影響熱水鍋爐爐膛出口煙溫的因素分析
如果對熱水鍋爐的爐膛傳熱進行分析，可以把這些基本公式以及實際執行經驗，有如下一些因素會對熱水鍋爐爐膛出口煙溫有明顯的影響：
①熱水鍋爐燃燒器型式及佈置位置。熱水鍋爐燃
燒器型式不同和佈置在爐膛中的位置不同將會明顯地改變爐內火焰中心的位置。例如，擺動式直流燃燒器一、二次風噴嘴上下襬動20℃時，火焰中心的高度將變化
1.5~2.5m。當火焰中心提高時，一般的擺動器上下襬動幅度約 20~30℃，這是爐膛出口煙溫可增加或降低110~140℃。
對於多層佈置的熱水鍋爐旋流式燃燒器，改變上下各排的燃燒器的熱功率，也能使火焰中心太高和降低，從而改變爐膛出口煙溫。例如，一臺2000t/h燃
用褐煤的熱水鍋爐，當最上一層燃燒器的熱功率減到額定功率的40%時，熱水鍋爐的爐膛出口溫度由原來的989℃降低到952℃。
②熱水鍋爐受熱面的多少。顯然爐膛輻射受熱面增加，將使爐膛出口煙溫降低。
爐膛的高度，ddl為爐膛橫截面的平均當量直徑。在同樣的爐膛容積和爐膛面積時，H/ddl越大，f值越大，即熱水鍋爐爐膛的當量直徑越小(或爐膛橫截面
積越小)，爐壁面積越大。佈置雙面露光水冷壁也可以提高形狀係數。
220t/h燃油熱水鍋爐的爐膛容積熱負荷與形狀係數和爐膛出口溫度的關係。在相同的燃油熱水鍋爐爐膛容積熱負荷qv的條件下，改變燃油熱水鍋爐爐膛的形狀係數，可以計算出不同的燃油熱水鍋爐
爐膛出口煙溫。qv不變時，隨著形狀係數的增加，燃油熱水鍋爐的爐膛出口煙溫不斷降低。中國的研究人員對一些75t/h的中壓煤粉熱水鍋爐、220t
/h的高壓煤粉爐及420t/h的超高壓煤粉熱水鍋爐進行傳熱實驗時也發現，熱水鍋爐爐內溫度場的分佈與熱水鍋爐爐膛的幾何特性H/ddl有明顯的關係。
熱水鍋爐的爐膛形狀對爐膛黑度也有一定的影響。形狀係數大爐膛。有效輻射層厚度較小，因而火焰的黑度和爐膛黑度也較小。這樣必然降低火焰的輻射能力，
使熱水鍋爐爐膛出口溫度提高。在實用的室燃爐爐膛中，熱水鍋爐爐膛形狀的變化有限，有效輻射層厚度的變化一般不超過20%，由此而引起的爐膛黑度的變化亦
不超過3%，所以對爐膛出口煙溫的影響很小。但當有效輻射層厚度減小時，會使爐膛面積及相應的有效輻射面積成正比的增加，從而使受熱面的吸熱量增加，爐膛
出口煙溫降低。
層燃熱水鍋爐爐膛形狀的變化範圍比較大，有效輻射層厚度的變化遠超過20%，熱水鍋爐的爐膛黑度的變化約在50%左右。這對熱水鍋爐爐膛傳熱有著顯著
的影響，特別是燃用劣質煤、採用低而長的後拱時，爐膛形狀複雜，大大的降低了爐膛的傳熱能力，提高了爐膛出口煙溫。但是，層燃爐的形狀變化，往往著重於改
善燃料的著火和燃盡等燃燒工況的需要。
總之，爐膛形狀對爐膛傳熱過程是有著影響的，而且主要反映在對爐內溫度場的影響上。
在實際執行條件下，許多因素都會偏離熱水鍋爐的設計工況，這對鍋爐爐內的傳熱和爐膛出口煙溫會有很大的影響。
④受熱面結渣和積灰程度的變化。在燃用固體燃料以及重油等液體燃料時，爐膛的水冷壁管外表面發生結渣或積灰現象是不可避免的。而且積灰或結渣執行工況
的變化，其嚴重程度也有所不同。例如，熱水鍋爐執行過程中由於煤的可磨性係數的變化或制粉系統熱平衡狀態的不同均會改變送入熱水鍋爐爐膛中煤粉細度，當煤
粉細度增加時，煤粉顆粒變粗，煤粉在爐膛內的燃盡時間相對增加，而大粒度未及時燃盡的煤粉很容易被拋到煙氣流速較低的爐壁上。如果這些顆粒的灰呈粘性狀
態，則必然會附到受熱面上，並逐漸發展成大的渣快。因此，過粗的煤粉加劇了結渣的程度，惡化了熱水鍋爐爐內的傳熱過程，造成熱水鍋爐爐膛出口煙溫的升高。
又如，熱水鍋爐在執行過程中一次風風溫的變化會改變煤粉火焰的著火距離。一次風溫提高，煤粉著火提前，著火距離縮短，使燃燒器出口附近的燃燒強度增
加;火焰溫度升高，容易造成燃燒器區域受熱面的結渣。熱水鍋爐燃燒器區受熱面的結渣不僅影響到受熱面的傳熱能力，引起爐膛出口煙溫的升高;更為嚴重的是可
能燒壞燃燒器，影響到爐內空氣動力場，致使火焰中心偏斜。若一次風氣流形成一股撲壁氣流時，那末爐膛內的結渣現象更加嚴重。
特別需要強調的是，熱水鍋爐受熱面的結渣汙染和傳熱過程相互作用是一個不穩定的過程。受熱面汙染後，熱水鍋爐爐內傳熱過程減弱，爐膛的煙氣溫度水平提
高，從而使更多的灰粒處於粘性狀態。更容易在受熱面上結渣，加劇了受熱面的汙染。這個過程在爐膛中很難達到平衡狀態。因此，爐膛出口煙溫不斷升高，嚴重地
危及熱水鍋爐機組的經濟安全執行。
⑤鍋爐負荷變化。執行中鍋爐負荷的變化會引起燃料消耗量的變化，熱水鍋爐爐內火焰的溫度場的形態和數值也將隨之而變。爐內溫度場的變化必然導致爐內輻
射換熱量的改變。但是熱水鍋爐爐內輻射換熱量的變化幅度並不等同於燃料量的變化幅度。根據試驗，鍋爐負荷從半負荷狀態變化到額定負荷時，負荷增加
100%，爐內火焰平均溫度增加約200℃，爐內輻射換熱量增加70%左右。這說明爐內輻射換熱量的變化率小於鍋爐負荷的變化率。所以，當熱水鍋爐負荷增
加時，爐膛出口煙焓必然增加，爐膛出口煙溫升高。
⑥過量空氣係數的變化。過量空氣係數的變化對爐內溫度場的影響是很顯著的，其原因主要基於下述幾個方面：
過量空氣係數增加，送入熱水鍋爐爐內的吸熱介質增多，煙氣的熱容量增大，火焰中心的溫度水平下降，火焰中心的位置上移。如果過量空氣係數a1增加較
多，送入爐膛的空氣被加熱到火焰的溫度所吸收熱熱量大於因爐內煙氣平均溫度的降低而減少的輻射換熱量，那麼，爐膛出口煙溫下降。如果a1過小，則爐膛出口
煙溫上升。上述分析是限制在熱量的燃燒處於正常工況，即a1的變化不致於造成燃料的不完全燃燒，否則情況將更加複雜。
過量空氣係數的變化還會改變灰渣的物理特性，因為一些煤種的灰熔點與煙氣的“氣氛”有關，在氧化性氣氛中灰熔點比在還原性氣氛中低。當a1增加時，熱
水鍋爐燃燒器附近煙氣的氧化性氣氛增加，灰熔點降低，燃燒器附近受熱面結渣現象趨於嚴重，從而導致爐膛出口煙溫的升高。
熱水鍋爐執行時，爐膛負壓的變化，爐膛漏風量改變也會引起爐膛出口過量空氣係數的變化。熱水鍋爐爐膛負壓過大，爐膛漏風嚴重，a1增加。這些漏入爐膛
中的冷空氣對燃燒毫無幫助，只能降低爐膛的溫度水平，削弱輻射傳熱過程，造成熱水鍋爐爐膛出口煙溫的升高。所以，鍋爐執行時應保持適當的爐膛負壓，減少鍋
爐漏風。
⑦煙氣再迴圈。部分煙氣送入爐膛後可以改變了煙氣平均熱量，降低爐膛煙氣的平均溫度，改變熱水鍋爐爐膛受熱面的熱負荷，控制熱水鍋爐爐膛出口煙溫。再
迴圈煙氣送入熱水鍋爐爐膛的位置不同，在迴圈煙氣量不同，對熱水鍋爐爐膛出口煙溫的影響也不同。因此，煙氣再迴圈工況的改變常用來作為調節熱水鍋爐引數的手段。
影響熱水鍋爐爐膛出口煙溫的因素分析
如果對熱水鍋爐的爐膛傳熱進行分析，可以把這些基本公式以及實際執行經驗，有如下一些因素會對熱水鍋爐爐膛出口煙溫有明顯的影響：
①熱水鍋爐燃燒器型式及佈置位置。熱水鍋爐燃
燒器型式不同和佈置在爐膛中的位置不同將會明顯地改變爐內火焰中心的位置。例如，擺動式直流燃燒器一、二次風噴嘴上下襬動20℃時，火焰中心的高度將變化
1.5~2.5m。當火焰中心提高時，一般的擺動器上下襬動幅度約 20~30℃，這是爐膛出口煙溫可增加或降低110~140℃。
對於多層佈置的熱水鍋爐旋流式燃燒器，改變上下各排的燃燒器的熱功率，也能使火焰中心太高和降低，從而改變爐膛出口煙溫。例如，一臺2000t/h燃
用褐煤的熱水鍋爐，當最上一層燃燒器的熱功率減到額定功率的40%時，熱水鍋爐的爐膛出口溫度由原來的989℃降低到952℃。
②熱水鍋爐受熱面的多少。顯然爐膛輻射受熱面增加，將使爐膛出口煙溫降低。
爐膛的高度，ddl為爐膛橫截面的平均當量直徑。在同樣的爐膛容積和爐膛面積時，H/ddl越大，f值越大，即熱水鍋爐爐膛的當量直徑越小(或爐膛橫截面
積越小)，爐壁面積越大。佈置雙面露光水冷壁也可以提高形狀係數。
220t/h燃油熱水鍋爐的爐膛容積熱負荷與形狀係數和爐膛出口溫度的關係。在相同的燃油熱水鍋爐爐膛容積熱負荷qv的條件下，改變燃油熱水鍋爐爐膛的形狀係數，可以計算出不同的燃油熱水鍋爐
爐膛出口煙溫。qv不變時，隨著形狀係數的增加，燃油熱水鍋爐的爐膛出口煙溫不斷降低。中國的研究人員對一些75t/h的中壓煤粉熱水鍋爐、220t
/h的高壓煤粉爐及420t/h的超高壓煤粉熱水鍋爐進行傳熱實驗時也發現，熱水鍋爐爐內溫度場的分佈與熱水鍋爐爐膛的幾何特性H/ddl有明顯的關係。
熱水鍋爐的爐膛形狀對爐膛黑度也有一定的影響。形狀係數大爐膛。有效輻射層厚度較小，因而火焰的黑度和爐膛黑度也較小。這樣必然降低火焰的輻射能力，
使熱水鍋爐爐膛出口溫度提高。在實用的室燃爐爐膛中，熱水鍋爐爐膛形狀的變化有限，有效輻射層厚度的變化一般不超過20%，由此而引起的爐膛黑度的變化亦
不超過3%，所以對爐膛出口煙溫的影響很小。但當有效輻射層厚度減小時，會使爐膛面積及相應的有效輻射面積成正比的增加，從而使受熱面的吸熱量增加，爐膛
出口煙溫降低。
層燃熱水鍋爐爐膛形狀的變化範圍比較大，有效輻射層厚度的變化遠超過20%，熱水鍋爐的爐膛黑度的變化約在50%左右。這對熱水鍋爐爐膛傳熱有著顯著
的影響，特別是燃用劣質煤、採用低而長的後拱時，爐膛形狀複雜，大大的降低了爐膛的傳熱能力，提高了爐膛出口煙溫。但是，層燃爐的形狀變化，往往著重於改
善燃料的著火和燃盡等燃燒工況的需要。
總之，爐膛形狀對爐膛傳熱過程是有著影響的，而且主要反映在對爐內溫度場的影響上。
在實際執行條件下，許多因素都會偏離熱水鍋爐的設計工況，這對鍋爐爐內的傳熱和爐膛出口煙溫會有很大的影響。
④受熱面結渣和積灰程度的變化。在燃用固體燃料以及重油等液體燃料時，爐膛的水冷壁管外表面發生結渣或積灰現象是不可避免的。而且積灰或結渣執行工況
的變化，其嚴重程度也有所不同。例如，熱水鍋爐執行過程中由於煤的可磨性係數的變化或制粉系統熱平衡狀態的不同均會改變送入熱水鍋爐爐膛中煤粉細度，當煤
粉細度增加時，煤粉顆粒變粗，煤粉在爐膛內的燃盡時間相對增加，而大粒度未及時燃盡的煤粉很容易被拋到煙氣流速較低的爐壁上。如果這些顆粒的灰呈粘性狀
態，則必然會附到受熱面上，並逐漸發展成大的渣快。因此，過粗的煤粉加劇了結渣的程度，惡化了熱水鍋爐爐內的傳熱過程，造成熱水鍋爐爐膛出口煙溫的升高。
又如，熱水鍋爐在執行過程中一次風風溫的變化會改變煤粉火焰的著火距離。一次風溫提高，煤粉著火提前，著火距離縮短，使燃燒器出口附近的燃燒強度增
加;火焰溫度升高，容易造成燃燒器區域受熱面的結渣。熱水鍋爐燃燒器區受熱面的結渣不僅影響到受熱面的傳熱能力，引起爐膛出口煙溫的升高;更為嚴重的是可
能燒壞燃燒器，影響到爐內空氣動力場，致使火焰中心偏斜。若一次風氣流形成一股撲壁氣流時，那末爐膛內的結渣現象更加嚴重。
特別需要強調的是，熱水鍋爐受熱面的結渣汙染和傳熱過程相互作用是一個不穩定的過程。受熱面汙染後，熱水鍋爐爐內傳熱過程減弱，爐膛的煙氣溫度水平提
高，從而使更多的灰粒處於粘性狀態。更容易在受熱面上結渣，加劇了受熱面的汙染。這個過程在爐膛中很難達到平衡狀態。因此，爐膛出口煙溫不斷升高，嚴重地
危及熱水鍋爐機組的經濟安全執行。
⑤鍋爐負荷變化。執行中鍋爐負荷的變化會引起燃料消耗量的變化，熱水鍋爐爐內火焰的溫度場的形態和數值也將隨之而變。爐內溫度場的變化必然導致爐內輻
射換熱量的改變。但是熱水鍋爐爐內輻射換熱量的變化幅度並不等同於燃料量的變化幅度。根據試驗，鍋爐負荷從半負荷狀態變化到額定負荷時，負荷增加
100%，爐內火焰平均溫度增加約200℃，爐內輻射換熱量增加70%左右。這說明爐內輻射換熱量的變化率小於鍋爐負荷的變化率。所以，當熱水鍋爐負荷增
加時，爐膛出口煙焓必然增加，爐膛出口煙溫升高。
⑥過量空氣係數的變化。過量空氣係數的變化對爐內溫度場的影響是很顯著的，其原因主要基於下述幾個方面：
過量空氣係數增加，送入熱水鍋爐爐內的吸熱介質增多，煙氣的熱容量增大，火焰中心的溫度水平下降，火焰中心的位置上移。如果過量空氣係數a1增加較
多，送入爐膛的空氣被加熱到火焰的溫度所吸收熱熱量大於因爐內煙氣平均溫度的降低而減少的輻射換熱量，那麼，爐膛出口煙溫下降。如果a1過小，則爐膛出口
煙溫上升。上述分析是限制在熱量的燃燒處於正常工況，即a1的變化不致於造成燃料的不完全燃燒，否則情況將更加複雜。
過量空氣係數的變化還會改變灰渣的物理特性，因為一些煤種的灰熔點與煙氣的“氣氛”有關，在氧化性氣氛中灰熔點比在還原性氣氛中低。當a1增加時，熱
水鍋爐燃燒器附近煙氣的氧化性氣氛增加，灰熔點降低，燃燒器附近受熱面結渣現象趨於嚴重，從而導致爐膛出口煙溫的升高。
熱水鍋爐執行時，爐膛負壓的變化，爐膛漏風量改變也會引起爐膛出口過量空氣係數的變化。熱水鍋爐爐膛負壓過大，爐膛漏風嚴重，a1增加。這些漏入爐膛
中的冷空氣對燃燒毫無幫助，只能降低爐膛的溫度水平，削弱輻射傳熱過程，造成熱水鍋爐爐膛出口煙溫的升高。所以，鍋爐執行時應保持適當的爐膛負壓，減少鍋
爐漏風。
⑦煙氣再迴圈。部分煙氣送入爐膛後可以改變了煙氣平均熱量，降低爐膛煙氣的平均溫度，改變熱水鍋爐爐膛受熱面的熱負荷，控制熱水鍋爐爐膛出口煙溫。再
迴圈煙氣送入熱水鍋爐爐膛的位置不同，在迴圈煙氣量不同，對熱水鍋爐爐膛出口煙溫的影響也不同。因此，煙氣再迴圈工況的改變常用來作為調節熱水鍋爐引數的手段。