影響燃煤鍋爐熱效率的原因分析

于水清

摘 要：提高燃煤鍋爐熱效率不僅對高效利用能源具有重要意義，而且有助于達到節(jié)能與環(huán)保的要求。要想燃煤鍋爐達到最佳的運行方式，則必須找出制約鍋爐運行的關(guān)鍵因素并加以整改。本文通過分析影響鍋爐熱效率的各種因素，分析了提高燃煤鍋爐熱效率的具體措施。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐；熱效率；排煙熱損失

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.223

1 概述

燃煤鍋爐是一種常見的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，在現(xiàn)代企業(yè)中的地位舉足輕重。鍋爐熱效率的高低直接影響鍋爐的運行成本，其為判斷鍋爐運行狀況好壞的重要性能指標。所以有必要對鍋爐的熱效率進行認真的分析，為鍋爐在日常運行中有效降低成本、節(jié)約能源提供參考。

鍋爐燃燒系統(tǒng)通常由制粉及送粉系統(tǒng)、煙風系統(tǒng)、點火系統(tǒng)及渣油和燃氣系統(tǒng)組成。鍋爐正常運行時，根據(jù)能量守恒定律，進入鍋爐的總熱量應(yīng)當?shù)扔阱仩t送出的總熱量。由于進入鍋爐內(nèi)的燃料不會全部燃燒放熱，而且產(chǎn)生的蒸汽也不會吸收爐內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的全部熱量，這樣運行中的鍋爐輸出的熱量由有效利用熱和各項熱損失兩個方面組成。其中，鍋爐產(chǎn)生蒸汽和加熱蒸汽所用的熱量為有效利用熱，各項熱損失則為燃燒和傳熱過程中以不同方式損失的熱量。先前的研究已經(jīng)表明，在影響鍋爐熱損失的各種原因中，排煙損失和機械不完全燃燒是燃煤鍋爐的各項熱損失當中所占比例最大的兩項，分別占鍋爐全部輸入熱量的7%～8%和1%～2%。化學不完全燃燒損失、散熱損失、灰渣物理熱損失只占很少份額。所以控制排煙損失、機械不完全燃燒的損失量應(yīng)為研究鍋爐熱效率時的重點。

2 排煙損失和機械不完全燃燒

排煙損失為煙氣離開鍋爐排入大氣所帶走的熱量損失，排煙量和排煙溫度為影響排煙損失的主要因素，這兩者都與熱損失成正比例的關(guān)系。實際運行數(shù)據(jù)表明，鍋爐燃燒過程中如果火焰中心偏高，燃料種類選擇不合適及受熱面漏風等因素都會導(dǎo)致排煙溫度過高。導(dǎo)致排煙量增加的主要因素包括燃料過濕、爐膛出口過量空氣系數(shù)過高、制粉系統(tǒng)漏風、爐膛漏風、煙道漏風等。另外，若吹灰不及時，鍋爐的爐膛、煙道、過熱器、省煤器及空氣預(yù)熱器等受熱面結(jié)渣和積灰嚴重導(dǎo)致傳熱效率下降，也會明顯提高排煙溫度和排煙量。

不合適的煤粉細度為導(dǎo)致機械不完全燃燒的損失的主要原因。如果煤粉的細度比較大而燃燒配風較小的話，煤粉燃燒不完全，飛灰中的可燃物含量增加，機械不完全燃燒的熱損失就會增大。另一方面，如果煤粉的細度太小，雖然有助于燃料完全燃燒，但是容易導(dǎo)致受熱面積灰和結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生，若吹灰不及時就會明顯加大傳熱溫差力，從而降低鍋爐的熱效率。此外過小的煤粉細度不僅會增加制粉系統(tǒng)的電耗，而且會減短磨煤機的檢修周期和增大廢料量，從而對鍋爐的長周期運行產(chǎn)生不良影響。

3 提高熱效率的措施

通過上文的分析可以看出看，導(dǎo)致排煙熱損失和機械不完全燃燒熱損失的原因復(fù)雜，而且相互耦合在一起。實際運行經(jīng)驗表明選擇合適的排煙溫度和過量空氣系數(shù)，加強燃燒過程的控制和鍋爐裝置的維護工作是降低這兩種熱損失的重要手段。

3.1 調(diào)整燃煤鍋爐的排煙溫度

鍋爐在運行過程中，如果選擇較低的排煙溫度可以降低鍋爐排煙熱損失，對于節(jié)省運行費用和提高鍋爐熱效率有積極的影響。尤其在大中容量鍋爐中，燃料消耗量大，出于經(jīng)濟方面的考慮，煙道受熱面的傳熱溫壓設(shè)計的較小，通常選取較低的排煙溫度。然而較低的排煙溫度會使得煙氣和工質(zhì)的傳熱溫壓減小，為了保證產(chǎn)出合格的蒸汽就需增大傳熱面積，增大金屬消耗和設(shè)備的初投資。另外，確定合理的排煙溫度還要考慮低溫受熱面工作的安全性。較低的排煙溫度會使得低溫受熱面煙氣側(cè)的水蒸氣和三氧化硫凝結(jié)形成硫酸，腐蝕金屬材料，也會促使沉積在煙道上的疏松灰水泥化，不僅增大了傳熱熱阻，而且會增大煙氣的流動阻力，嚴重會導(dǎo)致引風機壓頭不足而被迫減少鍋爐出力，從而降低鍋爐的經(jīng)濟指標。此外，出于環(huán)保的需要，為了減少灰塵的排放量，大型燃煤鍋爐通常在尾部煙道后安裝除塵器。較低的排煙溫度會導(dǎo)致電除塵器和布袋除塵器運行異常，不僅會降低除塵效率，而且危及鍋爐的安全運行。

3.2 選擇合理的過量空氣系數(shù)

保證燃料穩(wěn)定燃燒、減少鍋爐的排煙熱損失及機械不完全燃燒是過量空氣系數(shù)的選取的基本原則。對于燃煤鍋爐來說，由于它的燃料的著火和燃盡過程比較困難，提供較大量的過熱空氣系數(shù)可以有效幫助燃煤燃盡，提高鍋爐的熱效率，所以燃煤鍋爐中的過量空氣系數(shù)通常較大。過大的過量空氣系數(shù)雖然會在一定范圍內(nèi)可以明顯減少機械不完全燃燒熱損失，但會增加排煙量和降低排煙溫度從而增加排煙熱損失，如果的增加量大于減少量，就會減少鍋爐的熱效率。此外對于采用了SNCR（非選擇性還原脫硝）技術(shù)的燃煤鍋爐，為了保證爐膛內(nèi)不同的燃燒區(qū)域溫度控制在900℃和1100℃的最佳燃燒溫度范圍內(nèi)，應(yīng)根據(jù)實際的運行情況，合理調(diào)配的一次風、二次風、ROFA風和SOFA風，在滿足達到較高脫硝效率的情況下，選擇對鍋爐機組熱損失最小、效率最高的過量空氣系數(shù)。

4 結(jié)論

為了保證鍋爐能夠在日常運行中達到較高的熱效率，操作人員應(yīng)根據(jù)用氣單位的實際需要及時調(diào)整鍋爐的運行工況，認真執(zhí)行操作規(guī)程，做好按時檢查各個看火孔、人孔門、檢查門是否關(guān)閉，水封槽液位是否合理，煙道和爐膛吹灰是否全面及時等工作。此外，應(yīng)保證鍋爐的日常檢維修工作質(zhì)量，及時修復(fù)鍋爐本體及煙道的保溫破損，減小散熱損失和漏風量，也非常有利于提高燃煤鍋爐熱效率。

參考文獻：

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