降低鍋爐熱損失提高鍋爐效率

初 旭

（中國石油大慶石化公司熱電廠，黑龍江大慶 163000）

0 引言

采取各種技術手段提升鍋爐熱效率是永恒不變的話題，只有提升熱效率，才能滿足日益嚴格的排放要求，才能提高鍋爐的經濟指標。提高鍋爐的熱效率需要應用熱平衡原理分析鍋爐的燃燒與熱損失，了解鍋爐的運行狀態，對影響熱效率的因素進行優化，使各項因素向著提高鍋爐熱效率的方向轉變，最終實現提升鍋爐熱效率的目的。

1 鍋爐運行熱效率的相關概述

1.1 鍋爐熱效率

鍋爐的效率是指燃料燃燒總熱量中鍋爐有效利用熱量所占的百分比。一般運用熱平衡原理進行分析，全面分析熱損失的組成成分，熱損失減少了，有效利用的熱量就增多了，鍋爐熱效率就得以提升。因此，提升鍋爐熱效率的有效辦法就是降低鍋爐的熱損失，只有采取各種科學辦法降低鍋爐的熱損失，才能促進鍋爐熱效率的提升，解決目前的能源矛盾。

1.2 熱損失

本文涉及的熱損失是指燃料燃燒產生的能量中沒有被鍋爐有效利用的那一部分熱量。導致熱量損失的原因較多，燃料燃燒不完全、高溫煙氣帶走熱量、灰渣損失、鍋爐散熱等因素都能導致熱量的損失，其中又以燃燒不完全與高溫煙氣帶走熱量所造成的影響最大，能達到總熱量的30%左右。因此，對造成鍋爐熱損失的因素進行分析，并采取有效措施是十分必要的。

2 降低熱損失提高鍋爐熱效率控制因素

2.1 鍋爐散熱損失

鍋爐在實際使用過程中，不可避免地與外部環境進行熱量交換造成散熱損失，鍋爐散熱量的多少與制造鍋爐的材料密切相關，不同材料的保溫性能有較大差異，只有對不同材料的保溫性能進行深入分析，才能設計出更合理的鍋爐布局，降低鍋爐散熱損失。燃料在鍋爐內部燃燒，使鍋爐內部的溫度大大高于鍋爐外部的溫度，就與外部環境形成熱傳導，使用導熱性差的材料對鍋爐進行保溫或提高鍋爐的密閉性都能有效降低鍋爐散熱。現階段，我國廣泛使用的鍋爐中，很多存在密封不良的情況，這對于提高我國鍋爐的整體性能非常不利。

2.2 鍋爐排放引起的熱損失

在鍋爐的運行過程中，隨著煙氣排放而散失的熱量也是造成鍋爐熱損失的原因之一，必須對其加以控制。鍋爐排放控制也是提高鍋爐熱效率的主要手段，應該根據鍋爐的使用需求，選擇合理的排放技術。隨著煙氣散發的熱量會引起鍋爐內部壓力的變化，當鍋爐內部充滿煤粉或燃氣時，通過燃料的燃燒產生熱量，除有效做功的熱量外，有一部分熱量會留存在煙氣或爐渣內，但鍋爐的持續運行需要及時清除煙氣和爐渣，以保障鍋爐內的壓力維持在一個安全的數值，不可避免會帶走一部分熱量，這應引起技術人員的重視。

2.3 燃料燃燒不充分造成的熱損失

燃料的燃燒是一個復雜的化學過程，燃料的燃燒效果不僅取決于燃料自身的性質，還取決于燃燒條件。外部條件發生變化時，燃料的燃燒也會發生很大變化，所釋放的熱量有很大差距，研究鍋爐熱損失時，有必要研究燃料燃燒不完全這一因素。沒有充分燃燒的煤粉隨著煙氣排放到大氣中，會形成一定的熱損失，鍋爐內空氣供給不足、燃料質量差或煤粉分布不均勻等也會造成燃燒不完全，這些未燃燒完全的燃料會隨著煙氣排放或爐渣清理而損失，降低鍋爐的熱效率。

3 提高鍋爐運行熱效率的重要措施

降低鍋爐熱損失才能提高鍋爐的熱效率，符合節能減排要求，必須對鍋爐的運行進行分析，找到有效提高鍋爐熱效率的措施。在這一過程中要積極尋求理論支撐，從影響鍋爐工作效率的各方面因素入手，有針對性地做出優化，才能真正提高鍋爐的熱效率，推動鍋爐在各項生產中的應用。

3.1 降低排煙熱損失

排煙熱損失是鍋爐熱損失的主要組成部分，在鍋爐的實際運行中，降低排煙熱損失是有效提升鍋爐熱效率的方法之一，采取各種科學手段降低排煙熱損失是提升鍋爐熱效率的首選途徑，應當給予高度重視。降低排煙熱損失應從以下3 個方面做起。

（1）控制排煙溫度。在煙氣排入大氣之前盡量完成熱量交換，在實際使用中嚴禁用戶私自改造鍋爐，以免造成鍋爐密封性下降的問題。如果因鍋爐密封不嚴而導致煙氣泄漏，勢必提升熱量損失，要立即檢查排煙系統存在的問題，并及時修復。

（2）提高熱交換區的面積，控制熱交換設備的導熱系數。如果鍋爐內部結渣現象嚴重，會大大降低換熱表面的導熱系數，使排煙溫度升高，這時應及時清理爐渣，使換熱設備的導熱系數維持在優良的數值內。因此在鍋爐實際運行中，應對鍋爐的運行狀態進行監控，及時處理影響熱交換的問題。

（3）換熱管結垢要及時清理。導致換熱管結垢的因素有很多，鍋爐內循環水的酸堿值不合適，水中含有的金屬離子過多都能加速換熱管結垢，因此要定期清理換熱管污垢，維持換熱管熱交換效率在一定的數值內，使鍋爐內的煙氣能充分交換熱量。對爐膛內的溫度進行管理，送風不合理會影響鍋爐內的燃燒，煙道漏風也能影響鍋爐內的燃燒，要定期檢查送風系統與煙道是否存在問題，實現對鍋爐內燃燒狀態的監測，保障爐膛內始終處于高效燃燒狀態。

3.2 避免燃料燃燒不完全造成的熱損失

燃料燃燒不完全是造成熱損失的主要原因之一，燃料燃燒不完全將會產生更多的爐渣和煙塵，不僅加大了對環境的污染，也使爐膛內的燃燒環境變差。要避免燃料燃燒不完全的現象，就要對爐膛溫度進行有效控制。一般爐膛出口溫度應達到800 ℃以上，并且在燃燒過程中需要加入一定的水分，才能有效促進燃燒，使燃料燃燒更加完全。提高燃料與空氣的混合程度，也能有效提高燃料的燃燒率。在鍋爐的實際運行中，應采用更加科學的爐內結構來促進燃料的燃燒，并對燃燒狀態進行科學監測，使送風量、吹煤量、排渣速度3 項指標相互適應，一旦指標匹配不好就會造成燃料燃燒不完全。

3.3 降低氣體不完全燃燒的熱損失

氣體不完全燃燒就無法釋放全部的熱量，降低鍋爐的熱效率。在提升鍋爐熱效率優化設計時，必須考慮氣體的燃燒率，采取積極手段提高氣體的燃燒程度：①對空氣量進行調節，使燃料與空氣的混合狀態達到最優，采取分層燃燒的方式，使爐膛內的燃燒更加完全；②采取有效措施延長煙氣的停留時間，使氣體有足夠的時間完成燃燒；③對爐膛內的燃燒狀態進行全方位的監控，準確測量鍋爐散熱量與水溫，在鍋爐外層采取有效的保溫措施，從而全方位提升鍋爐的熱效率。

4 實例分析

4.1 吸收式熱泵設計參數

某工程要求排煙溫度超過60 ℃，其實際排煙溫度可達70 ℃，排煙速度符合設計要求，基本符合溴化鋰吸收式熱泵的使用條件，因此可采用這種方式設計鍋爐的熱量回收裝置，最終確定的設計指標為：制熱量4000 kW，最終煙氣溫度28 ℃，整體冷卻能力超過144 ℃。

4.2 換熱量及熱能轉換率

熱能轉換效率是熱泵的主要性能指標，也是熱泵檢驗指標。為了達到需要的轉換率，需計算出鍋爐熱交換總量與各分機構的熱交換量，這里的熱交換總量是指熱泵最終有效轉化的熱量。在熱泵兩側分別加入不同流體，在管殼熱交換器中實現熱量的交換，熱量由煙氣高溫測向低溫測交換介質傳遞，以實現熱量的回收。最終冷凝器將回收的熱量返回到鍋爐水中，實現熱量的完整循環。各換熱機構的性能指標見表1、表2。

表1 冷凝器（管殼式換熱器）性能數據

表2 蒸發器（管殼式換熱器）性能數據

蒸發器一側的水溫大大高于管殼另一側冷卻介質的溫度，從而誘導它們以較快的速度進行熱量傳遞，實現熱量交換的目的。循環水的熱量被冷卻介質吸收后，傳遞到熱泵中，由熱泵進行熱量循環。冷凝器內的情況與之類似，管殼外的冷卻劑流經熱交換器時吸收鍋爐水的熱量，使水蒸氣放出的熱量產生相變，并且由鍋爐水吸收這些熱量，形成熱量的完整循環。

5 結束語

鍋爐熱損失包含的因素很多，只有從影響鍋爐熱效率的因素出發，采取針對性的措施，才能有效提升鍋爐的熱效率。通過本文的論述可以看出，鍋爐熱效率不僅取決于燃料的燃燒程度，也取決于鍋爐的運行狀態。因此在提高鍋爐熱效率時，要從降低排煙熱損失、避免燃料燃燒不完全造成的熱損失、降低氣體不完全燃燒的熱損失等3 個方面出發，進行鍋爐結構與設備的優化，提升鍋爐管理水平，才能最大限度提升鍋爐熱效率，滿足節能減排的要求。在未來一段時間內，相關企業應遵循熱平衡原理，從鍋爐運行的實際情況出發，有針對性地采取各種措施降低鍋爐的熱損失，對鍋爐的運行進行全方位把控，才能真正提升我國鍋爐運行水平，實現節能減排目標。