均溫度增加約200℃，爐內(nèi)輻射換熱量增加70%左右。這說明爐內(nèi)輻射換熱量的變化率小于鍋爐負(fù)荷的變化率。所以，當(dāng)熱水鍋爐負(fù)荷增加時(shí)，爐膛出口煙焓必然增加，爐膛出口煙溫升高。
?、捱^量空氣系數(shù)的變化。過量空氣系數(shù)的變化對(duì)爐內(nèi)溫度場(chǎng)的影響是很顯著的，其原因主要基于下述幾個(gè)方面：
過量空氣系數(shù)增加，送入熱水鍋爐爐內(nèi)的吸熱介質(zhì)增多，煙氣的熱容量增大，火焰中心的溫度水平下降，火焰中心的位置上移。如果過量空氣系數(shù)a1增加較多，送入爐膛的空氣被加熱到火焰的溫度所吸收熱熱量大于因爐內(nèi)煙氣平均溫度的降低而減少的輻射換熱量，那么，爐膛出口煙溫下降。如果a1過小，則爐膛出口煙溫上升。上述分析是限制在熱量的燃燒處于正常工況，即a1的變化不致于造成燃料的不完全燃燒，否則情況將更加復(fù)雜。
過量空氣系數(shù)的變化還會(huì)改變灰渣的物理特性，因?yàn)橐恍┟悍N的灰熔點(diǎn)與煙氣的“氣氛”有關(guān)，在氧化性氣氛中灰熔點(diǎn)比在還原性氣氛中低。當(dāng)a1增加時(shí)，熱水鍋爐燃燒器附近煙氣的氧化性氣氛增加，灰熔點(diǎn)降低，燃燒器附近受熱面結(jié)渣現(xiàn)象趨于嚴(yán)重，從而導(dǎo)致爐膛出口煙溫的升高。
熱水鍋爐運(yùn)行時(shí)，爐膛負(fù)壓的變化，爐膛漏風(fēng)量改變也會(huì)引起爐膛出口過量空氣系數(shù)的變化。熱水鍋爐爐膛負(fù)壓過大，爐膛漏風(fēng)嚴(yán)重，a1增加。這些漏入爐膛中的冷空氣對(duì)燃燒毫無(wú)幫助，只能降低爐膛的溫度水平，削弱輻射傳熱過程，造成熱水鍋爐爐膛出口煙溫的升高。所以，鍋爐運(yùn)行時(shí)應(yīng)保持適當(dāng)?shù)臓t膛負(fù)壓，減少鍋爐漏風(fēng)。
?、邿煔庠傺h(huán)。部分煙氣送入爐膛后可以改變了煙氣平均熱量，降低爐膛煙氣的平均溫度，改變熱水鍋爐爐膛受熱面的熱負(fù)荷，控制熱水鍋爐爐膛出口煙溫。再循環(huán)煙氣送入熱水鍋爐爐膛的位置不同，在循環(huán)煙氣量不同，對(duì)熱水鍋爐爐膛出口煙溫的影響也不同。因此，煙氣再循環(huán)工況的改變常用來(lái)作為調(diào)節(jié)熱水鍋爐參數(shù)的手段。
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