燃煤工業鍋爐熱效率測試及分析

【摘 要】 通過對同一結構的新舊工業鍋爐進行熱效率測試，計算出各項熱損失，分析了熱損失偏差產生的原因，并提出改進措施，為燃煤工業鍋爐的經濟運行與節能降耗提供指導。

【關鍵詞】 工業鍋爐 熱效率 測試分析 節能

目前，我國在用燃煤工業鍋爐的實際熱效率平均為60%～65%[1-2]，運行熱效率普通偏低，耗能高，浪費嚴重。剛投入運行的鍋爐，其熱效率測試結果能夠達到《鍋爐節能技術監督管理規程》（TSG G0002-2010）的要求，然而運行時間越長的燃煤工業鍋爐，熱效率明顯下降，多數達不到《工業鍋爐經濟運行》（GB/T 17954-2007）的要求，能源浪費嚴重[3]。積極開展工業鍋爐熱工測試工作，建立工業鍋爐的能效測試報告、能耗狀況記錄及節能改造技術資料的安全技術檔案，對指導經濟運行和節能降耗具有重要意義[4]。

本文以兩臺結構相同、但運行時間不同的DZL4-1.25-AII鍋爐為測試對象，對其進行能效測試。通過試驗數據，計算出測試工況下的熱效率，對兩臺鍋爐的各項熱損失進行了比較，并分析了產生的原因，提出了提高鍋爐熱效率的措施。

1 鍋爐概況

DZL4-1.25-AⅡ鍋爐為單鍋筒縱置式結構，自然循環水火管蒸汽鍋爐，爐膛燃燒產生的煙氣經過翼型煙道、爐前煙室、螺紋煙管、省煤器、除塵器、引風機、煙囪后排入大氣。兩臺鍋爐投入運行時間分別為1年和5年，記為1#、5#爐。表1為鍋爐的設計參數。所有試驗儀器（見表2）均在檢定（校準）有效期內，儀器狀態良好。測點布置如圖1所示。

表1 鍋爐設計參數

1.漏煤計量和取樣；2.煤計量和取樣；3.蒸汽壓力；4.給水流量；5.給水溫度；6.給水壓力；7.飛灰取樣；8.煙氣分析；9.排煙溫度；10.入爐冷空氣溫度；11.爐渣計量和取樣。

圖1 測點布置圖

表2 試驗設備

2 測試過程

測試方法和步驟依據《工業鍋爐能效測試與評價規則》（TSG G0003-2010）進行。在鍋爐熱工況穩定的情況下連續測試4h，每15min記數一次。1#和5#爐測試期間耗煤量分別為2064.4kg和2536.8kg。煤樣采集量分別為24.5kg、29.6kg。煤樣縮分后送化驗室分析，表3為兩臺爐的煤樣分析。爐渣、漏煤和飛灰等采集后也送化驗室分析。其他試驗數據現場測試。試驗結束時，鍋筒水位和煤斗的煤位與試驗開始時一致。測試期間給水壓力、蒸汽壓力、煙氣中O2、RO2和CO含量隨時間變化如表4所示。

表3 燃料元素分析（收到基）

表4 試驗數據表

大氣壓力平均值為101.40kPa，各項熱損失及測試計算結果匯總如表5、表6所示。

表5 各項熱損失匯總表

3 測試熱效率分析與改進措施

在測試工況下，兩臺鍋爐的測試熱效率（正平衡與反平衡平均值）分別為76.85%、63.00%。經過5年運行，在相同出力下，5#鍋爐的燃料消耗量大大增加，熱效率降低13個百分點，根據《工業鍋爐經濟運行》（GB/T 17954-2007）的要求，該鍋爐熱效率的合格指標應為76%，故沒有達到合格指標。

5#爐煙氣中含氧量高達14.3%，過量空氣系數3.1，排煙溫度192.3℃，排煙熱損失占15.61%。鍋爐定期檢驗報告提示，部分水冷壁積灰較厚，且煙管水垢較厚，影響到煙氣的傳熱效果，造成排煙溫度過高，故排煙熱損失高。固體不完全燃燒熱損失是由爐渣和飛灰等不完全燃燒造成的，通過化驗可知，爐渣含碳量22.34%，飛灰含碳量34.22%，爐渣和飛灰含碳量都過高，固體不完全燃燒熱損失q4占15.12%。

5#爐改進措施如下：（1）檢查爐門、看火孔、爐墻、煙道是否嚴密，出渣機是否有水封，從而減少漏風量，降低過量空氣系數；在省煤器后加裝氧量計，方便司爐人員調節配風量；（2）鍋爐運行時間年限較長，應在鍋爐檢修時清灰和除垢；加強鍋爐本體和管道保溫，對局部保溫破損的地方進行填補或更換；（3）調整煤層厚度和爐排速度，使煤與空氣充分混合并有足夠燃燒時間；（4）對入爐煤進行預處理，對大塊煤粉碎；在燃煤中加入適當的水分（含水量8%～10%）。

通過以上措施可以改善在用鍋爐的運行工況，有利于燃煤鍋爐的經濟運行與節能降耗。

參考文獻：

[1]王利梅，王善武.工業鍋爐行業工藝工作現狀與改進措施建議.工業鍋爐，2005（05）

[2]王建國，陸偉靜，劉慶玲.淺論工業蒸汽鍋爐節能降耗技術改造與應用.內蒙古環境保護，2005（02）

[3]劉平安，張曉東.略論工業鍋爐經濟運行與節能的途徑.節能技術，2008，26（3）

[4]張清林.提高中國燃煤工業鍋爐運行效率及節能措施研究.潔凈煤技術，2005（02）