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摘要：本文揭示了锅炉排烟温度偏高的主要原因，从设计和实际应用出发，提出了合理选取预热器型号、控制传热元件制造质量、加强服务等有效的措施，经济适用并节能环保。This paper reveals the main reasons of boiler flue gas temperature higher, starting from the design and practical application, puts forward the reasonable selection of preheater model, control heat transfer components manufacturing quality, strengthen the service and other effective measures, economical and energy saving and environmental protection.
关键词：空气预热器 排烟温度 偏高
中图分类号： U664.5文献标识码： A
近年来随着火力发电“井喷”式发展建设，大量机组逐渐投入商业运行，而且部分电厂因国家煤电政策等原因处于亏损状态，同时随着国家节能减排管控力度不断加大，迫使各电厂查找并追究机组运行效率低下的原因，锅炉空气预热器排烟温度偏高是其中之一。
一、排烟温度偏高及热风温度偏低的原因比较复杂，是各种因素综合作用的结果，详细分析如下：
1.性能选型计算不合理造成的影响
设计选型偏小,无裕量。
空气预热器选型时特别紧凑，没有任何余量，这虽然可节省成本，但使得设备对煤种的适应性较差，一但实际煤种偏离设计，则排烟温度大幅的升高。
对空气侧的换热效率和传热温压设计不合理。
在很多机组的设计中，为提高锅炉效率，便将排烟温度计算的较低，而这时空气侧的效率都超过了93%，甚至达到95%以上，这样预热器的热端温压就很小，烟温与风温之间的差值仅仅在十几度或更小。理论计算数据很好看，但是，回转式预热器的结构特点决定其在正常的烟风配比情况下不可能达到这么高的换热效率。这样就会出现排烟温度实际值高于计算值，而出口风温实际值低于计算值的情况。
2.传热元件制造质量较差造成的影响
如果没有传热元件的检查标准，仅凭表面质量及充满度的简单方法检查，波形的几何尺寸偏离设计标准，传热元件制造质量较差，这使得其换热性能下降，造成了机组实际运行中排烟温度的升高。
3.煤质变化的影响
近几年由于火电机组装机容量大增，造成全国性供煤状况紧张，很多烟煤机组掺烧较差的褐煤做为燃料。而褐煤的发热值低、水份高，这必然造成煤耗量增加，将会导致烟气流量增加、烟气比热增大、预热器入口烟温升高、磨煤机投入数量增加，这些对预热器的换热非常不利。
4.X比对排烟温度的影响
ASME PTC4.3 将中将通过空预器的的空气热容量与烟气热容量之比定义为X 比，X 比越小，意味着通过空预器的空气流量越小，空气的吸热量也越小，排烟温度将会大幅升高。下图是某项目空预器的X 比对排烟温度的修正曲线，从图中可以看出X比从0.8变化到0.7时，排烟温度将需要进行22.2℃的修正。这就意味着当流经预热器的空气流量与烟气流量之比减小时，风带走的热量减少，锅炉排烟温度必然升高。
5.环境温度升高对排烟温度的影响
由于环境温度升高，而预热器出口热风温度受到入口烟温的温压限制不可能上升较多，因此预熱器风侧的温度差减小，吸热量减少，从而使排烟温度升高，如下图，当环境温度上升10℃时，其排烟温度上升了约7.8℃。而目前机组设计时的环境温度大部分为20℃，而到夏天时环境温度必然超过20℃，从而使排烟温度大幅上升，这一项具有普遍性。
6.预热器入口烟温升高对排烟温度的影响
由于入口烟温升高，其排烟温度必然升高，下图为某工程入口烟温升高与排烟温度的关系曲线，可见，当入口烟气温度上升10℃时，其排烟温度上升了约4℃。
7.传热元件现场安装质量对排烟温度的影响
部分工程在施工阶段没有对传热元件进行保护，造成很多的铁削、焊渣进入传热元件内部，根本无法清除，影响传热。如下图所示：
2）如果旁路密封间隙偏大或元件与隔板之间的间隙大于设计值，就会造成烟气没有通过换热元件而直接穿过预热器的情况，即烟、风短路，从而降低了预热器的换热能力，使排烟温度上升，热风温度下降。此项对排烟温度的影响很难从计算得出，根据经验应在1~3℃。
8.通过预热器的一、二次风配比对排烟温度的影响
即使通过预热器的一、二次风总风量与设计相同，但是个别机组由于干燥出力不足的原因加大了一次风量，致使一、二次风的配比偏离了设计值，由于一次风开口角度及换热面积一定，这就使得一次风仓内的换热面积不足，减弱了预热器的换热，同时二次风仓内因为风量太少，风速很低，又进一步降低了换热效果，这就使得排烟温度升高。
二．改进措施
解决排烟温度偏高的问题不但需要从性能设计、产品制造、安装服务等环节严格控制质量，做到精益求精，更需要电厂的全力配合。
1.合理选择空气侧效率、热端温压、混合温度、、炉膛漏风等参数，从而保证理论计算值的合理性。
2.在设计中留有一定的裕度以提高机组对煤种的适应性是合理的也是非常必要的。
3.性能计算时，严格控制理论计算时的空气侧效率和热端温压。我们建议空气侧的效率一定要控制在92.5%以下，同时兼顾论计算时的热端温压不低于25度。这样才能使实际运行值与设计值相符。这在褐煤机组中尤为重要，决不能为了获得更高的理论热风温度而将热端温压计算的很小。
4.充分考虑涂搪瓷后传热元件换热性能的变化。
5.预热器设计及运行时应避免过高的旁通风量，一般控制在10%~15%内比较合理。
6.目前设计的褐煤机组多采用中速磨，为了满足干燥出力的要求，预热器入口烟温设计在400度以上，而要求的热一次风温在380度以上，在这种情况下，计算出预热器的排烟温度将会在155度左右，如果环境温度升高，则计算出的排烟温度会达到160度以上，很难满足锅炉效率的要求。在这种情况下单独靠预热器来降低排烟温度是远远不够的，建议考虑其它方法来降低排烟温度。比如将一部分烟气进行旁通，加装低温省煤器，或采用风扇磨的制粉方式。
7.建议各个锅炉厂对炉膛漏风的选择要慎重考虑。特别是干除渣的机组，其炉底处的漏风可能超过我们的预期。同时，褐煤机组炉膛较大，炉膛自身的漏风可能更多，建议各个锅炉厂在设计时应充分考虑此因素对排烟温度的影响，从炉体密封结构的设计、安装上进行控制，减少进入炉膛的无组织风量。
8.加强性能考核试验服务质量，选取合理的测点安装位置，为用户提供性能修正曲线，尽量消除外部因素的影响。
9.提高产品制造质量，传热元件做为预热器的核心部件，其制造质量对排烟温度的影响非常大，提高传热元件的制造质量成为解决排烟温度偏高问题的关键。
10.加强服务指导，严把现场安装质量关，对安装过程全程跟踪，对每一个质量控制点严格把关，从而保证预热器的性能达到设计要求。
参考文献：
1.《电力工程师手册》（M）中国电力出版社，2004黄其励等
2. 超临界350MW机组锅炉排烟温度偏高原因分析及技术改造 - 热力发电 - 2011, 40(6)
3．锅炉上的空气预热器 - 应用能源技术 - 2012(1)
作者简介：陈国忠（1982-），男，汉，黑龙江省兰西县人,工程师，2004年毕业于东北大学热能与动力工程专业，主要从事电站锅炉空气预热器、烟气加热器的研发、设计及管理工作。
关键词：空气预热器 排烟温度 偏高
中图分类号： U664.5文献标识码： A
近年来随着火力发电“井喷”式发展建设，大量机组逐渐投入商业运行，而且部分电厂因国家煤电政策等原因处于亏损状态，同时随着国家节能减排管控力度不断加大，迫使各电厂查找并追究机组运行效率低下的原因，锅炉空气预热器排烟温度偏高是其中之一。
一、排烟温度偏高及热风温度偏低的原因比较复杂，是各种因素综合作用的结果，详细分析如下：
1.性能选型计算不合理造成的影响
设计选型偏小,无裕量。
空气预热器选型时特别紧凑，没有任何余量，这虽然可节省成本，但使得设备对煤种的适应性较差，一但实际煤种偏离设计，则排烟温度大幅的升高。
对空气侧的换热效率和传热温压设计不合理。
在很多机组的设计中，为提高锅炉效率，便将排烟温度计算的较低，而这时空气侧的效率都超过了93%，甚至达到95%以上，这样预热器的热端温压就很小，烟温与风温之间的差值仅仅在十几度或更小。理论计算数据很好看，但是，回转式预热器的结构特点决定其在正常的烟风配比情况下不可能达到这么高的换热效率。这样就会出现排烟温度实际值高于计算值，而出口风温实际值低于计算值的情况。
2.传热元件制造质量较差造成的影响
如果没有传热元件的检查标准，仅凭表面质量及充满度的简单方法检查，波形的几何尺寸偏离设计标准，传热元件制造质量较差，这使得其换热性能下降，造成了机组实际运行中排烟温度的升高。
3.煤质变化的影响
近几年由于火电机组装机容量大增，造成全国性供煤状况紧张，很多烟煤机组掺烧较差的褐煤做为燃料。而褐煤的发热值低、水份高，这必然造成煤耗量增加，将会导致烟气流量增加、烟气比热增大、预热器入口烟温升高、磨煤机投入数量增加，这些对预热器的换热非常不利。
4.X比对排烟温度的影响
ASME PTC4.3 将中将通过空预器的的空气热容量与烟气热容量之比定义为X 比，X 比越小，意味着通过空预器的空气流量越小，空气的吸热量也越小，排烟温度将会大幅升高。下图是某项目空预器的X 比对排烟温度的修正曲线，从图中可以看出X比从0.8变化到0.7时，排烟温度将需要进行22.2℃的修正。这就意味着当流经预热器的空气流量与烟气流量之比减小时，风带走的热量减少，锅炉排烟温度必然升高。
5.环境温度升高对排烟温度的影响
由于环境温度升高，而预热器出口热风温度受到入口烟温的温压限制不可能上升较多，因此预熱器风侧的温度差减小，吸热量减少，从而使排烟温度升高，如下图，当环境温度上升10℃时，其排烟温度上升了约7.8℃。而目前机组设计时的环境温度大部分为20℃，而到夏天时环境温度必然超过20℃，从而使排烟温度大幅上升，这一项具有普遍性。
6.预热器入口烟温升高对排烟温度的影响
由于入口烟温升高，其排烟温度必然升高，下图为某工程入口烟温升高与排烟温度的关系曲线，可见，当入口烟气温度上升10℃时，其排烟温度上升了约4℃。
7.传热元件现场安装质量对排烟温度的影响
部分工程在施工阶段没有对传热元件进行保护，造成很多的铁削、焊渣进入传热元件内部，根本无法清除，影响传热。如下图所示：
2）如果旁路密封间隙偏大或元件与隔板之间的间隙大于设计值，就会造成烟气没有通过换热元件而直接穿过预热器的情况，即烟、风短路，从而降低了预热器的换热能力，使排烟温度上升，热风温度下降。此项对排烟温度的影响很难从计算得出，根据经验应在1~3℃。
8.通过预热器的一、二次风配比对排烟温度的影响
即使通过预热器的一、二次风总风量与设计相同，但是个别机组由于干燥出力不足的原因加大了一次风量，致使一、二次风的配比偏离了设计值，由于一次风开口角度及换热面积一定，这就使得一次风仓内的换热面积不足，减弱了预热器的换热，同时二次风仓内因为风量太少，风速很低，又进一步降低了换热效果，这就使得排烟温度升高。
二．改进措施
解决排烟温度偏高的问题不但需要从性能设计、产品制造、安装服务等环节严格控制质量，做到精益求精，更需要电厂的全力配合。
1.合理选择空气侧效率、热端温压、混合温度、、炉膛漏风等参数，从而保证理论计算值的合理性。
2.在设计中留有一定的裕度以提高机组对煤种的适应性是合理的也是非常必要的。
3.性能计算时，严格控制理论计算时的空气侧效率和热端温压。我们建议空气侧的效率一定要控制在92.5%以下，同时兼顾论计算时的热端温压不低于25度。这样才能使实际运行值与设计值相符。这在褐煤机组中尤为重要，决不能为了获得更高的理论热风温度而将热端温压计算的很小。
4.充分考虑涂搪瓷后传热元件换热性能的变化。
5.预热器设计及运行时应避免过高的旁通风量，一般控制在10%~15%内比较合理。
6.目前设计的褐煤机组多采用中速磨，为了满足干燥出力的要求，预热器入口烟温设计在400度以上，而要求的热一次风温在380度以上，在这种情况下，计算出预热器的排烟温度将会在155度左右，如果环境温度升高，则计算出的排烟温度会达到160度以上，很难满足锅炉效率的要求。在这种情况下单独靠预热器来降低排烟温度是远远不够的，建议考虑其它方法来降低排烟温度。比如将一部分烟气进行旁通，加装低温省煤器，或采用风扇磨的制粉方式。
7.建议各个锅炉厂对炉膛漏风的选择要慎重考虑。特别是干除渣的机组，其炉底处的漏风可能超过我们的预期。同时，褐煤机组炉膛较大，炉膛自身的漏风可能更多，建议各个锅炉厂在设计时应充分考虑此因素对排烟温度的影响，从炉体密封结构的设计、安装上进行控制，减少进入炉膛的无组织风量。
8.加强性能考核试验服务质量，选取合理的测点安装位置，为用户提供性能修正曲线，尽量消除外部因素的影响。
9.提高产品制造质量，传热元件做为预热器的核心部件，其制造质量对排烟温度的影响非常大，提高传热元件的制造质量成为解决排烟温度偏高问题的关键。
10.加强服务指导，严把现场安装质量关，对安装过程全程跟踪，对每一个质量控制点严格把关，从而保证预热器的性能达到设计要求。
参考文献：
1.《电力工程师手册》（M）中国电力出版社，2004黄其励等
2. 超临界350MW机组锅炉排烟温度偏高原因分析及技术改造 - 热力发电 - 2011, 40(6)
3．锅炉上的空气预热器 - 应用能源技术 - 2012(1)
作者简介：陈国忠（1982-），男，汉，黑龙江省兰西县人,工程师，2004年毕业于东北大学热能与动力工程专业，主要从事电站锅炉空气预热器、烟气加热器的研发、设计及管理工作。