锅炉漏风的影响

广东石油化工学院机电工程学院热能与动力工程专业传热学小论文题目：锅炉漏风对其热效率的影响班级：热动08-2班学号：08024050214姓名：贾宇辉成绩：2前言锅炉不同位置的漏风对于锅炉各个受热面的传热影响是不同的，对整个锅炉热效率的影响也是不同的。锅炉运行不仅满足各种使用要求，而且节能也是非常重要的。然而目前锅炉上一个容易被忽视的问题就是锅炉漏风问题。一般锅炉在运行中炉内处于微负压状态(10～20Pa)，炉膛和烟道内保持略低于炉外环境的大气压力，以避免向炉外喷火、冒烟、吐灰，因此在炉门、看火门、炉墙、烟道的不严密部位就会有空气自炉外漏入炉膛和烟道中。特别是对流烟道的漏风，完全无助于燃烧，只能增加烟气带走的热损失，因此仅此一项的浪费就非常大，但这一浪费却一般不被人们所重视。节能是一项综合工程，任何一项环节失控都对锅炉节能和经济运行带来影响，所以对锅炉“漏风问题”必须引起人们足够重视。锅炉漏风是锅炉机组常见现象，它影响着锅炉机组经济地运行。锅炉的漏风按照漏风部位可划分为炉膛漏风、炉膛出口以后的烟道漏风和制粉系统的漏风。锅炉漏风影响着传热和热效率，尤其是对流烟道的漏风，完全无助于燃烧，只能增加烟气带走的热损失，同时增大风机的电耗。减少和消除锅炉漏风对提高机组运行的经济性及提高电厂的经济效益具有重大意义。漏风对受热面传热性能的影响漏风对过热器传热的影响高温过热器一般布置在最靠近炉膛出口的烟道内，它的漏风主要是由于锅炉本体负压运行使外界空气漏入其中，漏入的空气大幅度地降低烟气焓，使传热温差变小，从而降低传热效率，即传热性能变差；但空气的漏入又增加了烟气的单位容积，使单位流量增加，从而增加了对流传热系数。那么，传热性能到底如何变化呢？由于高温过热器处在炉膛出口附近，烟气温度很高，传热要考虑到烟气对过热器的辐射传热。假设当漏风系数Δα为0.03时，可以计算得到烟气侧对流传热系数、烟气侧辐射传热系数、烟气侧放热系数、蒸汽侧放热系数、传热系数及对流传热量等参数。然后再改变漏风系数，则上述各个参数都会随之变化，结果如图1～4所示，图中横坐标为漏风系数。3从图1、2可以看出，漏风量越大，高温过热器的传热温差越小，而烟气流速却越大。从图4看，随着烟气流速的增大，烟气侧对流放热系数增大，但是由于漏进的是冷空气，降低了烟气的平均温度，从而烟气侧辐射传热系数在减小。由于过热器正处在炉膛出口处，其辐射传热系数和对流传热系数处于同一个数量级，并且由于辐射传热系数下降的幅度比对流传热系数上升的幅度大，所以烟气侧放热系数仍然下降了。辐射传热系数的下降和对流传热系数的上升致使烟气侧放热系数下降幅度不是很大；蒸汽出口温度的减小，导致蒸汽速度减小，但蒸汽平均温度的减小抑制了蒸汽侧放热系数的减小速度，所以蒸汽侧放热系数是缓慢下降。烟气侧放热系数和蒸汽侧放热系数都在减小，所以传热系数也就下降了，但下降的幅度不是很大。由以上分析可知尽管烟气流速增加了，但传热系数仍在减小，并且传热温差也在减小，两者共同作用致使对流传热量下降。其下降的幅度主要取决于传热温差下降的速度。漏风对省煤器传热的影响省煤器中的对流传热与高温过热器的对流传热是相同的，差异之处仅是烟气侧温度较低，烟气侧的辐射放热很小，另外工质侧是液体，放热系数比较大。4同上,举例计算，假设当漏风系数Δα为0.03时，可以计算得到烟气侧对流传热系数、烟气侧辐射传热系数、烟气侧放热系数、传热系数及对流传热量等参数，进而再改变漏风系数，则上述各个参数都会随之变化，结果如图5～8所示，图中横坐标为漏风系数。从图5、6可以看出，漏风量越大，省煤器的平均传热温差越来越小，烟气流速是越来越大，这与高温过热器的现象是一致的。但是从图8可以看出，省煤器的传热系数是增大的，这与高温过热器正好相反。产生如此的结果是由两个原因造成的：一是烟气流速增大使烟气侧对流放热系数增大，烟气温度降低使烟气侧辐射放热系数减小。但是由于省煤器处在接近锅炉尾部，烟气的平均温度很低致使整个烟气侧辐射放热程度很小，与对流放热不在一个数量级上，因此整个烟气侧放热系数是增大的。二是由于工质是水，工质侧的放热系数与烟气侧的放热系数不在相同水平上，对整个放热系数的影响不大。两者综合，则省煤器的放热系数是增加的。从图7可以看出，随着漏风量的增加，省煤器的对流传热量还是减小的。这是因为省煤器传热温差减小的幅度远远大于传热系数增大的幅度。从此可看出省煤器漏风导致传热性能变差，这与高温过热器的结果是一样的，但其中的机理还是有所不同，其传热性能变差幅度没有高温过热器大。5空气预热器漏风对锅炉效率的影响空气预热器与省煤器都布置在锅炉的尾部，漏风对传热的影响基本相同。但空气预热器漏风来源于空气侧，漏风的温度高于环境温度，而且空气预热器的漏风直接影响排烟温度。故这里主要分析漏风对锅炉效率的影响。在基准工况下空气预热器的热端空气进口温度为315℃，烟气出口温度为362℃。当热段漏风系数增加0.1时，可计算得出口烟气温度、烟气热端温度的下降幅度、排烟温度、排烟所带热量及锅炉排烟损失等参数；同样在基准工况下，空气预热器的冷段漏风系数增加0.1时，可计算得排烟温度、排烟所带热量及锅炉排烟损失等参数。并分析可作图如下：从图9、10可以看出，冷端漏风使排烟温度下降的幅度比热端漏风使排烟温度下降的幅度大得多。冷端漏风使锅炉效率下降的幅度很小，甚至几乎不变，但热端漏风使锅炉效率下降的幅度很大。空气预热器热端漏风对锅炉热效率的影响程度大于空气预热器冷端漏风的影响。当空气预热器的热端漏风时，漏入的空气温度虽然较高，但与烟气的温度相比，温差比较大。所以降低了烟气的平均烟温，使传热性能变差，传热量降低，热端的出口烟焓增加，出口烟温降低不大。烟气进入冷端后尽管传热系数增加了，但因进口烟温略有下降，且传热面积较小，故总的烟气放热量增加不多，冷端出口烟温就降低得很小，热端减少的放热量几乎全部被排烟带走，所以排烟损失大幅度增大，锅炉效率就降低得很多。当空气预热器的冷端漏风时，漏入的空气温度虽然较低，但烟气与冷风的温差比热端小得多。因而，冷端传热温差的减小不如热端大，且传热面积较小，导致总传热量减小的幅度也明显小于热端，排烟损失的增加和锅炉效率的降低均小于热端漏风的影响。6锅炉漏风对燃料利用的影响通过锅炉热工试验发现大部分锅炉出口处排烟的过量空气系数为2.4—3.0，远远超出设计要求，现以二台28MW层燃炉为例说明。这两台炉设计锅炉出口排烟的过量空气系数均为1.8，实测分别为2.4和3.0。自锅炉房设计中，一般20℃的冷空气进入炉膛及烟道内且被加热到2000℃排出烟囱，这部分热损失为排烟热损失。在假设其它热损失不变的情况下，由于漏风增大，致使锅炉热效率降低。如果一天平均按l0小时供暖计算，△B1=32.4kg/d，△B2=67.9kg/d，如果一年按150天计算，△B1=48.6吨/年；△B2=101.9吨/年。（△B1、△B2分别为实际燃煤量与理论燃煤量的差值）由于锅炉漏风，这二台2.8MW热水锅炉浪费煤分别为48.6吨/年和101.9吨/年。这一数字只是在假设锅炉出力、运行时间及其它运行参数基本不变的情况下得出的。实际上由于过量空气系数的增大，锅炉出力将会下降，运行时间将会增加，再加上随着锅炉运行年限的增加，锅炉热效率、出力本身都会降低，这样由于锅炉漏风造成浪费的煤的数量将会更大，远远超过48.6吨/年和101.9吨/年这两年数字。因此不能把锅炉“漏风”问题看成小问题，应引起锅炉使用单位及主管部门的重视。通过以上实例的计算结果表明，炉墙及烟道漏风严重，燃料水分高，则排烟容积就大，排烟损失增加，造成锅炉热效率降低，燃料销耗量增大。并且由于炉膛和烟道中一般都有一定的负压，外界冷空气会从炉墙、烟道等不严密处，造成过剩空气系数的变化，与受热面积的热交换能力变化。因此，锅炉漏风问题应引起锅炉使用单位及主管部门的重视。结论锅炉各处受热面漏风影响的机理不完全相同，对传热量减少的影响也不完全一样。漏风一方面降低了受热面的传热温差，另一方面使对流传热系数增加，但总的传热量是减少的，还会影响燃料的利用率。在高温烟气处存在一定份额的烟气辐射放热量，漏风后这部分热量将减少；随烟温降低，受热面烟气辐射放热系数逐渐减小；在低温烟气处，如尾部烟道，烟气辐射放热量非常小，漏风对此的影响完全可以忽略不计。因此，漏风后高温受热面传热系数会减小，随烟温降低，受热面传热系数减小的幅度变小，在锅炉尾部传热系数会增大。同样，随烟温降低，漏风后相应受热面传热量减少的幅度逐步降低。在实际运行中，应尽量减少炉膛出口处受热面的漏风，防止传热量减少引起出口烟温升7高，避免后续受热面金属超温。空气预热器漏风会使锅炉效率下降，但热端漏风的影响比冷端大，主要原因是热端漏风温度与烟温的差值比较大，传热温差下降的幅度大，且热端的传热面积大于冷端。所以，在设计制造和运行中，特别要严格控制空气预热器热端的漏风。因此为了减少排烟损失，在锅炉施工时应重视炉墙、烟道的砌筑严密性，对锅炉容易出现漏风的部位如门、孔、炉墙、烟道、除渣机水封、除尘器口等要常进行检查、维修，将锅炉炉墙、烟道等主要漏风处的过量空气系数控制在1.6～1.75合理范围内，降低排烟热损失。这样，使锅炉炉膛内保持微负压l0～20Pa范围内运行，既满足了运行需要，又节约了资金，达到节能及经济运行的目的。漏风不仅会引起排烟热损失，影响传热性能，还会使漏风以后的受热面磨损加剧，引风机电耗增加以及因漏风过大而迫使锅炉降低出力运行，所以应努力设法把漏风减少到最低限度。参考文献[1]北京锅炉厂译，苏联《锅炉机组热力计算标准方法》[M]，机械工业出版社，1976.[2]范从振锅炉原理[M]北京：中国电力出版社1986.[3]赵翔、任有中锅炉课程设计[M]北京：水利电力出版社1991.[4]徐通模锅炉燃烧设备[M]西安：西安交通大学出版社1996.[5]吕宁漏风对锅炉安全经济运行的影响[J]雁北师范学院学报Vol19No.22003.4.[6]李靖安锅炉排烟烟气量对排烟热损失的影响分析[J]中氮肥No.32004.5.[7]徐尚义锅炉炉墙密封与提高热效率的关系[J]电子节能No.31998.[8]施青丽预热器漏风及其对锅炉效率的影响[J]青海电力No.32002.[9]王琳浅谈锅炉漏风带来的经济损失[J]应用能源技术No.22002.[10]王广军、陈红、何祖威基于神经网络的锅炉系统漏风状况监测与诊断[J]中国电机工程学报Vol22No.112002.11.[11]翟培强锅炉漏风变化对其热效率的影响[J]机电信息No.222004.[12]冯俊凯，沈幼庭．锅炉原理及计算[M]．科学出版社，1992．[13]HG一28／95／70一AII锅炉说明书．[14]前苏联．锅炉机组热力计算标准，1957．[15]林宗虎，张永照．锅炉手册[M]．机械工业出版社，1989．[16]锅炉及锅炉房设备（第四版）中国建筑工业出版社