烟火易冷范文1
[关键词]消防；大跨度大空间；建筑；火灾
中图分类号：TU998.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0285-01
1 引言
随着钢结构工艺技术的发展与创新，钢结构强度高、自重轻的优点在大跨度建筑领域得到充分发挥，用于建造大型购物广场、物流仓库、体育馆等大跨度钢结构公共建筑，另外一些轻工业、汽车制造业等行业的厂房也大多为大跨度、大空间的结构形式。大跨度建筑伴随着经济科技的发展也得到了迅速发展，但是大跨度大空间建筑在建筑结构、布局、应用等方面与普通建筑大不相同，其火灾的发展规律、危险性也具有自身的特殊性，因此大建筑大空间建筑火灾的扑救战术也有其特点，本人结合自身多年消防作战经验，对大跨度大空间建筑的火灾扑救进行探讨。
2 大跨度大空间建筑的基本特点
大跨度大空间建筑是指跨度在60m以上、单层面积大、层间高、没有或缺少实体分割所形成的建筑。主体结构为钢材料，其结构形式多变，功能比较复杂，大多为大型购物广场、物流仓库、体育场馆、娱乐中心等场所，这些场所单层面积大，跨度大。大部分场所缺乏合理的空间规划，在建筑内可能设置一些夹层用于办公、住宿、仓储。大跨度大空间建筑的主要结构为钢结构，钢结构耐火性能比较差，不采取防火保护措施的钢结构其强度随温度的升高会迅速下降，承载力减弱。据理论计算全负荷的钢结构失去静态平衡的温度为500℃左右，不采取防火保护措施的钢结构耐火极限一般仅为15min。
3 大跨度大空间建筑火灾危险性及特点
3.1 火灾发展蔓延快
大型钢结构建筑空间大，通风好，可燃物集中，着火后，火势蔓延迅速，易形成跳跃式蔓延，短时间就可发展到猛烈阶段。
3.2 浓烟高温易积聚
密闭性的钢结构建筑由于建筑开口少，着火后，可燃物燃烧产生的大量烟热不易散发，导致室内温度上升，在热压的作用下，室内会大面积充烟，由于钢结构的连接比较牢固，破拆排烟比较困难，浓烟高温的积聚严重阻碍被困人员逃生。浓烟导致室内能见度降低，给火情侦察带来困难，火情侦察很难发现被困人员，也不能确定火势蔓延的方向，浓烟积聚、辐射热量，给内攻等扑救行动造成困难。
3.3 钢结构易变形倒塌
钢结构在高温的作用下会发生膨胀，遇水冷却，又急剧收缩。脆性增强，钢结构在冷热骤变后稳定性受到严重破坏，大跨度建筑失去稳定性后会发生局部变形甚至会发生大面积坍塌，从而造成重大人员伤亡。
4 大跨度大空间建筑火灾扑救战术
大跨度建筑火灾的扑灭是一场特殊的战斗，必须针对大跨度建筑的特点，科学运用战术，夺取火灾扑救行动的主动权。
4.1 及时组织火情侦察，迅速查明情况
大跨度大空间建筑发生火灾后，消防队到场后指挥员要迅速组织火情侦察，采取外部观察和询问知情人的同时，快速组织侦察小组，深入钢结构内部侦察，查明火场主要情况，通过外部观察大致确定起火时间，起火点位置、燃烧的范围、燃烧发展所处的阶段，了解钢构件颜色的变化，大致确定排烟散热口的位置。通过内部侦察查明被困人员数量、位置以及受烟火威胁的程度，着火点的确定位置，蔓延的主要方向，钢结构是否有防火保护措施，钢结构发生变形坍塌的可能性，内攻的途径等。
4.2 坚持救人第一的原则，积极抢救伤员
在大跨度大空间建筑火灾扑救的过程中，必须坚持救人第一的指导原则，采取有效的、针对性的救人措施积极疏散和营救被困伤员。在到达火灾现场后，根据火势采取相应的救人措施，在火灾初期，根据建筑物内部特点组织攻坚小组，根据侦察组提供的情况信息，迅速进入火场建筑内部区营救被困人员，救援行动力求快速、准确、精准。同时启动火场应急广播，通过广播稳定被困人员的思想情绪，指引逃生的方向，利用破拆器械开辟逃生通道，迅速转移被困人员，利用云梯车、举高消防车等多途径营救被困人员，在救援的过程也应该注意保证自身安全，尽最大的努力营救被困群众。
4.3 冷却保护，先冷却后灭火
大跨度大空间建筑一旦着火后，建筑的主要结构钢结构受热后会失去平衡稳定性，一般情况下15min就会超过刚结构的耐火极限，钢结构就会失去承载能力，极易发生变形甚至倒塌。在灭火作战的过程中要先冷却保护钢结构，使钢结构的自身温度下降。但为了避免冷热骤变使钢结构发生脆性变形，应该尽量的使用开花和喷雾水均匀冷却钢结构，从而避免冷热骤变造成建筑坍塌，冷却的过程产生的水雾也会提高火场的湿度，降级周围温度。在大跨度大空间建筑火灾扑灭的过程中一定要处理好冷却和灭火的关系，二者相互结合，防止建筑坍塌。
4.4 破拆排烟，降低烟热强度
在大跨度大空间火灾扑救的过程中，合理破拆，进行排烟是保证内攻安全的必要措施。在火灾初期，可以利用建筑自身的排烟通风系统进行排烟散热，在破拆的过程中，严禁破拆建筑的承重钢构件，在破拆口选择上也要结合力学、流体工程等方面的知识科学选择，一定要避免盲目破拆排烟。
4.5 合理组织供水，保障用水充足
在大跨度建筑火灾扑救的过程中，冷却钢结构和灭火都会大量用水，水量和水压关系到战斗的成败，在灭火过程中要及时启动建筑配设的消防泵，同时利用室外消火栓，消防水池组织直接或接力供水，必要时也可以利用周边河流等天然水源。
5 结束语
大跨度大空间建筑火灾的扑救面临着火场情况复杂，情况多变，作战环境特殊的问题，已经成为我们面临的重大课题，我们在面对此类火灾的过程中要结合实际科学灵活的选择最有效的战术打赢这场战斗。
参考文献
烟火易冷范文2
关键词：火力发电厂 锅炉“四管” 措施
引言
所谓锅炉"四管"是指锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器，传统意义上的防止锅炉“四管”泄漏，是指防止以上部位炉内金属管子的泄漏。锅炉“四管”涵盖了锅炉的全部受热面，它们内部承受着工质的压力和一些化学成分的作用，外部承受着高温、侵蚀和磨损的环境，很容易发生失效和泄漏问题。锅炉“四管”的安全稳定运行，与发电机组的安全稳定经济运行是密不可分的。火电机组一旦发生锅炉“四管”泄漏就只有采取强迫停炉，进行抢修，严重影响火力发电厂的正常生产，造成巨大的经济损失。可见，防止锅炉“四管”漏泄是提高火力发电机组可靠性的需要，是提高发电设备经济效益的需要，也是创建一流火力发电厂的需要。
1 省煤器泄漏
省煤器泄漏的主要原因是磨损, 因磨损造成省煤器泄漏的几率为60%。因此,研究省煤器的磨损原因及防止磨损的方法,对减少锅炉临时检修很有必要。
1.1 磨损机理和易磨损部位
因为流过锅炉受热面的烟气具有一定的速度, 烟气中形状不规则的固体颗粒就会对受热面产生撞击和磨削。局部磨损易引起省煤器泄漏,其位置多发生在省煤器左右两组的中部弯头、两侧靠近墙壁弯头、靠近前后墙的管排、错列省煤器顺烟气流向的第二排管以及管卡附近的管排。
1.2 防磨措施
防止省煤器磨损的途径有两个方面,一方面是消除磨损源,另一方面是限制磨损速度。在消除磨损源方面,如在锅炉转弯竖井处加装百叶窗式除尘器, 在屏式过热器后加装撞击式飞灰分离器,在转折处装离心式分离器,这些消除磨损的方法虽然对减少省煤器磨损起到一定的作用,但效果不十分明显。在目前采用的防磨措施中,主要是限制磨损速度。
1.2.1 降低烟气流速
据统计,影响磨损的关键因素是烟速,即烟气中飞灰颗粒的速度。烟速对磨损速度的影响表明:磨损速度与烟速的三次方成正比。斯洛伐克动力设备研究所在非常接近省煤器的实际工况下进行不同烟速下的磨损试验, 得出烟速在13.8m/s 运行662h 与烟速35m/s 运行19h 的磨损量相当,两者的磨损速度均超过了烟速三次方的关系。由此可以看出,降低烟速对防止磨损非常重要,其方法有:
（1）扩大烟道尺寸,增加烟气流通面积。
（2）减少管排,增大流通截面。
（3）加大管排横向截距,保持纵向截距不变,将短单管圈改为长双管圈。
（4）消除中间弯头处的走廊,降低烟速。
1.2.2 采用鳍片式省煤器
在省煤器的防磨改造中, 鳍片式省煤器被认为是最佳的改造模式。鳍片式省煤器具有以下优点:
（1）能合理地选取横向截距和纵向截距,降低烟气速度。
（2）可以避免气流斜向冲刷管束。由于管排和鳍片的扰流作用,改变了烟尘的速度场、粒度场、浓度场,从而大大降低了磨损速度。
（3）占有空间小,省煤器的总高度大约降低40%。
（4）工质侧及烟气侧阻力可以在设计中降低,每个电厂可以根据本厂实际情况进行改造。
1.2.3 加强局部防磨措施
当烟气平均速度降低以后, 省煤器局部防磨的问题还必须重视,可以采取以下措施:
（1）加阻流栅。
（2）采用梳行定位卡或定位棒,保持管排截距均匀。
（3）靠竖井前后墙第一排管应靠墙布置。
（4）取消整体防磨板,单个防磨瓦尽量采用120°,有必要时可以采用180°。
另外,在锅炉运行中,应保证合格的煤粉细度,注意调整燃烧,减少飞灰中的含碳量,并严格控制锅炉本体、回转式空预器和制粉系统的漏风量,尤其是炉底漏风,这对防止受热面的磨损和超温具有重要意义。
2 水冷壁管泄漏
在四管泄漏中,水冷壁管产生泄漏除设计、制造、安装的原因外,还与磨损、腐蚀、膨胀受阻、急冷、水循环不良等有关。
2.1 磨损
水冷壁管磨损主要发生在一次风喷口周围, 是由风粉流冲刷和吹灰器吹扫时冲刷等引发的磨损。
在一次风喷口周围水冷壁管发生磨损时, 主要是喷燃器安装角度不恰当、设计切圆过大、喷嘴在运行中烧坏变形以及稳燃设施布置不当等,使煤粉气流冲刷水冷壁管,引起管壁磨损变薄,以至泄漏。
2.2 腐蚀
2.2.1 水冷壁管外壁高温腐蚀
水冷壁外壁高温腐蚀通常发生在高温高压锅炉热负荷高的区域,即喷燃器附近。防止水冷壁高温腐蚀方法为:①采用渗铝管;②加强燃烧调整,控制燃烧区的温度;③提高给水品质。
2.2.2 水冷壁管内壁腐蚀
当水冷壁管内有沉积物（垢或水渣）时,在这些沉积物下面会引起水冷壁腐蚀,这种腐蚀称为酸、碱腐蚀。研究表明,当炉水pH 值为9～10 时,水冷壁管腐蚀速度最小,此时保护膜稳定性最高。pH 值过高或过低易发生碱性或酸性腐蚀,使腐蚀速度加快。因此,在锅炉正常运行条件下,要求炉水pH 值保持在9～10。
为防止水冷壁腐蚀,主要是加强化学监督,提高给水品质:①尽量减少给水中的铜、铁含量,降低给水的碳酸盐碱度,减少炉水中游离的氢氧化钠,防止凝汽器泄漏;②必须保持锅炉良好运行方式,保证连续排污、定期排污的正常进行,控制炉膛局部热负荷不要过高;③对于新投运和运行一段时间后的锅炉,应按规定进行化学清洗等。
2.2.3 膨胀受阻
水冷壁因膨胀受阻而拉裂的现象时有发生, 拉裂部位通常在炉膛四角和喷燃器附近, 多数是由于大滑板与水冷壁膨胀不一致,经多次启停炉后,就从焊点处拉裂泄漏。另外,膜式水冷壁锅炉两侧水冷壁与水平烟道过热器管排交接处密封板也是水冷壁膨胀受阻的部位。
3 过热器、再热器泄漏
据统计, “四管”泄漏临修次数占总临修次数的35%, 而过热器、省煤器临修次数之和占“四管’泄漏临修次数的80%,可见,防止“四管”泄漏的重点是防止省煤器和过热器的泄漏。引起过热器泄漏的主要原因是超温、磨损和腐蚀。
3.1 超温
在过热器临时检修中,超温爆管占的次数最多,超温的原因主要是烟气侧温度高、工质侧流速低和管材的耐热度不够。
3.1.1 火焰中心上移
造成火焰中心上移的原因很多,如锅炉机组漏风（炉底、燃烧器区域、空气预热器漏风、制粉系统漏风等）、燃烧调整不当（风粉配合不好、火嘴投停层数不当）、煤质变差、煤粉变粗、火嘴安装角度不对、空气动力场偏斜、炉膛结焦、高加未投等都会造成火焰中心上移,一般认为喷燃器的角度每改变1°,过热汽温能改变2℃。目前设计的摆动式燃烧器通常可以上下摆动20°,但摆动角度增大以后对锅炉运行的安全性、经济性不利,而且这种燃烧器不适用于难燃煤种,运行中易发生卡涩现象。
3.1.2 工质流速偏低
锅炉启动和低负荷运行时,因工质质量流速偏低,如果操作不当就容易引起超温爆管,尤其是屏式过热器。
3.1.3 设计和安装不当
过热器设计和安装的质量对过热器超温有相当大的影响,例如同屏管数设计过多、质量流速偏低、火炬行程设计偏短、减温器设计不合理、钢材裕度不够、喷燃器安装角度不对、管内有异物堵塞等。使燃烧系统和有关设备完好,这样才能减少过热器超温爆管的发生。
3.2 磨损
过热器、再热器的磨损主要是飞灰冲刷磨损,通常发生在烟气走廊、烟气流速突变的局部位置附近,如蛇形管排的弯头及穿墙管部位,特别是卡子附近更容易发生局部冲刷磨损。另外,对布置在水平烟道中的垂直式过热器和再热器蛇形管排, 尤其在竖井上部低温对流过热器和再热器蛇形管排弯头和两侧墙管排的冲刷磨损,在大、小修中一定要认真检查并做好技术记录。
3.3 腐蚀
过热器和再热器的高温腐蚀,主要发生在高温对流过热器和再热器出口部位的蛇形管上。高温腐蚀是由燃料中的硫和灰分中的碱金属（钠、钾）引起的。由于灰中含有氧化铁,因而促使烟气中的二氧化硫化为三氧化硫。在此条件下,碱金属的硫酸盐、氧化铁（包括管壁的氧化铁保护层）与三氧化硫形成复盐Na3Fe（SO4）3、K3Fe（SO4）3。这种盐熔点很低,在580～590℃就会熔化流走,从而破坏了氧化铁保护层,使管子受到腐蚀。
防止高温腐蚀的方法:降低过热器及再热器的壁温,使其不超过580℃,则高温腐蚀的速度可以大大降低。除以上的方法外,用渗铝管是防止高温腐蚀的有效方法。
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【关键词】超超临界锅炉；磨损；防磨损；措施
中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：
1金属件的磨损
1.1布风装置磨损
1.1.1原因分析
超超临界锅炉布风装置的磨损主要有二种情况：一是风帽的磨损，通常发生在循环物料回料口附近，主要原因是由于较高颗粒浓度的循环物料以平行于布风板的较大速度冲刷风帽造成的。二是风帽小孔的扩大，这类磨损将改变布风特性并且造成固体物料漏至风室。
1.1.2改进措施
a.改变风帽结构来延长风帽寿命，用钟罩式迷宫结构的风帽来代替蘑菇状风帽，能有效减少磨损,延长使用寿命。
b.在炉膛底部四周打一圈台阶，可使锅炉中沿墙面下流的固体物料转而流向布风板上面的空间，从而避免冲击炉底的布风板和周界的风帽。
1.2水冷壁管的磨损
1.2.1原因分析
超超临界锅炉水冷壁管的磨损主要发生在炉膛下部敷设的卫燃带和水冷壁管交界的区域。造成磨损的原因有以下二个方面：一是在这个过渡区域内，沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反，因此在局部产生了旋涡流；另一个原因是沿炉膛壁面下流的固体物料在这个交界区域发生流动方向的改变，对水冷壁管产生了冲刷。
1.2.2改进措施
a.采用金属表面热喷涂技术防磨。涂层的硬度高于基体的硬度，且涂层在高温下会生成致密、坚硬和化学稳定性更好的氧化层，提供更好的保护。
b.通过改变该区域的流体动力特性来达到水冷壁管防磨的目的。在水冷壁管过渡区域的一定位置加焊挡板或浇注料梁，用以阻挡固体物料向下流动，采用这种措施后水冷壁管的磨损大大减轻了。
c.另一种较常用的方法是改变水冷壁的几何形状，耐火材料结合简易弯管使卫燃带区域与上部水冷壁管保持平直，这样固体物料沿壁面平直下流时，撞击区下移至耐火材料部分，消除了边界处造成的旋涡效应从而保护传热管不受磨损。
d.炉膛下部壁面垂直段与渐缩段交界处、炉顶及炉膛出口等处，都是易发生磨损的部位，因此在设计时应在结构上给以考虑或加设防磨措施。
1.3省煤器的磨损
1.3.1原因分析
省煤器尾部的烟道中烟气是向下流动的，烟气中的颗粒受重力作用速度较大。高的颗粒浓度和颗粒速度，导致省煤器尾部的受热面磨损严重。
1.3.2改进措施
采用省煤器每级的第1、2排管的烟气迎风面装上护瓦，在贴炉墙处或弯头等易产生局部磨损部位装上护帘、护瓦等，从而减少受热面的磨损。
1.4管式空气预热器
1.4.1原因分析
在管式空气预热器中，烟气在管内纵向冲刷，因此飞灰粒子对管子的磨损较小，只在进口段管壁处磨损较严重。烟气在进入管前是平行流动的并且无旋涡。烟气进入管子后，在入口处气流会产生收缩，收缩处管壁附近就会出现负压旋流区，吸引烟气，所以收缩至最小截面后又会迅速扩张，经过一定距离后才完全恢复与管壁的平行流动。在烟气流扩张过程中，灰粒随烟气以一定的角度斜向冲击管壁，产生了冲击磨损，所以在烟气进口段(1～3) Dn (Dn为管子内径)的范围内会产生较严重的磨损，很容易磨穿管壁造成漏风，导致空气预热器低温腐蚀和堵灰，降低锅炉效率。
1.4.2改进措施
在进口处加装防磨管或加防磨环。特别需要注意的是应使用外接防磨管，防磨内套管是不可行的。因为在加装防磨内套管后，空气预热器进口段虽受到了保护，但防磨内套管出口处的烟气会突然扩张，产生旋涡区，使出口处的管壁局部磨损加剧。所以加装防磨内套管不但不能有效防磨，反而会加重磨损。
2耐火材料的磨损及破坏
超超临界长期运行在高温条件下(温度可达900～1 000℃)，且温度变化频繁，易造成循环热冲击，此外炉内有大量高速流动的高温固体物料，因此超超临界锅炉常使用大量的耐火材料进行保护。这些区域主要包括燃烧室、分离器、烟道和物料回送管路。因耐火材料破坏而造成的事故是仅次于受热面磨损的第二大事故原因。因此正确设计、选择及安装耐火材料对超超临界锅炉的安全运行至关重要。
2.1耐火材料破坏的主要原因
2.1.1温度循环波动和热冲击以及机械应力造成了耐火材料的裂缝和剥落。温度循环波动时，由于耐火材料骨料和粘合料的热膨胀系数不同，继而形成内应力破坏耐火材料，温度循环波动常常造成耐火材料内衬的大裂缝和剥落。温度快速变化产生的热冲击(如启动时)可使耐火材料内的应力超过抗拉强度而产生剥落。机械应力造成的耐火材料的破坏则主要是由于耐火材料与穿过耐火材料内衬处金属件热膨胀系数不同而造成，因此在设计时应考虑增加适当的膨胀空间来避免耐火材料的剥落。
2.1.2固体物料的冲刷造成了耐火材料的破坏。超超临界锅炉耐火材料的易磨损区域主要包括边角区、旋风分离器和固体物料回送管路等部分。耐火材料的磨损随冲击角的增大而增加，因此应尽量减少旋风分离器、烟道等的冲击角。
2.2各部位耐火材料的设计注意事项
主要采用超超临界锅炉膛和高温旋风分离器区域的耐火层主要采用水冷壁衬里，用短销钉将25～50 mm厚的致密耐火材料支撑在烟气侧的锅炉管件上。外侧(即非向火侧)则采用常规保温材料来保持温度。薄衬里比厚衬里更能经得起热冲击。为增加刚性和抗冲击性能,常在水冷壁衬里内增加纤维。一般说来薄衬里的厚度为150 mm,通常分为致密的工作层和保温层。使用分层衬里比使用厚衬里更为经济，也更易于维修。但是对于较高温度的外壳(温度范围为150～260℃的情况)，会因使厚衬里通常由2层或3层构成，总厚度为300～460 mm。最里面一层是致密的耐热工作表面，由耐磨砖、耐磨可塑料砌筑而成或由浇注料浇注而成，防止受热面受到高温高速运动的物料颗粒的磨损。打底保温材料可减少热损失，从而提高整台机组效率。
2.3炉膛耐火材料修复
炉膛部分采用厚衬里，由75～150 mm的致密抗磨损的浇注料或可塑料覆盖住相似厚度的保温材料构成。对于有缺陷的区域，可用磷酸盐黏合剂来修复。磷酸盐黏合剂体积稳定，抗磨特性好，且具有与现有材料结合力好的特点。修复的区域至少应使用2个销钉，暴露在高温区的可塑料衬里应使用陶瓷或铸造合金销钉。
2.4旋风分离器耐火材料修复
旋风分离器筒体和锥体都承受着相当恶劣的工作条件。对许多衬里来说，反复的热冲击和温度循环变化、磨损及挤压剥落是导致大面积损坏的原因。修复的方案是用耐火砖或耐火预制块来代替浇注的厚衬里，用磷酸黏结可塑料进行修复。分离器锥体所处的工作状况与其筒体大致相同，建议使用震动浇注来保证衬里具有足够的强度和耐磨性能，锥体部分建议使用膨胀系数低的浇注料。
2.5返料回路及返料机构耐火材料选择
热冲击、严重的磨损及温度循环变化是导致这部分经常损坏的原因。可采用厚的密实保温浇注料，但缺点是施工困难。最好在耐磨浇注料中适当添加不锈钢纤维丝，也可用保温砖或浇注料打底，上铺耐磨砖。
3 结论
超超临界锅炉的磨损问题不可避免，但是通过分析总结超超临界锅炉防磨损方面的经验，就可以找出一些防磨减磨的有效措施，通过学习和应用就能找到解决同类问题的方法，从而减少由于超超临界锅炉泄漏造成的事故，应从主动预防和被动预防两个方面来解决超超临界锅炉的磨损问题。主动预防是指从锅炉设计、制造、安装和运行的方面上降低降低粒子的浓度和烟气流动速度，和避免容易引起磨损的结构设计和运行状况；被动预防是通过指增加易磨损区域的耐磨性来延长锅炉的寿命，延长锅炉的运行周期，从而被动地解决其磨损问题。对于超超临界锅炉的磨损情况问题，通过分析磨损的原因并采有针对性的防磨措施，是可以有效的解决超超临界锅炉磨损的难题，从而提高超超临界锅炉运行的稳定性和安全运行周期。
参考文献 ：
烟火易冷范文4
随着社会生产力的发展和人们生活质量的提高，人们对环境质量愈来愈关注，对火电厂也提出了更高的环保要求。愈来愈多的电厂将视其煤质情况和环保要求对烟气进行脱硫处理，甚至于进行脱硝处理。在某些采用石灰石湿法脱硫(以下简称FGD)的系统中，经脱硫后的烟温约50 ℃，若不加热则可能带来烟囱排放困难。能否在采用自然通风冷却塔的电厂，将处理后的烟气通过冷却塔排放?本文试图对该问题做一些分析和探讨。
1 技术方案
对于采用了冷却水再循环的火电厂，若其烟气进行了脱硫脱硝处理(或只是脱硫处理)，在正常运行工况下，烟气经过二氧化硫吸收塔处理，进入自然通风冷却塔，在配水装置之上均匀排放，通过冷却塔排入大气。同时，根据二氧化硫吸收塔的可靠性和事故率大小，可以设置旁路烟道，通过事故烟囱排放。
2 技术经济分析
2.1 塔内气体流动工况的变化分析
与常规做法不同，烟气不通过烟囱排放，而被送至自然通风冷却塔。在塔内，烟气从配水装置上方均匀排放，与冷却水不接触。由于烟气温度约50 ℃，高于塔内湿空气温度，发生混和换热现象，混和的结果，改变了塔内气体流动工况。
2.1.1 烟气进入对热浮力的影响
塔内气体向上流动的原动力是湿空气(或湿空气与烟气的混和物)产生的热浮力(也称抽力)，热浮力克服流动阻力而使气体流动。热浮力为Z=he.Δρ.g，式中
he——冷却塔有效高度；
Δρ——塔外空气密度ρk与塔内气体密度ρm之差。
下面，以某300 MW机组为例，做简要计算：
已知f=10%的气象条件为θ1=25 ℃，Ψ1=78%，pamb=99.235 kPa，查有关图表或用公式计算出塔外空气密度ρk=1.152 kg/m3。
一般情况，塔内空气密度 ρm≈0.98 ρk=1.129 kg/m3，在标准大气压下，0 ℃时，烟气根据经验，一般煤质ρoy≈1.34 kg／Nm3。
经湿法脱硫后的烟温ty=50 ℃，考虑烟气x≈1%，水蒸气ρos=0.804 kg/Nm3，则可计算出进入冷却塔的烟气密度
显然，进入冷却塔的烟气密度低于塔内气体的密度，对冷却塔的热浮力产生正面影响。
2.1.2 烟气进入对塔内气体流速的影响
已知列举的300 MW机组，冷却塔淋水面积Am=6 500 m2，塔内气体流速vm=1.07 m/s，计算出塔内气体流量Qm=Am.vm=6 955 m3/s;再计算出排烟温度140 ℃时，排烟量约1 800 000 m3/h(折合500 m3/s)。换算为脱硫后50 ℃的烟气量(忽略除去的SO2气体，增加的水蒸气按经验为10%)：
进入塔内的烟气占塔内气体的容积份额：
显然，进入冷却塔的烟气所占容积份额小，对塔内气体流速影响甚微。
2.1.3 烟气的进入对塔内阻力的影响
根据塔内阻力公式Δp=ξ(ρm vm)/(2)，阻力系数ξ主要在于配水装置，而烟气在配水装置以上进入，对配水装置区间段阻力不产生影响。因此，对总阻力的影响甚微，在工程上亦可以忽略不计。
从以上分析可得到以下结论：烟气能够通过双曲线自然通风冷却塔顺利排放。
2.2 湿法脱硫后的烟气从烟囱排放存在着困难
烟气经石灰石(湿法)脱硫后，烟温一般在50 ℃左右。由上例知，50 ℃的烟气与室外空气密度差甚小，再考虑到烟囱壁散热导致烟气温降，烟囱非双曲线形，其流动特性不及冷却塔，加上气候变化的影响，可见，经脱硫后50 ℃的烟气通过烟囱排放存在着困难。否则，不得不对50 ℃的烟气进行加热，这样，势必导致系统复杂，初投资及运行费用增加。
2.3 烟气通过冷却塔排放对环境的影响
据国外研究机构的研究成果表明，通过冷却塔排放的烟气，其抬升高度能满足环保要求，在此不再详述。
2.4 烟气中残余二氧化硫和飞灰不会对循环冷却水造成污染
经脱硫和高效除尘后，烟气中残余二氧化硫和飞灰含量低，二氧化硫(包括三氧化硫)露点温度相应降低，在塔内结露的可能性小。加之二氧化硫吸收塔和冷却塔均有除水装置，塔内气体带水滴(雾)少，烟气中飞灰不易与水滴(雾)结合而沾附在塔内壁。因此，烟气中残余二氧化硫和飞灰不会对冷却塔和循环冷却水产生污染。在实际工程运用前，还可以通过试验获取数据并进行分析。
2.5 投资节约分析
采用烟气通过冷却塔排放方案后，根据二氧化硫吸收塔设备及运行可靠性情况，可以根据环保和技术要求另设置简易低矮的事故旁路烟囱。因此，可以节约永久性烟囱的投资。同时，烟气不需再加热，系统简单，运行费用和初投资也可降低。
2.6 使用条件限制
该方案在工程运用中受到以下条件限制：
a)必须在采用了冷却水再循环和自然通风冷却塔的火电厂方可应用；
b)必须对烟气进行高效除尘和脱硫(或脱硫脱硝)处理；
c)在总平面布置上，冷却塔的位置与炉后脱硫塔相距不远。
3 工程运用实践
据悉，国外也在这方面进行着探索和试验，效果尚令人满意。
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关键词：锅炉 结焦 问题研究
结渣的危害主要表现在以下一些方面：
锅炉热效率下降：受热面结渣后，使传热恶化排烟温度升高，锅炉热效率下降；燃烧器出口结渣，造成气流偏斜，燃烧恶化，有可能使机械未完全燃烧热损化学未完全燃烧热损失增大；使锅炉通风阻力增大，厂用电量上升。
影响锅炉出力：水冷壁结渣后，会使蒸发量下降；炉膛出口烟温升高，蒸汽出口温度升高，管壁温度升高，以及通风阻力的增大，有可能成为限制出力的因素。
影响锅炉运行的安全性：结渣后过热器处烟温及汽温均升高，严重时会引起管壁超温；结渣往往是不均匀的，结果使过热器热偏差增大，对自然循环锅炉的水循环安全性以及强制循环锅炉的水冷壁热偏差带来不利影响；炉膛上部结渣块掉落时，可能砸坏冷灰斗水冷壁管，造成炉膛灭火或堵塞排渣口，使锅炉被迫停止运行；除渣操作时间长时，炉膛漏入冷风太多，使燃烧不稳定甚至灭火。
锅炉结渣原因是多方面的，防止或解决锅炉结渣问题首先应找出结渣的原因，从多方面入手，加以解决。防止和减少锅炉结渣的具体措施如下：
要有合适的煤粉细度。煤粉粗，火炬拖长，粗粉因惯性作用会直接冲刷受热面。再则，粗煤粉燃烧温度比烟温高许多，熔化比例高，冲墙后容易引起结渣。但是，煤粉太细也会带来问题，一是电耗高，制粉出力受到影响，二是炉膛出口烟温升高，易引起结渣。
适当提高一次风速可以减轻燃烧器附近的结渣。提高一次风速可推迟煤粉的着火，可使着火点离燃烧器更远，火焰高温区也相应推移到炉膛中心，可以避免喷口附加结渣。提高一次风速还可以增加一次风射流的刚性，减少由于射流两侧静压作用而产生的偏转，避免一次风气流直接冲刷壁面而产生结渣。
炉膛出口温度场应尽可能均匀。降低炉膛出口残余旋转，均匀的温度分布可使密排对流管束中烟气温度低于开始结渣温度。应用三次风、二次风反切来减少残余旋转，必须能够很准确地计算出主旋气流和反切气流的动量矩以及合成气流的动量矩，而且通过运行调试来观察是否满足运行要求。
组织合理而良好的炉内空气动力场是防止结焦的前提。
燃烧中心温度高达1400～1600度。当灰渣撞击炉壁时，若仍保持软化或熔化状态，易黏结附于炉壁上形成结渣，尤其是在有卫燃带的炉膛内壁，表面温度很高，又很粗糙，更易结渣，而且易成为大片焦渣的策源地。因此必须保持燃烧中心适中，防止火焰中心偏斜和贴边。
炉内旋转气流对燃烧器射流的冲击力和作用点。旋转强度大，射流偏转加剧，实际切圆增大；一次风射流刚性；射流两侧补气条件差异；燃烧器组长宽比及燃烧器喷口间隙。当燃烧器组高宽比越大时，燃烧器组中间部分从上下两侧获取补气的条件越差，射流偏转加剧。
四角煤粉浓度及各燃烧器配风应尽量均匀：煤粉喷口煤粉量分配不均匀的状况必然造成炉膛局部缺氧和负荷分配不均匀，在燃烧空气不足的情况下，炉膛结渣状况恶化。当燃烧器配风不均匀或者锅炉降负荷，燃烧器缺角或缺对角运行时，炉内火焰中心会发生偏斜。运行时要尽量调平四角风量，避免选择合理的炉膛出口温度：根据经济技术比较，对煤粉炉最经济的炉膛出口温度在1200～1400度之间，但实际上，为了防止对流受热面结渣，炉膛出口温度不能过高。在炉膛出口布置屏式受热面的锅炉，对一般性结渣性煤应小于1200度。
控制合理的炉内过量空气系数a：过量空气系数a增加，受热面的积灰、结渣趋势减弱。主要归因于炉膛出口烟温降低，炉膛壁面处的烟温降低。过量空气系数过低容易造成氧量不足，在炉内出现还原性气氛，熔点较高的Fe2O3还原为熔点较低的FeO，从而使灰熔点大大降低，这样就增加了结渣的可能性。
保证空气和燃料的良好混合，避免在水冷壁附近形成还原性气氛，防止局部严重积灰、结渣：当一、二次风的位置、风速、风量设计不合理时，尽管炉内总空气量大，但仍会出现局部区域的炽热焦碳和挥发分得不到氧量而出现局部还原性气氛。当煤粉炉烟气含氧量低于3时，由于局部缺氧，将会使CO含量急剧增加。
应用各种运行措施控制炉内温度水平。
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[关键词] 无烟煤,预分解窑煅烧系统、技术改造
我国无烟煤资源丰富、品种齐全，但是在储量及品种分布上却是不平衡的。一般预分解窑均需使用大半的烟煤，而南方煤炭资源以无烟煤为主。因此，必须每年自北方采购大量的烟煤来满足生产需求。不止占用了大量的运输资源，并且提高了熟料生产的成本。相较于烟煤，无烟煤的单价要低上80-100元/吨。而通过对熟料烧成系统的改造，则能大大的提高生产线对于无烟煤的适应性，增加无烟煤在煅烧过程中的掺入比例，降低成本。本文根据一些生产企业的实践经验，提出了一些对熟料烧成系统的改造措施，最终达到提高无烟煤掺量，降低熟料成本的目的。
不同种类的煤，燃烧特性相差很大。烟煤挥发份高、燃烧速度快，入窑后火焰集中，火焰形状易于调整，而无烟煤恰恰相反，燃烧着火温度高，燃烧速度慢，燃尽时间长。在窑内易形成长焰，且火焰发散，不具穿透力，而喷煤管调节起到的效果不大。如果加大无烟煤在煅烧时的掺入比例，那就一定要尽可能的缩短其燃烧时间，使之与烟煤燃烧特性尽可能靠拢。火焰不集中对煅烧产生的影响是非常大的：烧成温度不够、产质量不达标、窑尾结圈、结皮、熟料强度低、熟料易磨性差甚至跑生料等等。在每一条线设计之初，设计院都会对原燃材料做详细的调查。以符合当地实际情况，合理利用本地资源。但是煤价的日趋高扬，使得企业不得不考虑使用一些并不是很符合设计生产要求的，但是价位相对较低的无烟煤来代替原来采用的优质烟煤。改换燃料后往往给生产带来了很大的不便。这就需要从工艺、设备方面做出一定的改造来满足煤质变化的要求。
对现有的水泥生产企业做了一定的了解后，认为以下几个方面的改进措施能够有效的加强生产线对无烟煤的适应性，增大无烟煤在煅烧过程中的掺入比例：
1、对预热器系统的改造：
（1）在三次风入炉前增加预燃室。有部分企业在设计中就已经有了预燃室，对比同种窑型，其对低挥发份煤的适应性很强，一方面增大了煤粉的燃烧空间，另一方面延长了煤粉在分解炉内的停留时间。玉山南方对两条2500T/D新型干法生产线都进行了增加预燃室这一技术改造，改造完成后当月实现了70%无烟煤掺入量的煅烧。
（2）炉煤进预燃室前加装三通道喷煤管，加强尾煤的风煤混合均匀，最大程度的使煤与料充分混合，提高煤粉燃尽率。
（3）无法增加预燃室的可以对分解炉进行改造。一种方法是增加分解炉高度，增大炉容，延长煤粉在炉内的停留时间。另外一种则是增加鹅颈管长度，也一样能够达到增大炉容、延长煤粉停留时间的目的。还有一种就是增加一个缩口，加强分解炉的喷腾效应，加强煤与燃料的混合搅拌，延长煤粉停留时间。建议一般企业可以考虑增加鹅颈管的长度，比较易于操作。
某厂对分解炉鹅颈管改造后，增加长度52M，新增容积528M2，气体在分解炉内停留时间增加约6.2S，为无烟煤的燃烧提供了充足的空间与时间，对比前后无烟煤使用情况如下表：
表1.1
（4）、增加分解炉缩口尺寸，改善系统通风，优化头煤的燃烧环境。
2、对窑头燃烧器的改造：采用大推力节能型煤粉燃烧器，配套较低功率、高风压一次风机。降低入窑冷风，火焰集中有力，风煤混合均匀，着火时间短、燃尽率高。根据煤质不同，可灵活调节火焰形状。不只可以增强对煤质的适应能力，还可以极为有效的降低入窑煤耗。
3、改造篦冷机，加强冷却效果。可加长篦冷机的固定篦板，增加风机供风管道；一段更改新型篦板进行熟料冷却。加强操作员对篦冷机料层的控制调整，合适的料层可以尽可能的提高二次风温，从而提高无烟煤的燃烧环境温度，加快无烟煤的燃烧速度。
4、对原煤进厂及入窑煤粉质量的控制：严格控制进厂原煤的水分与发热量。适当降低煤粉出磨细度与水分，煤粉的燃尽时间正比于颗粒直径的二次方，根据无烟煤掺加量的增加，适当的降低煤粉细度及水分，可以有效的加快煤粉的起火速度。细度对无烟煤燃烧是至关重要的。合理地提高煤粉细度可以弥补因挥发分低带来的燃烧差异。对于无烟煤使用比例较大的生产企业，建议煤粉细度控制在1.5%以下，水分小于1.5%。对具备条件的生产企业，建议窑头、窑尾煤粉质量按不同指标控制。无烟煤掺入量也可加以区分，适当增加窑尾无烟煤的掺入比例。
5、使用无烟煤燃烧催化剂，催化剂在煤粉燃烧过程中与碳粒子发生了氧化还原反应，降低无烟煤的着火温度100℃左右，加快了热量释放，相当于加快无烟煤的燃烧速度。经过生产实践，使用无烟煤催化剂，实现了全无烟煤煅烧。吨原煤使用催化剂成本48元，可使吨熟料用煤成本降低4.82元，年节约成本上百万元。
表1.2
6、对于无烟煤的选用也需要加以重视，可结合原煤资源供应进行调整。根据多厂实际经验，无烟煤挥发份低于4%，则对煤粉的燃烧时间有较大的影响，高于4%则能较好的适应高掺入量的无烟煤煅烧。无烟煤的质量按灰分含量划分。灰分不同，对燃烧的影响也不一样。应尽可能用灰分低的煤，这是因为灰分低的比灰分高的无烟煤有以下优点：发热值高，燃烧速度快，燃尽时间短；虽然单位质量的煤燃烧后的烟气量高，但由于热耗低，总的烟气量反而低；由于煤灰量小，对配料稳定性影响小；窑内结圈几率减少；虽然单价高，但由于总量低，加上运输、储存、粉磨的费用，其总费用反而低。对于烟煤的选用，也要以尽量的缩小与无烟煤的燃烧特性差异为目标。
某厂地方洗烟煤与无烟煤煤质对比如下：
表1.3
经过这样的配比生产后，再不断的进行工序调整，使得入窑无烟煤的掺入量稳定在80%以上。
