煙氣側汽溫調節

從煙氣側對汽溫進行調節的原理是：從煙氣側改變過熱器或再熱器的傳熱特性，影響蒸汽的焓增，改變汽溫。實現的途徑有：改變通過過熱器的煙氣流量，即試圖改變傳熱係數；改變煙溫，即試圖改變溫壓。這種調節方法的特點主要有：蒸汽溫度可以升高，也可以降低；不需要增加額外的受熱面積；調節精度低，一般只能進行粗調節。

基本介紹

• 中文名：煙氣側氣溫調節
• 外文名：flue gas side temperature regulation
• 實現途徑：兩種
• 實現途徑類型：改變通過過熱器的煙氣流量和煙溫
• 性質：科學
• 調節特點：蒸汽溫度可升降且調節精度低

煙氣側氣溫調節的方法

煙氣再循環

鍋爐尾部煙道中的一部分低溫煙氣(250～350℃)通過再循環風機送入爐膛，改變鍋爐的輻射和對流受熱面的吸熱量比例，從而調節蒸汽的溫度。顯然，汽溫調節能力與煙氣再循環量，送入爐膛的位置，以及抽菸點的位置有關。煙氣再循環對鍋爐熱力特性的影響見圖1。（1-爐膛；2-高溫過熱器；3-高溫再熱器；4-低溫過熱器；5-省煤器；6-去空氣預熱器；7-爐膛出口煙溫）。其中(a)再循環煙氣從爐膛下部送入；(b)再循環煙氣從爐膛上部送入。

圖1 煙氣再循環對鍋爐熱力特性的影響

從爐膛底部送入時，爐膛溫度水平下降，爐膛輻射吸熱量減小，結果是爐膛出口煙溫幾乎不變，由於煙氣流量增加，導致流速增大，煙氣側的放熱係數增加，對流傳熱量增加，汽溫升高。此外，由於降低了爐膛溫度水平，爐內氧濃度降低，抑制NO_x的生成量，減少污染。由於熱負荷的降低，可防止水冷壁管內傳熱惡化。

從爐膛上部煙窗附近送入時，爐膛輻射吸熱量改變很小，但使爐膛出口煙溫顯著降低，靠近煙窗的高溫過熱器的傳熱量溫壓減小，傳熱量降低。在煙氣行程後部的受熱面，煙氣量增加而引起的強化傳熱作用大於溫壓減少的影響，使得吸熱量增加。總的來說，此時對汽溫調節作用不大。但是，這樣做會降低和均勻爐膛出口煙溫，防止對流過熱器結渣及減少其熱偏差，保護屏式及其它高溫過熱器。同時設計爐膛上部和下部兩組入口，當負荷低時從爐膛下部送入，起調溫作用，負荷高時從上部送入，起保護受熱面的作用。

總的說來，採用煙氣再循環時，再循環風機工作條件比較惡劣，使鍋爐排煙熱損失增加，鍋爐效率略有下降。煙氣再循環多用於燃油鍋爐的再熱汽溫調節。

採用煙氣檔板

把尾部煙道分成兩部分，利用檔板開度的大小來改變流過煙道中煙氣流量，從而改變過熱器的吸熱量。煙氣擋板主要用來調節再熱汽溫，其設備簡單，操作方便。缺點是檔板開度與汽溫變化不成線性關係；有效開度範圍窄，一般小於40%；不能在高溫區工作，煙溫不高於400℃。

如圖2（1-過熱器；2-煙道隔牆；3-再熱器； 4-省煤器；5-煙氣擋板）所示，把尾部煙道分隔成兩個並聯的煙道，在主煙道中布置再熱器，旁通煙道中布置低溫過熱器或省煤器，也可以不布置受熱面。額定負荷時兩個煙道的煙氣流量保持一定比例(例如69：31)，鍋爐負荷降低時，關小旁路煙道的煙氣擋板，保持主煙道內煙氣的流量，可以保持再熱汽溫不變。

圖2 煙氣擋板調節再熱汽溫原理

也可在主煙道及旁通煙道中同時裝設調節檔板。當再熱汽溫降低時，開大低溫再熱器側的煙氣擋板，使通過煙氣流量增加，從而提高再熱汽溫。而同時關小低溫過熱器側的煙氣擋板，使通過低溫過熱器的煙氣流量減少，過熱汽溫下降。此時，過熱汽溫變化則通過噴水減溫器的噴水量調節來維持過熱汽溫。

大容量鍋爐多在豎井煙道中，採用低溫再熱器與低溫過熱器並列布置的方式，即在主煙道布置低溫再熱器，在旁路煙道布置低溫過熱器。低溫再熱器受熱面積占整個再熱器受熱面積的3/4左右，其蒸汽焓增占整個再熱蒸汽焓增的50%～60%。確保在擋板調節時有較大的調溫幅度。

圖3表示出負荷變化時由於擋板的調節使流經兩個煙道的煙氣量發生變化的情況。圖4（A-擋板全開時汽溫特性；B-擋板調節後汽溫特性）表示過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度的變化情況。其中(a)過熱汽溫；(b)再熱汽溫。煙氣調節擋板設定在主、旁煙道的省煤器下方。這樣布置的好處是：由於該處煙氣溫度稍低，擋板不易過熱，變形量小，可保證擋板工作的安全；在省煤器出口的煙道截面可以收縮，使擋板的長度可相應縮短，重量減輕，剛性增強，並使驅動力矩可相應減小。主煙道和旁路煙道的擋板採用反向聯動調節方式，兩角度之和保持為90°，在鍋爐負荷變化範圍之內，主煙道的理論調節角度為40°～60°。因為在這樣調節範圍內是擋板調節的靈敏區，即擋板改變單位角度後引起的煙氣變化量較大，使傳熱量和汽溫變化值亦較大，調節靈敏度高。另外，在這樣角度調節範圍內，擋板的局部阻力係數較小，因而可降低引風機的電耗。

圖3 擋板調節時煙氣流量隨鍋爐負荷的變化

圖4 擋板調節時汽溫隨負荷的變化

採用煙氣擋板調節方法可能存在的問題。因擋板受熱發生不規則變形，或轉動及傳動機構發生卡澀而不能正常動作，從而無法進行調節；由於理論設計計算與實際調節結構有較大出入，使調節超出可能範圍。也就是說，在擋板的可調範圍內，難以達到正常汽溫值。有時，為了使汽溫儘可能接近規定值，往往造成主煙道(或旁路煙道)中的煙速不是過高，就是過低，從而使受熱面的管子磨損加劇，或發生嚴重積灰，影響鍋爐的運行安全和經濟性。

改變火焰中心位置

最常用的改變火焰中心位置的方法是採用擺動式燃燒器。擺動式燃燒器多用於燃燒器四角布置鍋爐。上下擺動燃燒器，使煤粉火炬上下傾斜，改變火焰中心的位置，從而改變爐膛出口煙氣溫度，調節過熱或再熱汽溫。在用擺動燃燒器調節再熱汽溫時，由於它同時作用於再熱器和過熱器，即調節時再熱汽溫和過熱汽溫是同向變化。這對在爐膛上部和爐膛出口附近布置有較多受熱面的過熱器或再熱器的汽溫調節特別有利，具有較大的靈敏度。一般燃燒器擺動可達±20°～30°，爐膛出口煙溫變化約110～140℃，調溫幅度可達40～60℃。運行中當燃燒器擺動角度較大時，應注意有可能造成爐膛出口或冷灰斗處結渣。

對於前牆布置多層燃燒器，可通過投運不同層次燃燒器的方法改變火焰中心位置來達到調節汽溫的目的。改變火焰中心位置的調溫方法調節靈敏，慣性很小，但不精細，常用噴水減溫等其它調溫方法配合使用。

用擺動式燃燒器進行汽溫調節時，理想的調節特性使燃燒器擺角變化對再熱汽溫和過熱汽溫的調節幅度能與再熱器和過熱器的汽溫特性所具有的汽溫變化率之間達到“匹配”。這樣，在鍋爐出力改變時，兩者能實現“同步”的調節，從而可不用或只用少量減溫水對汽溫進行校正的細調節。

由於用擺動式燃燒器調溫具有調溫幅度大、時滯小，對於過熱器和再熱器採用高溫布置情況下，受熱面積少及鍋爐鋼耗較低等優點，使它成為現代大型鍋爐，特別是四角切圓燃燒的鍋爐進行再熱汽溫調節的主要方法。多次試驗結果表明，每改變噴嘴擺角±1℃，大體上可改變再熱器出口汽溫2℃。對於燃用灰熔點較低的燃料，考慮到結渣、腐蝕的危險，上擺角度不能太大。

煙氣側汽溫調節原理及途徑

從煙氣側對汽溫進行調節的原理是：從煙氣側改變過熱器或再熱器的傳熱特性，影響蒸汽的焓增，改變汽溫。實現的途徑有：改變通過過熱器的煙氣流量，即試圖改變傳熱係數；改變煙溫，即試圖改變溫壓。

煙氣側汽溫調節的特點

（1）調節慣性或延遲時間要小，即靈敏度高；

（2）調節範圍要大；

（3）結構簡單可靠；

（4）對循環效率的影響要小；

（5）附加的金屬和設備的消耗要少；

（6）儘可能起到保護金屬的作用。