一台锅炉运行时，影响炉膛出口烟温的因素有哪些

【专家解说】：影响热水锅炉炉膛出口烟温的因素分析

　　如果对热水锅炉的炉膛传热进行分析，可以把这些基本公式以及实际运行经验，有如下一些因素会对热水锅炉炉膛出口烟温有明显的影响：

　　①热水锅炉燃烧器型式及布置位置。热水锅炉燃
烧器型式不同和布置在炉膛中的位置不同将会明显地改变炉内火焰中心的位置。例如，摆动式直流燃烧器一、二次风喷嘴上下摆动20℃时，火焰中心的高度将变化
1.5~2.5m。当火焰中心提高时，一般的摆动器上下摆动幅度约 20~30℃，这是炉膛出口烟温可增加或降低110~140℃。

　　对于多层布置的热水锅炉旋流式燃烧器，改变上下各排的燃烧器的热功率，也能使火焰中心太高和降低，从而改变炉膛出口烟温。例如，一台2000t/h燃
用褐煤的热水锅炉，当最上一层燃烧器的热功率减到额定功率的40%时，热水锅炉的炉膛出口温度由原来的989℃降低到952℃。

　　②热水锅炉受热面的多少。显然炉膛辐射受热面增加，将使炉膛出口烟温降低。

　　③热水锅炉的炉膛形状系数。热水锅炉的炉膛形状系数f为炉壁面积F1与炉膛有效容积V之比。热水锅炉的炉膛形状系数f与炉膛的H/ddl的关系。H为
炉膛的高度，ddl为炉膛横截面的平均当量直径。在同样的炉膛容积和炉膛面积时，H/ddl越大，f值越大，即热水锅炉炉膛的当量直径越小(或炉膛横截面
积越小)，炉壁面积越大。布置双面露光水冷壁也可以提高形状系数。

　　220t/h燃油热水锅炉的炉膛容积热负荷与形状系数和炉膛出口温度的关系。在相同的燃油热水锅炉炉膛容积热负荷qv的条件下，改变燃油热水锅炉炉膛的形状系数，可以计算出不同的燃油热水锅炉

　　炉膛出口烟温。qv不变时，随着形状系数的增加，燃油热水锅炉的炉膛出口烟温不断降低。我国的研究人员对一些75t/h的中压煤粉热水锅炉、220t
/h的高压煤粉炉及420t/h的超高压煤粉热水锅炉进行传热实验时也发现，热水锅炉炉内温度场的分布与热水锅炉炉膛的几何特性H/ddl有明显的关系。

　　热水锅炉的炉膛形状对炉膛黑度也有一定的影响。形状系数大炉膛。有效辐射层厚度较小，因而火焰的黑度和炉膛黑度也较小。这样必然降低火焰的辐射能力，
使热水锅炉炉膛出口温度提高。在实用的室燃炉炉膛中，热水锅炉炉膛形状的变化有限，有效辐射层厚度的变化一般不超过20%，由此而引起的炉膛黑度的变化亦
不超过3%，所以对炉膛出口烟温的影响很小。但当有效辐射层厚度减小时，会使炉膛面积及相应的有效辐射面积成正比的增加，从而使受热面的吸热量增加，炉膛
出口烟温降低。

　　层燃热水锅炉炉膛形状的变化范围比较大，有效辐射层厚度的变化远超过20%，热水锅炉的炉膛黑度的变化约在50%左右。这对热水锅炉炉膛传热有着显著
的影响，特别是燃用劣质煤、采用低而长的后拱时，炉膛形状复杂，大大的降低了炉膛的传热能力，提高了炉膛出口烟温。但是，层燃炉的形状变化，往往着重于改
善燃料的着火和燃尽等燃烧工况的需要。

　　总之，炉膛形状对炉膛传热过程是有着影响的，而且主要反映在对炉内温度场的影响上。

　　在实际运行条件下，许多因素都会偏离热水锅炉的设计工况，这对锅炉炉内的传热和炉膛出口烟温会有很大的影响。

　　④受热面结渣和积灰程度的变化。在燃用固体燃料以及重油等液体燃料时，炉膛的水冷壁管外表面发生结渣或积灰现象是不可避免的。而且积灰或结渣运行工况
的变化，其严重程度也有所不同。例如，热水锅炉运行过程中由于煤的可磨性系数的变化或制粉系统热平衡状态的不同均会改变送入热水锅炉炉膛中煤粉细度，当煤
粉细度增加时，煤粉颗粒变粗，煤粉在炉膛内的燃尽时间相对增加，而大粒度未及时燃尽的煤粉很容易被抛到烟气流速较低的炉壁上。如果这些颗粒的灰呈粘性状
态，则必然会附到受热面上，并逐渐发展成大的渣快。因此，过粗的煤粉加剧了结渣的程度，恶化了热水锅炉炉内的传热过程，造成热水锅炉炉膛出口烟温的升高。

　　又如，热水锅炉在运行过程中一次风风温的变化会改变煤粉火焰的着火距离。一次风温提高，煤粉着火提前，着火距离缩短，使燃烧器出口附近的燃烧强度增
加;火焰温度升高，容易造成燃烧器区域受热面的结渣。热水锅炉燃烧器区受热面的结渣不仅影响到受热面的传热能力，引起炉膛出口烟温的升高;更为严重的是可
能烧坏燃烧器，影响到炉内空气动力场，致使火焰中心偏斜。若一次风气流形成一股扑壁气流时，那末炉膛内的结渣现象更加严重。

　　特别需要强调的是，热水锅炉受热面的结渣污染和传热过程相互作用是一个不稳定的过程。受热面污染后，热水锅炉炉内传热过程减弱，炉膛的烟气温度水平提
高，从而使更多的灰粒处于粘性状态。更容易在受热面上结渣，加剧了受热面的污染。这个过程在炉膛中很难达到平衡状态。因此，炉膛出口烟温不断升高，严重地
危及热水锅炉机组的经济安全运行。

　　⑤锅炉负荷变化。运行中锅炉负荷的变化会引起燃料消耗量的变化，热水锅炉炉内火焰的温度场的形态和数值也将随之而变。炉内温度场的变化必然导致炉内辐
射换热量的改变。但是热水锅炉炉内辐射换热量的变化幅度并不等同于燃料量的变化幅度。根据试验，锅炉负荷从半负荷状态变化到额定负荷时，负荷增加
100%，炉内火焰平均温度增加约200℃，炉内辐射换热量增加70%左右。这说明炉内辐射换热量的变化率小于锅炉负荷的变化率。所以，当热水锅炉负荷增
加时，炉膛出口烟焓必然增加，炉膛出口烟温升高。

　　⑥过量空气系数的变化。过量空气系数的变化对炉内温度场的影响是很显著的，其原因主要基于下述几个方面：

　　过量空气系数增加，送入热水锅炉炉内的吸热介质增多，烟气的热容量增大，火焰中心的温度水平下降，火焰中心的位置上移。如果过量空气系数a1增加较
多，送入炉膛的空气被加热到火焰的温度所吸收热热量大于因炉内烟气平均温度的降低而减少的辐射换热量，那么，炉膛出口烟温下降。如果a1过小，则炉膛出口
烟温上升。上述分析是限制在热量的燃烧处于正常工况，即a1的变化不致于造成燃料的不完全燃烧，否则情况将更加复杂。

　　过量空气系数的变化还会改变灰渣的物理特性，因为一些煤种的灰熔点与烟气的“气氛”有关，在氧化性气氛中灰熔点比在还原性气氛中低。当a1增加时，热
水锅炉燃烧器附近烟气的氧化性气氛增加，灰熔点降低，燃烧器附近受热面结渣现象趋于严重，从而导致炉膛出口烟温的升高。

　　热水锅炉运行时，炉膛负压的变化，炉膛漏风量改变也会引起炉膛出口过量空气系数的变化。热水锅炉炉膛负压过大，炉膛漏风严重，a1增加。这些漏入炉膛
中的冷空气对燃烧毫无帮助，只能降低炉膛的温度水平，削弱辐射传热过程，造成热水锅炉炉膛出口烟温的升高。所以，锅炉运行时应保持适当的炉膛负压，减少锅
炉漏风。

　　⑦烟气再循环。部分烟气送入炉膛后可以改变了烟气平均热量，降低炉膛烟气的平均温度，改变热水锅炉炉膛受热面的热负荷，控制热水锅炉炉膛出口烟温。再
循环烟气送入热水锅炉炉膛的位置不同，在循环烟气量不同，对热水锅炉炉膛出口烟温的影响也不同。因此，烟气再循环工况的改变常用来作为调节热水锅炉参数的手段。