鍋爐熱效率測試的影響因素探析

陸馗樞

( 貴州省遵義市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測院，貴州 遵義 563000)

0 引言

循環(huán)流化床鍋爐的熱效率通常情況下只有65%～72%，熱效率低導(dǎo)致了資源的浪費，提高了經(jīng)濟成本，影響了循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展。為了更好的節(jié)約資源，降低經(jīng)濟投入，實現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展必須將循環(huán)流化床鍋爐的運行熱效率提高到80%或者更高。

1 影響循環(huán)流化床鍋爐熱效率的主要因素

鍋爐運行熱效率受到很多因素的影響，其中最主要的因素是鍋爐的機械沒有完全燃燒導(dǎo)致q4 的損失太高。一般在鍋爐的排渣和飛灰使鍋爐機械沒有完全燃燒，損失了過高的q4。通常情況下，燃燒正常的循環(huán)流化床鍋爐的爐渣含碳量在1.8%以下。但是飛灰的含碳量比較高，通常會達到30～50%。這就造成了鍋爐熱效率運行損失的q4 達到了10%以上甚至更高，進一步造成了鍋爐熱效率的運行效率降低。

q4 循環(huán)流化床鍋爐是如此之高，主要是由于無煙煤循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計無法適應(yīng)循環(huán)流床鍋爐，其存在高固定碳含量，低揮發(fā)分，高灰熔點，點火溫度低的特殊性質(zhì)，機械強度低的原煤粉碎機速率，熱穩(wěn)定性差，進入鍋爐內(nèi)加劇了沖進，增加細煤顆粒的數(shù)量。這些特征使燃料在爐內(nèi)燃燒時產(chǎn)生的溫度區(qū)域比較狹窄。燃料的燃燒率受到高溫的影響。低于燃料的燃燒溫度不再燃燒，產(chǎn)生了大量的細煤顆粒，不能排出燃燒爐外。

顯然，為了提高循環(huán)流化床鍋爐的熱效率，減少其他各種熱損失，突出解決粉煤灰燒的問題。因此，要提高燃燒效率使之達到允許的熱損失范圍。

循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，流化床燃燒，分級燃燒循環(huán)燃燒和微正壓燃燒特性，可以有效的燃用無煙煤。從實際出發(fā)，根據(jù)無煙煤燃燒特性，并采取適當措施，以進一步提高循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計，燃燒效率提高90%以上是可以做到的。

圖1 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)

2 提高燃燒效率的重要途徑

2.1 提高燃料在密相區(qū)的燃燒份額

在密集的區(qū)域，在額定條件下的燃料的燃燒鍋爐的煤量的比例來計算在密相區(qū)占燃料燃燒產(chǎn)生的份額。在其中密相區(qū)物料濃度大，熱存儲容量大，耐高溫和易于控制。在爐中燃燒的燃料的流化床，反應(yīng)強烈，大部分燃料中的停留時間長，燃燒效率高。因此，提高燃燒份額密集的地區(qū)，不僅減輕了負擔稀相區(qū)燃燒，還提供一個足夠大的熱量帶，使稀相區(qū)建立的高溫煙氣循環(huán)灰。加速粉煤灰(含有循環(huán)灰分)燃燒，使鍋爐的燃燒效率得到了很大程度上的提高。

根據(jù)爐內(nèi)燃燒份額的密集區(qū)而異，一般高達約50—60%的循環(huán)流化床鍋爐熱加熱表面也可以是更高的。

2.2 提高密相區(qū)氣化率

爐床的固體燃料在燃燒的同時仍存在的還原反應(yīng)。部分CO2會還原成CO(固體燃料的氣體)因為循環(huán)流化床的分級燃燒時，密相區(qū)的上部會產(chǎn)生濃厚的還原氣氛。CO 會通過稀相區(qū)，然后再與風混合，使其燃燒迅速，提高了爐膛內(nèi)的溫度。在燃燒時，產(chǎn)生的溫度通常保持在950℃到1000℃之間，相比進入稀相區(qū)前，要高了50℃到100℃，有效的提高了循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)倍率。CO 氣體的增加，間接的提高了密相區(qū)的燃燒份額，更加好的控制了密相區(qū)的熱平衡。

2.3 增大排渣量的份額

燃料中的灰份最終以爐渣和飛灰的形式排出爐外。爐渣中可燃物少，而飛灰中含碳量非常大。顯然，增大排渣占然灰分中的份額，也就是減少了可燃物排出總量，減少q4。

2.4 提高鍋爐循環(huán)倍率

在對鍋爐循環(huán)倍率的試驗中得知，鍋爐的燃燒效率會隨著循環(huán)倍率的提高而提高。分離器的分離效率會隨著循環(huán)倍率的提高而提高。

相當小的灰顆粒被截留下來參加循環(huán)燃燒。另一方面部分的材料的濃度在稀相來回運動，形成密相區(qū)域內(nèi)循環(huán)流動，產(chǎn)生循環(huán)倍率高爐內(nèi)的循環(huán)。大量均勻的熱量進入稀相區(qū)的溫度維持爐膛內(nèi)的溫度，降低爐中的溫度梯度。同時獲得更有效的燃料燃燒。顯然，循環(huán)比率有明顯的作用，提高了燃燒效率。

3 提高燃燒效率的技術(shù)措施

3.1 改進鍋爐燃燒結(jié)構(gòu)

3.1.1 密相區(qū)。鍋爐燃燒的重要區(qū)域之一是密相區(qū)。循環(huán)流化床鍋爐分級燃燒、燃燒份額、過量空氣系數(shù)、爐型特點等影響著密相區(qū)鍋爐燃燒布風板面積。為了減少粉煤灰的淘洗和冷渣，低倍率循環(huán)流化床鍋爐的比例增加，可以選擇較低的橫截面風。要盡量避免風速過高的循環(huán)倍率循環(huán)流化床鍋爐。采用高燃燒熱強度的橫截面是不適當?shù)摹Ｋ粌H降低了燃燒效率，甚至導(dǎo)致在該地區(qū)的產(chǎn)熱下降，影響鍋爐出力。高度相關(guān)的燃料密集的地區(qū)需要正常的化學反應(yīng)過程中，管加熱區(qū)以及平穩(wěn)過渡到稀相區(qū)。不應(yīng)過短，一般大于3 米。

3.1.2 稀相區(qū)。飛灰燃盡的重要影響區(qū)域是稀相區(qū)飛灰燃燒的程度。只有飛灰包括循環(huán)灰燃燒的十分充分，而且飛灰粒子的含碳量比設(shè)計q4 值要低，才能使飛灰得到充分的燃盡。

3.2 燃料選擇要合適，入爐煤粒徑要控制到位

如果飛灰含碳量一樣多，那灰分低的飛灰排出的可燃物的總量也比較低。對于固定碳而言，其含的碳值越高，燃燒就更難，那么燃燒的時間就要相對的更長。所以在煤質(zhì)選擇方面，要選擇固定碳含量高并且無煙煤碳化程度高的煤炭，這種煤炭還有揮發(fā)水分較低的優(yōu)勢。如果選擇不好的燃料，那么其在同樣的條件下載爐內(nèi)燃燒，也會產(chǎn)生含碳量量高的飛灰。所以在選擇燃料時，通常情況下其Ay 不應(yīng)該超過25%，要從實際出發(fā)，根據(jù)具體的情況來選擇燃料，而不是一味的選擇熱值高，灰分少的燃料。

3.3 減少外來影響

鍋爐燃燒效率會受到許多因素的影響，包括鍋爐超負荷和低負荷的運行、負荷運行時波動的頻繁次數(shù)過多等。如果熱電站主要以供熱為主，那鍋爐的燃燒效率厚道負荷運行的影響是避免不了的。所以要加強熱用戶的供熱調(diào)度，確保鍋爐運行的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

為了提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，促進循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展，必須堅定不移的提高鍋爐的熱效率。而提高鍋爐熱效率最有效的方法就是提高飛灰的燃盡程度，減少其他因素造成的q4值的損失。所以要創(chuàng)新鍋爐設(shè)計方法，提高煤炭選擇的多樣性，運用先進設(shè)備來操作循環(huán)流化床鍋爐。

［1］呂俊復(fù).循環(huán)流化床鍋爐運行與檢修［M］.中國水利水電出版社，2003

［2］王傳文.降低鍋爐排煙熱損失的措施［J］.萊鋼科技.2009(01)

［3］王富勇.循環(huán)流化床鍋爐的熱效率分析［J］.能源與環(huán)境.2005(03)