淺談工業(yè)鍋爐熱效率損失及節(jié)能降耗

摘 要：本文就工業(yè)鍋爐熱效率損失及節(jié)能降耗進(jìn)行了探討，對(duì)熱效率中主要熱損失原因作了詳細(xì)的分析，并提出幾點(diǎn)有關(guān)中小型燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能改造的措施，以期能為解決工業(yè)鍋爐熱效率損失和節(jié)能降耗的問題提供一定的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：工業(yè)鍋爐；熱效率損失；節(jié)能降耗

中圖分類號(hào)：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 工業(yè)鍋爐的熱損失分析

過濾熱損失的存在對(duì)于企業(yè)鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性，經(jīng)濟(jì)性的提升具有重要的影響作用，為較大程度的降低其熱損失。需了解其熱損失類型和產(chǎn)生的機(jī)理。按性質(zhì)劃分，熱損失主要分為兩類，一類為完全燃燒的熱損失q4，另一類是未完全燃燒的熱損失q3。其中大部分的熱損失為機(jī)械未完全燃燒而造成多大熱損失，以及過濾排煙過程中所造成的熱損失，占總體鍋爐熱損失的90%以上。鍋爐排煙造成的損失，是因?yàn)槠錅囟雀哂谕饨绲臏囟人隆2在室內(nèi)燃爐的各類損失中，約占4%-8%，并且隨排煙溫度的升高而增加，其溫度每增加15℃-20℃時(shí)，q2便會(huì)增加約1%，也即鍋爐的熱效率相應(yīng)的降低約1%。機(jī)械不完全燃燒所造成的熱損失，是因?yàn)楹羞€未燃盡的碳所致的損失，一般情況下，應(yīng)用灰渣含碳量和飛灰含碳量的降低情況，對(duì)其熱損失進(jìn)行衡量。

1.1 基于排煙損失的q2分析

在理論上，煤中排煙造成的熱損失和排煙溫差、排煙空氣過剩的系數(shù)α相關(guān)，并且當(dāng)過剩的系數(shù)α和排煙溫差變大時(shí)，其熱損失也隨之增大。同時(shí)造成空氣系數(shù)α過大的原因在于一次風(fēng)量過大。

排煙溫度之所以會(huì)受到層燃鍋爐的影響，其主要的影響因素包括局部燃燒系統(tǒng)簡(jiǎn)單，燃燒工況不合理，風(fēng)量調(diào)節(jié)失控、鍋爐結(jié)構(gòu)、燃燒不完全，煤層的厚度不均和煤粉顆料不均等。

排煙溫度受煤粉爐影響的主要因素主要包括以下幾個(gè)：⑴由受熱面積的飛灰導(dǎo)致的受熱面的吸熱量下降，進(jìn)而致使傳熱下降，以及通過吹灰降低煤粉爐中空預(yù)器內(nèi)部的風(fēng)量。⑵空預(yù)器的傳熱量降低，提高排煙的溫度。在受熱面積的影響下，通常爐膛出口的溫度會(huì)保持在正常的狀態(tài)，但排煙溫度缺呈明顯升高的趨勢(shì)，其主要的原因主要是因省煤器和下管式的空預(yù)器所導(dǎo)致的。⑶由于系統(tǒng)漏風(fēng)所致不同的溫度效應(yīng)，對(duì)過剩系數(shù)α所產(chǎn)生的影響。由于制粉系統(tǒng)和爐膛存在的漏風(fēng)情況，致使排煙的溫度上升，并且如果爐膛漏風(fēng)的部位和爐底接近，便會(huì)促使傳熱降低。所以，可將其理解為漏風(fēng)所產(chǎn)生的綜合效應(yīng)，對(duì)于未產(chǎn)生漏風(fēng)時(shí)的排煙溫度，僅存在輕微的下降，或是無變化。同時(shí)漏風(fēng)的產(chǎn)生，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)室串風(fēng)、爐排、爐門不嚴(yán)、煙箱、煙道、煤斗、出渣門、吹灰器等想象的發(fā)生，進(jìn)而增大過剩系數(shù)α。⑷影響排煙溫度的另一因素，是因?yàn)楦黝惾紵绞綉?yīng)用的不同配風(fēng)方式，以提高燃燒的效率，盡可能的使燃料燃燒完全。例如在低負(fù)荷時(shí)，應(yīng)用集中燃燒的方式，可有效的減少以此風(fēng)速，通過對(duì)煤粉進(jìn)行濃淡分離區(qū)別，改變爐中切圓過小的問題，需要應(yīng)用上下層燃燒器的熱負(fù)荷比例相互配合的各類因素，可有效的促使排煙溫度降低。在鍋爐處于高負(fù)荷的運(yùn)行中時(shí)，因?yàn)槿紵行纳弦疲蚴菭t膛出口的溫度過高，也會(huì)導(dǎo)致排煙的溫度的上升，多為燃燒所致。另外，通過燃燒產(chǎn)生的煙氣總?cè)莘e和空氣過剩系數(shù)α具有一定的關(guān)系，會(huì)隨該系數(shù)的增大而增大。同時(shí)爐膛容積的負(fù)荷卻會(huì)隨α的增大而減小，其燃燒的時(shí)間越小，爐膛容積的熱負(fù)荷便會(huì)越大，并且爐膛中的壓力越大，其爐膛容積的熱負(fù)荷也會(huì)越大，同時(shí)風(fēng)量、風(fēng)速增加、煙氣流速、煙氣量增加和帶粉增加，致使?fàn)t內(nèi)的各項(xiàng)熱力特性的參數(shù)變大。

1.2 機(jī)械不完全燃燒所致的熱損失q4分析

在煤種一定的情況下，造成q4熱損失的因素為飛灰的含碳量，以及灰渣的含碳量，因此，通過降低爐渣和飛灰的含碳量，可有效的降低熱損失。影響飛灰含碳量的因素為煤粉爐。而影響灰渣含碳量的因素為火燃燒條件的改善，如風(fēng)量、熱風(fēng)溫度的提高，以及煤粉顆粒的大小、煤粉濃度和風(fēng)煤系數(shù)等，均會(huì)改善燃燒條件。如果煤的揮發(fā)分較高，但其著火溫度相對(duì)較低，并且其著火的距離較近，常會(huì)出現(xiàn)完全燃燒和燃燒過度的情況，并且很易產(chǎn)生結(jié)焦，對(duì)于揮發(fā)性較低的煤種，其燃燒的積極性和穩(wěn)定性均會(huì)下降，但如果增加揮發(fā)分，便會(huì)降低灰分的含碳量。同時(shí)，煤粉過于精細(xì)，其燃燒的時(shí)間會(huì)相對(duì)將少，飛灰中含有的可燃物含量也隨之減少，可促進(jìn)完全燃燒。 一般情況下，煤粉的精細(xì)度R90應(yīng)小于10%，因此，細(xì)度對(duì)于分會(huì)可燃物含量的影響并不大，當(dāng)若是R90大于15%時(shí)，飛灰的可燃物含量便會(huì)呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)。同時(shí)，煤粉的濃度會(huì)對(duì)著火的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，如果煤粉的濃度增加，著火便比較容易，尤其對(duì)于劣質(zhì)的煤種，其濃度的增加，對(duì)于著火極為有利。煤粉中煤粉濃度、一次風(fēng)量和氣流溫度的增加，對(duì)于著火的難易程度均有所影響，當(dāng)一次風(fēng)量達(dá)到300℃時(shí)，可將著火熱減少60%左右，但升高到400℃時(shí)，可將著火熱減少80%左右。在這這樣的條件下，對(duì)降低分會(huì)的含碳量，以及促進(jìn)穩(wěn)定的燃燒較為有利。

另一影響因素為空氣動(dòng)力場(chǎng)，具體因素包括均勻度、氧濃度分布和入爐的總量等，在實(shí)際的應(yīng)用中，通常將煙氣的含氧量保持在3.5%，當(dāng)空氣過剩系數(shù)α小于1.05時(shí)，以及含氧量處于1%時(shí)，可使其燃燒，屬于低氧燃燒，可有效的減少煙氣量和送風(fēng)量，并促使排煙量降低，以及降低金屬高溫氧化的發(fā)生概率。應(yīng)用穩(wěn)定的合理的工況，以及合理的分配一、二、三次風(fēng)的風(fēng)率、風(fēng)速和均勻性，可促進(jìn)燃燒的穩(wěn)定性，進(jìn)而有效的減少熱損失。但同時(shí)會(huì)對(duì)排煙量、排煙溫度、飛灰的含碳量影響較大，并根據(jù)時(shí)間證明，當(dāng)爐膛的負(fù)壓著增大時(shí)，飛灰的含碳量也會(huì)增大。

1.3 傳熱中存在的熱損失分析

水垢厚度影響的增加，通常會(huì)造成中小型鍋爐熱的效率下降。因此，需保證過剩系數(shù)的最佳值，才能將少燃料的浪費(fèi)，使其最大程度的燃燒完全，提升鍋爐燃燒的有效率。因?yàn)殄仩t處于高負(fù)荷運(yùn)行，或是增厚煤層、加快爐排的速度，均會(huì)導(dǎo)致灰渣含碳量的增加。同時(shí)鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，煤層的阻力不均勻并且過薄，會(huì)致使大量的空氣從煤層中的消失，最終造成燃燒不完全，致使灰渣的含碳量增加。但空氣量無論是大還是小，若是過剩系數(shù)過大，均會(huì)造成降低的火焰溫度，減緩燃燒的速度，致使傳熱量減少，并且增大煙氣量，排煙溫度隨之增加。

2 促進(jìn)節(jié)能降耗的措施分析

為達(dá)到節(jié)能降耗的目的，可采用以下措施。⑴將鍋爐的排煙溫度降低，進(jìn)而有效的減少漏風(fēng)所致的排煙量，采用合理的燃燒方式，能夠有效的將燃燒組織減少，以確保鍋爐的供水水質(zhì)，同時(shí)提升操作人員的操作水平，提升管理力度。⑵通過提升絕熱保溫技術(shù)，降低散熱損失。在散熱損失當(dāng)中，鍋爐所致的q2熱損失為最大，約為6%-20%，若是排煙的溫度降低到12℃-15℃時(shí)，可將熱損失降低約1%，為減少該類熱損失的發(fā)生，應(yīng)采取措施，減少或避免失熱面上的結(jié)灰、結(jié)渣和堵灰的現(xiàn)象。可改進(jìn)或增加鍋爐尾部的受熱面，將排煙的溫度降低。同時(shí)因灰渣的熱阻較大，因此，當(dāng)受熱面上結(jié)有1mm的會(huì)灰渣時(shí)，便需多損耗3%的燃料。因此，若是松散狀的結(jié)灰，應(yīng)定期進(jìn)行吹灰處理。⑶為避免鍋爐處于低負(fù)荷運(yùn)行，應(yīng)盡量避免起停。因?yàn)殄仩t處于低分低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其煙氣流數(shù)較低，很易形成結(jié)灰。排煙量的減少，關(guān)鍵在于沿程各煙道漏風(fēng)量的大小，以及空氣的過剩系數(shù)α。其中空氣的過剩系數(shù)不僅會(huì)對(duì)q2造成影響，并且會(huì)影響到爐內(nèi)燃燒的q4、q3。當(dāng)處于某種條件時(shí)，空氣過剩系數(shù)的降低，可降低q2，但q4、q3卻會(huì)增加，因此需保持較好的空氣過剩系數(shù)條件α，可促使q2+q3+q4之和為最小值。若是中小型的鏈條層燃爐，可通過對(duì)其爐內(nèi)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，改造其爐膛布置情況，燃燒方式，爐內(nèi)氣流組織，煤種等。例如可應(yīng)用合理的爐拱，促使?fàn)t膛后部的空氣過剩系數(shù)向前移，通過前后拱組成“喉口”，并將爐膛前的空氣過剩系數(shù)α和揮發(fā)分相混合，使可燃?xì)怏w燃燒充分，同時(shí)因?yàn)楹蠊斑^長(zhǎng)過低，能夠有效降低燃料層給受熱面所造成的直接輻射，確保燃燒盡各階段的所需溫度能夠維持在一定的水平，減少由于機(jī)械不完全燃燒所造成的飛灰量和損失。另外還可應(yīng)用二次風(fēng)降低熱損失，將二次風(fēng)噴入爐排上方的爐墻中，可有效的增強(qiáng)爐中氣流的混合和擾動(dòng)，促使燃料能夠及時(shí)的著火，充分燃燒未燃盡的顆粒，并有效的減少氣體飛灰中不完全燃燒所致的熱損失。應(yīng)用鏈條爐的分層燃燒技術(shù)，能夠促進(jìn)煤粉顆粒的平均分布，增大燃燒時(shí)的燃燒面積，提升其熱強(qiáng)度，對(duì)于著火性能和燃燒性能具有較好的改善作用，并促進(jìn)燃料的充分燃燒，減少煤爐渣中的含碳量。同時(shí)，還可將鏈條爐改為沸騰爐，具有高燃燒強(qiáng)度，較好傳熱效果的特點(diǎn)，并且適應(yīng)范圍較廣，脫硫效果佳，能夠降低空氣污染，并且能夠有效的解決鏈條爐中高耗煤量、熱效率低等問題。

結(jié)語

綜上所述，工業(yè)鍋爐用途廣，數(shù)量多，燃料消耗量大。但是其在實(shí)際運(yùn)行中，熱效率一般都很低，造成的燃料和大氣污染非常嚴(yán)重。為了解決工業(yè)鍋爐熱效率損失低下以及污染嚴(yán)重的問題，就要采取有利于工業(yè)鍋爐減少熱損失，提高鍋爐熱效率的措施加以技術(shù)改造，從而促使鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]王小聰，倪進(jìn)飛，馬括，盧忠銘.燃煤工業(yè)鍋爐熱效率測(cè)試及分析[J].節(jié)能，2010（09）.

[2]亓海峰.工業(yè)鍋爐水處理檢驗(yàn)節(jié)能淺析[J].第三次全國(guó)鍋爐水（介）質(zhì)處理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文匯編，2013.