電站鍋爐機械未完全燃燒的熱損失分析方法探討

撰文/丁也 張遠

■830011 新疆維吾爾自治區特種設備檢驗研究院電站鍋爐檢驗所 新疆 烏魯木齊

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電站鍋爐機械未完全燃燒的熱損失分析方法探討

撰文/丁也 張遠

■830011 新疆維吾爾自治區特種設備檢驗研究院電站鍋爐檢驗所 新疆 烏魯木齊

摘要：對于需要進行煤碳燃燒的電站來講，鍋爐機械未完全燃燒問題的存在，將導致電站鍋爐燃燒的熱效率受到影響，繼而不利于電站實現能源的節能管理。因此，本文提出了一種因子分析模型，并且利用該模型對電站鍋爐機械未完全燃燒的熱損失分析，從而為提高電站鍋爐燃燒效率提供了一種有效工具。關鍵詞：電站鍋爐機械；未完全燃燒；熱損失；分析方法

隨著能源的日漸消耗，世界各國都開始號召企業進行節能減排。而對于熱電站來講，由于其是供熱鍋爐的耗能和排放大戶，所以首先需要加快自身的節能改造，從而更好的響應國家的政策號召。為了達成這一目的，電站開始尋求方法對鍋爐機械未完全燃燒的熱損失展開分析，以便通過實現鍋爐機械的節能改造達成企業的節能減排目標。

電站鍋爐機械未完全燃燒的熱損失概述

在電站鍋爐運行的過程中，會出現較多的未完全燃燒熱損失。而這些熱損失主要由化學未完全燃燒熱損失和機械未完全燃燒熱損失構成，容易導致鍋爐燃燒出現較多的能源浪費。降低不完全燃燒熱損失，則能有效提高鍋爐效率。在這些熱損失中，機械未完全燃燒熱損失的大小主要由機械設備的燃燒工況決定，所以可以反映出設備的工況好壞。而通過分析電站鍋爐機械未完全燃燒的熱損失，就能夠及時發現影響鍋爐運行工況的因素，繼而為鍋爐的設計和運行管理提供更多的依據。

電站鍋爐機械未完全燃燒的熱損失分析方法

a分析模型

在分析電站鍋爐機械的未完全燃燒熱損失時，需要建立相應的分析模型。具體來講，就是將可觀測并且能夠反映鍋爐運行工況的變量設定為xp，并且假定其依賴不可觀測隨機變量Fm，從而得到分析模型。其中，，是一個原始變量向量。，是模型的主因子向量，為因子載荷矩陣，aij為該矩陣中的元素，被稱之為因子載荷。使用該模型分析鍋爐未完全燃燒的熱損失時，需要進行因子載荷矩陣的求解。如果p=m，則說明原始變量與主因子的個數相等。所以，通常會選取特征值大于1因子數為空間維數，以便使m＜p。在分析鍋爐運行工況時，采取該模型只需要對幾個主因子進行分析，所以能夠找到影響機械未完全燃燒熱損失的主要因素。就目前來看，使用這種因子分析法分析鍋爐未完全燃燒的熱損失具有一定的直觀吸引力，但是同時也需要完成對原始數據的采集整理［1］。然而在分析實際問題時，往往難以得到準確卻全面的原始數據，所以也會導致分析的結果受到一定程度的影響。

b分析過程

利用因子分析法分析鍋爐機械的未完全燃燒熱損失，可以選取主蒸汽流量、排煙溫度、主蒸汽溫度、爐渣含碳量、主蒸汽壓力和煤粉細度等十七個變量。在采集和整理數據時，可以使用SPSS軟件包進行數據的分析和整理，并且利用該軟件進行因子分析。而通過分析可以發現，能夠利用五個主因子代替這十七個變量進行熱損失的分析，即溫度因子、鍋爐負荷因子、煤粉細度分子、燃盡因子和燃料特性因子，對全部變量的方差貢獻率分別可以達到30.1%、25.6%、12.8%、8.3%和5.6%，所以這些因子可以較好反映鍋爐的運行狀況。在溫度因子中，主蒸汽溫度、排煙溫度和再熱蒸汽溫度等變量都占有較大的荷載，所以該因子其實是由各溫度變量組成的。而鍋爐負荷因子由主蒸汽流量、主蒸汽壓力和排煙溫度等變量組成，煤粉細度因子主要由煤粉細度決定，相較于其他因子相對獨立。除此之外，燃盡因子主要由爐膛出口氧量、爐渣含碳量和飛灰含碳量構成，并且與這三個變量呈負相關性［2］。而燃料特性由燃料水分、燃料揮發分和燃料灰分等幾個變量組成，可以反映出燃料的特性。

c分析結果

通過使用因子分析法分析電站鍋爐機械未完全燃燒的熱損失可以發現，燃料燃盡因子除了與飛灰含量和爐渣含量有關，還與爐膛出口氧量有較大的負相關性。在爐膛出口氧量增大的情況下，鍋爐燃盡因子將隨之減小。所以，想要降低機械的未完全燃燒熱損失，還需要使鍋爐的氧量得到提高。而分析鍋爐的運行過程可以發現，鍋爐的設計為鍋爐全燃燒提供了充足空氣量，但是由于爐內空氣流動較差，所以氧氣無法充分參與煤的燃燒。因此，導致鍋爐產生未完全燃燒熱損失的原因其實是設備微觀缺氧［3］。想要進行這種情況的改善，還需要使鍋爐的二次風速得到提高，從而加強爐內的空氣流通。所以，在進行電站鍋爐結構的改造時，需要確保鍋爐爐膛的空氣流動強度。而參照鍋爐實際運行情況，采取因子分析法得到的分析結果與鍋爐實際運行情況相接近。通過提高鍋爐的二次風速，電站鍋爐機械未完全燃燒熱損失從3.6%降低導了1.5%。

結論

總而言之，使用因子分子法分析電站鍋爐機械未完全燃燒熱損失，可以找到導致熱損失產生的主要因素，繼而能夠為電站進行鍋爐燃燒的調整提供依據。所以，因子分析法可以被當成是提高鍋爐效率的分析工具，能夠在電站的鍋爐管理工作中得到有效的運用。

參考：

［1］王東風，劉千.面向燃燒優化的電站鍋爐爐膛參數光譜測量與場重建［J］.動力工程學報，2014，08：599-605.

［2］虞長達，趙鐵峰.電站鍋爐變氧量運行經濟性分析［J］.科技創新導報，2011，22：136-137.

［3］李永華，楊臥龍，常建剛.300MW鍋爐優化燃燒調整試驗研究［J］.電站系統工程，2010，06：7-9.

作者簡介：

丁也（1958.10—），男，漢族，湖南人，大學本科學歷，工程師，研究方向：電站鍋爐檢驗，技術改造。