提高工業鍋爐熱工效率的主要因素分析

聶明亮

摘 要： 工業鍋爐熱工效率對推動電力系統穩定安全運行具有重要意義，提升國內工業鍋爐熱工效率，能夠實現鍋爐運行過程中的高效、經濟、安全。然而，工業鍋爐的熱效率要提高，需要重視鍋爐運作過程中各個環節的熱效率提升。筆者根據在崗數年總結的經驗提出了提高工業鍋爐熱工效率的一些重要措施，以期為鍋爐管理及相關工作人員提供一定的參考。

關鍵詞：工業鍋爐 熱工效率 影響因素

中圖分類號：TK227 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）07-0289-01

引言

在發電廠中，工業鍋爐為整個發電運作過程提供了能源支柱，隨著社會的發展，用電量大幅上升，為了保障正常的供電和電網運作，提高工業鍋爐的熱工效率是重中之重。近年來伴隨工業鍋爐管理和效能評價等的一系列標準規范不斷推出并實施，我國大部分省市都開始定期對工業鍋爐熱工效率進行測試。對大量的測試結果進行分析，可以總結出，鍋爐熱工效率的主要影響因素是鍋爐運行狀況，因此，為了有效提高鍋爐的熱工效率，應當從減少鍋爐熱損失提高有效熱量的方面著手。

一、提高燃燒效率

鍋爐燃燒效率指的是鍋爐內燃料完全燃燒的程度[1]。為了提高鍋爐燃燒效率，需要將爐內的燃燒情況并組織好，使得燃料得以充分的燃燒，降低由于化學未完全燃燒及物理未完全燃燒而產生的損失。若是燃料燃燒不充分，則會導致損失的熱量值增大，大大降低了鍋爐的燃燒效率。為了讓燃料充分燃燒需要具備以下幾個條件：空氣量充足，燃料和空氣充分混合；爐膛溫度足夠高，燃料能夠迅速的進行燃燒反應；燃料在爐內應當有一定時間停留，便于燃料和氧氣能夠進行充分的燃燒反應。針對上述三個必要條件，可以分別采取如下措施來提高燃燒效率。

1.控制送風及風量

提升燃燒效率關鍵就是進行合理送風，在鍋爐內進行機械化燃燒的過程中，應當根據不同的燃燒過程其不同特點來合理的控制送風，這樣的措施能夠有效促進爐內燃燒。

2.控制爐膛中過量空氣系數

控制爐膛內的過量空氣系數能夠有效提高燃料的完全燃燒程度，降低熱損失。爐膛內過量空氣系數若是過高，則會導致爐膛內的溫度降低，同時也降低了燃料燃燒的速度，從而導致爐膛內氣體、固體不完全燃燒而增大損失，過量空氣系數過高主要表現在燃燒過程中黑煙濃烈、灰渣的含碳量較高，鍋爐內的燃料耗量也增加，出力下降。另一方面，若爐膛內的過量空氣系數過低也會影響燃料的燃燒效率，這通常是由可燃物所需氧氣量無法滿足而不能完全燃燒，也同樣造成爐膛內氣體、固體的不完全燃燒，增大了損失。可見，爐膛內的過量空氣系數應當控制在最佳狀態。

3.維持爐膛內溫度

維持爐膛內的較高溫度是促進燃料迅速燃燒的首要條件。通常情況下，層燃爐、燃氣爐等在正常的燃燒過程下爐膛內溫度達到900-1300℃，爐膛出口處煙溫也能達到800℃左右。爐膛燃燒過程中保持高溫主要有兩個目的，一是爐內高溫能夠提高燃燒反應的速度，降低不完全燃燒導致的損失；二是能夠提升輻射換熱強度。當燃用的燃料為劣質煤時，會導致爐內溫度明顯下降，這時，可以用耐火磚或是耐火混凝土將輻射受熱面遮擋一部分，可有效降低爐內的水冷程度；或者也可以利用空氣預熱器來將冷風預熱后再送入爐膛內，能有效提高入爐的熱量，不僅可以提高爐膛溫度，還可以有效降低排煙的溫度。

上文所提到的降低排煙溫度，也是提升工業鍋爐熱功效率的一個有效措施。當前大多數的工業鍋爐其排煙溫度都較高，這也是工業鍋爐熱工效率低下的主要影響因素之一。小型的鍋爐其排煙溫度每降低15-20攝氏度，大型的鍋爐每降低15攝氏度，鍋爐的熱工效率都可以增加1%，因此，鍋爐管理工作人員等應當設法將煙氣余熱回收，并降低排煙溫度，這一措施能夠有效的減少排煙的熱損失、節約燃料、提高燃燒效率。

二、保持鍋爐的額定負荷

鍋爐保持在額定負荷連續穩定運行時，其熱效率最高[1]。鍋爐負荷的變化對于燃燒過程會造成很大程度的影響，當鍋爐運行時處于超負荷狀態時，爐內燃料量不得不隨之增加，導致煤層加厚、爐排的速度加快，這就要求送風量也必須增加才能夠滿足鍋爐超負荷運行的需要，但這一過程加劇了固體不完全燃燒造成的熱損失，另外，由于送風量增加，煙氣在爐膛內停留的時間較短，部分可燃氣體還未來得及燃燒就會隨著煙氣排出，這一過程加劇了氣體不完全燃燒而造成的熱損失。同時，鍋爐在超負荷運行的過程中，由于煤層加厚，爐內的溫度升高，排煙溫度也隨之增高，排煙熱損失也隨之增大。

當鍋爐運行負荷低于額定負荷時，燃煤量應當減少，爐內的溫度也隨之降低，燃燒工況較差，不完全燃燒導致的損失也增大。例如，在鍋爐負荷只有額定負荷的一半時，爐內溫度大幅降低，難以維持爐膛內燃料進行穩定燃燒。另外，鍋爐在低負荷運行時，散熱損失會相應的增加。可見，不論是鍋爐超負荷運行還是低負荷運行，都會影響鍋爐的熱效率，因此，應當保持鍋爐的額定負荷且在這一狀態下連續穩定運行，這就要求鍋爐在購置過程中，不需要按照最大熱負荷來確定總容量，可以根據平均熱負荷來確定。此外，采用蒸汽蓄熱器來調節用熱高峰，可以減少鍋爐房內總的安裝容量，節約基建投資成本，避免出現較大負荷的鍋爐低負荷運轉和小負荷鍋爐超負荷運作現象。

三、鍋爐給水的軟化處理及凝結水回收

提高工業鍋爐熱工效率的一大措施是重視鍋爐給水軟化處理及凝結水回收，原水含有各類雜質及結垢物質，若水質處理不當可能會導致鍋爐結垢，由于水垢具有較低的導熱系數，若鍋爐受熱面結垢，熱阻增大，鍋爐出力會下降，煤耗會增加，因此而影響了鍋爐熱效率。根據試驗所得結果，鍋爐受熱面若結1mm水垢，燃燒過程的熱損失率達到2%-3%，而鍋爐的結垢越厚，則燃料損失越多。然而，當前許多鍋爐管理工作人員并未恰當的處理水，或是根本不會處理，導致鍋爐受熱面的水垢越來越厚，大大降低了鍋爐的熱效率，同時導致鍋爐管壁的溫度升高，許用應力降低，容易發生爆炸事故，嚴重影響鍋爐的安全運行。因此，各工業鍋爐使用單位，應當普及鍋爐的水處理及其技術，對鍋爐給水應當進行嚴格監督和化驗，保證給水各項指標都符合要求，才能有效保障鍋爐運行過程中的高效、經濟、安全。

另一方面，重視凝結水回收，能夠有效防止凝結水造成的損失，實現鍋爐節能的最終目的。凝結水回收不僅能夠減少鍋爐給水時所需的給水量，也能減輕水處理系統負荷，提高鍋爐的給水溫度。根據試驗，鍋爐給水每提高6℃，能夠節省燃料1%，可見，凝結水回收對提升鍋爐的熱工效率具有重要意義。

四、加強鍋爐保溫

由于鍋爐的爐墻、管道系統等的溫度都高于鍋爐房內空氣溫度，因此，爐墻及管道系統中部分熱量會以輻射以及對流的方式向其周圍空氣流散，這就形成了散熱損失。爐膛散熱不僅會造成散熱損失，還會使爐膛內溫度降低，影響燃料燃燒。因此，應當采用保溫效能較好的保溫材料來加強鍋爐其爐墻以及管道的保溫性能，以減少散熱損失，有效提高鍋爐的熱效率。

五、結束語

要提高工業鍋爐的熱工效率需要從鍋爐運行的各個環節著手進行控制，降低每個環節的熱損失、提升每個環節的熱效率，才能實現總體的熱工效率的提升。操作運行人員應當對鍋爐運行進行合理適當的調整，提高鍋爐的運行效率，通過控制合適的燃料種類、不同負荷情況下的不同需求，嚴格控制溫度、壓力以及水位等參數，同時對鍋爐運行時的排煙溫度、灰渣含碳量等等參數進行嚴格控制，分析點火、升壓等等各種操作所需程序，合理進行燃料投入，合理控制送風量，最大限度降低熱損失，提高運行效率。只要完善各項工作，在工作中認真細心，考慮周全，就能有效的提升工業鍋爐熱工效率，推進工業的發展。

參考文獻

[1]沈美華，石斌.提高工業鍋爐熱工效率的主要因素分析[J].化學工程與裝備，2012-05-15.

[2]劉林.鍋爐的能效評價與影響因素分析[D].山東大學，2012-05-20.

[3]趙軍明.廣州市工業鍋爐能耗分析與節能技術研究[D].華南理工大學，2010-10-01.

[4]張華.基于分形與時間序列理論的鍋爐熱工參數動態特性分析及其控制[D].大連理工大學，2013-11-08