工業(yè)鍋爐節(jié)能監(jiān)測分析

徐仁軍

根據(jù)國家標準《工業(yè)鍋爐節(jié)能監(jiān)測方法》GB/T15317-1994的規(guī)定，對企業(yè)工業(yè)鍋爐的監(jiān)測共5項監(jiān)測指標，其中測試項目4項：分別是排煙溫度、排煙處空氣過量系數(shù)、爐渣含碳量和爐體外表面溫度；檢查項目1個：即考察鍋爐熱效率。該標準對這5項監(jiān)測指標的具體監(jiān)測方法、計算方法和合格指標都作了詳細規(guī)定，同時還要求在監(jiān)測后對鍋爐監(jiān)測結(jié)果進行分析評價并提出改進建議。本文試圖圍繞著五項監(jiān)測指標，對其作出盡可能全面而深入的分析，努力探討各項指標與鍋爐運行狀況之間的關(guān)系。某項指標不合格可能反映了鍋爐的哪些方面存在問題，應(yīng)當從哪些方面尋找分析指標不合格的原因，目的是能給大家進行監(jiān)測分析時提供盡可能的提示，避免掛一漏萬。進行監(jiān)測分析，主要是提出監(jiān)測結(jié)果不合格的原因和問題所在，并提出改進方向和建議，包括以下三個方面：（1）監(jiān)測指標不合格的原因。（2）不合格造成的后果。（3）提出整改建議。

1排煙溫度

排煙熱損失是鍋爐的主要熱損失之一，可達10%～20%。排煙熱損失主要取決于排煙溫度和過量空氣系數(shù)的大小。在鍋爐運行中為了減少排煙熱損失，應(yīng)在滿足燃燒反應(yīng)需要的前提下盡量保持較低的空氣系數(shù)，應(yīng)盡可能避免燃料室及各部分煙道的漏風(fēng)，以降低排煙熱損失。排煙溫度也不是越低越好，因為太低的排煙溫度勢必要增加鍋爐尾部受熱面，這是不經(jīng)濟的；同時還會增加通風(fēng)阻力，增加引風(fēng)機的電耗；此外過低的排煙溫度若低于煙氣露點以下，將會引起受熱面的腐蝕，危及鍋爐的安全運行。最合理的排煙溫度應(yīng)根據(jù)排煙熱損失和尾部受熱面的金屬耗量與煙氣露點等進行技術(shù)經(jīng)濟核算來確定。

造成鍋爐排煙溫度升高除沒有裝設(shè)尾部受熱面以外，還受煙氣短路、受熱面積灰與結(jié)垢、運行負荷等因素的影響。要降低排煙熱損失，應(yīng)防止鍋爐煙氣系統(tǒng)煙灰的結(jié)垢和堆堵。這種現(xiàn)象多數(shù)發(fā)生在鍋爐受熱面上，包括爐膛的水冷壁和省煤器等處。合理的鍋爐設(shè)計要求是把碳氫化合物在鍋爐內(nèi)燃燒完全，既提高了煤的燃燒率，又可防止鍋爐冒黑煙，但是由于種種原因，煙管及省煤器的煙垢堵塞是不可避免的。因此應(yīng)定期檢查鍋爐爐膛及水冷壁以及空氣預(yù)熱器和省煤器的運行狀況，及時對鍋爐吹灰、清除煙垢，以及采取其它一些有效的措施，保持受熱面清潔，最大限度地提高傳熱效率，充分吸收利用爐膛中燃煤的熱量，從而降低了排煙溫度，提高鍋爐的使用壽命和運行效率。

2過量空氣系數(shù)

過量空氣系數(shù)是一項重要指標，國家工業(yè)鍋爐節(jié)能監(jiān)測標準嚴格規(guī)定了鍋爐運行中過量空氣系數(shù)的合格指標，并作為鍋爐經(jīng)濟運行的關(guān)鍵指標之一進行監(jiān)控。各類不同類型的鍋爐，都有一個最佳過量空氣系數(shù)，但實際上幾乎所有的爐子都超過設(shè)計值。過量空氣系數(shù)，是根據(jù)燃料的性質(zhì)、燃燒方式、燃燒設(shè)備等條件來確定的，當過量空氣系數(shù)過大時，會造成燃煤與空氣混合不均勻，有的區(qū)域出現(xiàn)空氣不足，另外區(qū)域又嚴重過剩，致使爐膛溫度降低，排煙量增大，帶出熱量增加，也就是排煙熱損失增加。最好的做法是，在盡可能保證燃料得到充足的氧氣而完全燃燒的前提下，使過量空氣系數(shù)愈低，燃燒愈經(jīng)濟。造成空氣過剩有以下幾個原因：

2.1爐排下部的風(fēng)室隔斷不嚴，各風(fēng)室互相串風(fēng)。．

鏈條鍋爐燃料的燃燒過程，是沿鏈條長度方向分布的。在爐排前部和后部不進行激烈的燃燒，需要少量的空氣；而中部主燃區(qū)則需要大量空氣?，F(xiàn)代鍋爐的分室送風(fēng)技術(shù)是在鏈條下面分成幾個風(fēng)室，各個風(fēng)室之間裝有隔板，每個風(fēng)室可以獨立調(diào)節(jié)風(fēng)量，保證燃燒良好。如果爐排下部的風(fēng)室隔斷不嚴，各風(fēng)室互相串風(fēng)，或者爐排兩側(cè)密封不嚴，就不能按照在鍋爐內(nèi)的燃燒過程合理地分配空氣量。需要空氣的區(qū)段得不到足夠的空氣，而不需要空氣的區(qū)段卻大量進入空氣，從而大大影響其合理配風(fēng)的有效性。

2.2鍋爐煙氣系統(tǒng)的漏風(fēng)，主要發(fā)生在鍋爐排放爐渣的部位。這種情況比較普遍，也很嚴重。目前大部分鍋爐出廠時安裝了機械除渣設(shè)備，但安裝不正確，比如雖安裝了鏈板除渣器，但沒有用渣斗插入水封中；有些鍋爐出廠時就沒安裝除渣器，甚至不配除渣門，鍋爐使用單位就做一個簡易出渣門，或用鋼板臨時堵一下除渣口，這樣做的效果很差，不能起到隔絕空氣的作用。

2.3應(yīng)當指出的是鍋爐本體的漏風(fēng)，爐墻漏風(fēng)也很普遍，但還不為人們所重視。鍋爐爐墻砌體一般是各類耐火磚、紅磚墻及保溫磚等，其本身氣密性就差，再加上耐火磚縫的耐火泥都是塑性的，這些都會導(dǎo)致鍋爐爐墻漏風(fēng)。尤其是快裝鍋爐的爐墻較薄，如果爐墻砌筑不好，鍋爐漏風(fēng)量將會很大；由于鍋爐整體剛性較差，鍋爐在運輸和吊裝過程中爐墻磚縫就會松動而漏風(fēng)。

2.4鍋爐燃燒調(diào)整的操作技術(shù)較差，造成風(fēng)量配置不當。

上面已經(jīng)提到，煤在爐排上的燃燒是分段、分區(qū)進行的。煤在預(yù)熱干燥時，可以完全不需要空氣；在揮發(fā)分析出區(qū)，有一部分可燃性氣體已經(jīng)開始燃燒，因此需要供給少量空氣；揮發(fā)分和焦炭的燃燒區(qū)域是燃燒的主要部分，需要送人大量的空氣。所以機械化層燃鍋爐的合理操作，在于煤的不同燃燒過程供給不同的空氣量，分段送風(fēng)門的實際開度要經(jīng)常隨爐排速度、燃煤粒度、水分的變動及火床面上的燃燒情況加以調(diào)整。層燃鍋爐操作技術(shù)水平的高低，表現(xiàn)在是否能按煤的燃燒各區(qū)段正確調(diào)節(jié)空氣量，所以應(yīng)加強對鍋爐操作人員的節(jié)能技術(shù)培訓(xùn)，提高操作技能，以降低空氣系數(shù)。

2.5鍋爐儀表配備不夠齊全。

一般10t/h以下鍋爐所配備的儀表除壓力表、水位計、溫度表外，大都沒有安裝氧量表或者空氣過剩系數(shù)表，這對鍋爐操作人員現(xiàn)場控制空氣系數(shù)帶來很大的限制。對于一時還加裝不上監(jiān)測儀表的鍋爐，可憑經(jīng)驗觀察火焰判斷燃燒情況，火焰呈青黃色表示空氣量合適，呈刺眼的白色表示空氣量過多，發(fā)黃呈桔紅色表示空氣量不足。另外根據(jù)排出的煙氣顏色，也能幫助判斷空氣量的多少，煙氣呈淡灰色表示空氣量合適，呈白色表示空氣量過剩，黑色表示空氣量不足。

3爐渣含碳量

爐渣含碳量主要用于反應(yīng)鍋爐的機械不完全燃燒熱損失。它是指一部分燃料進入鍋爐以后，沒有參與燃燒化學(xué)反應(yīng)，就隨著各種途徑帶出爐外面而造成的熱能損失。對層燃爐來說，機械不完全燃燒熱損失是最大的損失項，可達15%～20%以上。

造成爐渣含碳量高的原因很多，主要有以下幾點：

3.1在機械化層燃爐(鏈條爐、往復(fù)爐)中，燃煤水分和揮發(fā)分對煤炭著火的快慢和燃燒溫度的高低有顯著的影響，另外煤粒度過大，或原煤未經(jīng)洗揀都會造成煤炭燃燒不完全。煤炭水分過大，會造成煤著火延后；煤炭的揮發(fā)分高，就容易著火燃燒，反之就不易著火，所以燃用煤炭水分過大或者揮發(fā)份較小的煤種，因著火推遲，最后導(dǎo)致在整個燃燒過程結(jié)束時，煤炭來不及完全燃燼，造成爐渣含碳量超標。

3.2鍋爐運行參數(shù)調(diào)整不合理，主要包括煤層厚度、進煤速度、風(fēng)煤配比等。機械化層燃爐煤層過厚，燃煤不易燒透，造成燃燒不完全；進煤速度太快，燃煤還沒有完全燃燒就已經(jīng)到達爐排末端，被排出爐膛；煤風(fēng)配比不合適，不能根據(jù)煤層厚度、爐排速度和煤的燃燒情況，適當調(diào)整送風(fēng)機風(fēng)門開度，以保證提供充足的氧氣供煤炭充分燃燒，使爐渣含碳量增加。

3.3爐膛溫度過低。爐膛溫度的高低是燃料燃燒好壞的重要因素。過低的爐膛溫度不能維持爐膛內(nèi)良好的燃燒。為了保證爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定，爐膛出口的溫度不宜低于800℃。爐膛溫度偏低是目前工業(yè)鍋爐運行中較為普遍的問題。造成的原因除了漏風(fēng)嚴重和風(fēng)量配置不當外，助燃拱的型式、低負荷、爐膛水冷系數(shù)過大等也是造成爐膛溫度低的主要因素。

3.4鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，如爐膛太小，造成熱負荷低，使燃燒不良；前拱幾何形狀及高度不適，使著火點推遲；后拱過高或過短使余煤不能燃燼。

爐渣含碳量在一定程度上代表了煤炭燃燒的完全程度，是反映鍋爐節(jié)能運行狀況的重要指標。雖然爐渣含碳量并不能絕對地反映出鍋爐熱效率的高低，但在實踐中經(jīng)常注意爐渣的色澤，是監(jiān)督鍋爐運行的重要手段。我們可以從灰渣的色澤變化，及時發(fā)現(xiàn)影響鍋爐正常燃燒的原因，排除不良因素，提高鍋爐運行的熱效率。

4爐體外表面溫度

爐體外表面溫度指標主要用來反映鍋爐的散熱損失。由于鍋爐爐墻、金屬結(jié)構(gòu)及鍋爐范圍內(nèi)的煙風(fēng)道、汽水管道、聯(lián)箱等外表面高于周圍環(huán)境溫度，致使向周圍環(huán)境散失的熱量，叫做散熱損失。鍋爐散熱的大小主要取決于單位鍋爐的容量相對表面積的大小和外壁溫度，外壁相對面積越大，外壁溫度越高，向周圍環(huán)境的散熱量也越大。對≤35t/h的工業(yè)鍋爐，散熱損失大約占總的輸入熱量的l%～3.5%。從具體因素來看，爐體外表面散熱損失主要取決于以下幾點：

（1）鍋爐容量的大?。?/p>

（2）是否布置尾部受熱面；

（3）爐墻的保溫絕熱狀況；

（4）鍋爐的實際運行安裝維修水平。

在實際監(jiān)測中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的問題是，鍋爐墻體年久失修已經(jīng)損壞，保溫層沒有及時維修更換，都會造成爐體外表面溫度超標；或者雖然整體爐墻外表面溫度未超標，但爐墻的部分區(qū)域嚴重超標，這些情況下都應(yīng)當對保溫層進行檢修，選用先進的保溫材料，以降低散熱損失。

5熱效率

根據(jù)《工業(yè)鍋爐節(jié)能監(jiān)測方法》的規(guī)定，工業(yè)鍋爐的熱效率為監(jiān)測的檢查項目。熱效率是鍋爐的綜合指標，體現(xiàn)了鍋爐作為一個能源轉(zhuǎn)換設(shè)備的綜合性能。在標準規(guī)定的監(jiān)測項目中，對排煙溫度和空氣系數(shù)的監(jiān)測，其本質(zhì)是對排煙熱損失q2的控制；對爐渣含碳量的監(jiān)測，本質(zhì)上是對機械不完全燃燒熱損失q4的控制；爐墻溫度的監(jiān)測是對鍋爐外表面散熱損失q5的控制。對鍋爐的熱效率進行分析，主要可以從以下四個方面入手。

5.1鍋爐設(shè)備本身的問題：如爐膛設(shè)計不合理、受熱面積灰與結(jié)垢、爐墻漏風(fēng)、輔機配套、水處理設(shè)備不合格等。

5.2操作運行方面的問題：如司爐人員的操作水平、鍋爐房管理和規(guī)章制度的完善程度等。

5.3生產(chǎn)安排上的問題：主要表現(xiàn)在鍋爐負荷的變化、檢修是否及時等。

5.4燃料方面的問題：鍋爐實際用燃料規(guī)格、品種與設(shè)計的相差較大等。

以上這些問題在鍋爐熱效率及各項損失中均得到反映。實際上影響鍋爐經(jīng)濟運行的各個因素又互相影響，最后反映在熱效率上。從對工業(yè)鍋爐的測試結(jié)果的統(tǒng)計分析可知，在工業(yè)鍋爐的各項熱損失中，把q2、q4、q5控制住，就基本控制住損失的70%～80%。因此對熱效率試驗結(jié)果分析的方法，可以從各項熱損失入手，進行系統(tǒng)的分析，找出問題的主要矛盾并加以解決。