電站鍋爐機(jī)械未完全燃燒的熱損失分析方法探討

撰文/丁也 張遠(yuǎn)

■830011 新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院電站鍋爐檢驗(yàn)所 新疆 烏魯木齊

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電站鍋爐機(jī)械未完全燃燒的熱損失分析方法探討

撰文/丁也 張遠(yuǎn)

■830011 新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院電站鍋爐檢驗(yàn)所 新疆 烏魯木齊

摘要：對(duì)于需要進(jìn)行煤碳燃燒的電站來(lái)講，鍋爐機(jī)械未完全燃燒問(wèn)題的存在，將導(dǎo)致電站鍋爐燃燒的熱效率受到影響，繼而不利于電站實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)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(duì)電站鍋爐機(jī)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(guān)鍵詞：電站鍋爐機(jī)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(guó)都開(kāi)始號(hào)召企業(yè)進(jìn)行節(jié)能減排。而對(duì)于熱電站來(lái)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(jié)能改造，從而更好的響應(yīng)國(guó)家的政策號(hào)召。為了達(dá)成這一目的，電站開(kāi)始尋求方法對(duì)鍋爐機(jī)械未完全燃燒的熱損失展開(kāi)分析，以便通過(guò)實(shí)現(xiàn)鍋爐機(jī)械的節(jié)能改造達(dá)成企業(yè)的節(jié)能減排目標(biāo)。

電站鍋爐機(jī)械未完全燃燒的熱損失概述

在電站鍋爐運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)較多的未完全燃燒熱損失。而這些熱損失主要由化學(xué)未完全燃燒熱損失和機(jī)械未完全燃燒熱損失構(gòu)成，容易導(dǎo)致鍋爐燃燒出現(xiàn)較多的能源浪費(fèi)。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(jī)械未完全燃燒熱損失的大小主要由機(jī)械設(shè)備的燃燒工況決定，所以可以反映出設(shè)備的工況好壞。而通過(guò)分析電站鍋爐機(jī)械未完全燃燒的熱損失，就能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響鍋爐運(yùn)行工況的因素，繼而為鍋爐的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供更多的依據(jù)。

電站鍋爐機(jī)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(jī)械的未完全燃燒熱損失時(shí)，需要建立相應(yīng)的分析模型。具體來(lái)講，就是將可觀測(cè)并且能夠反映鍋爐運(yùn)行工況的變量設(shè)定為xp，并且假定其依賴不可觀測(cè)隨機(jī)變量Fm，從而得到分析模型。其中，，是一個(gè)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(shí)，需要進(jìn)行因子載荷矩陣的求解。如果p=m，則說(shuō)明原始變量與主因子的個(gè)數(shù)相等。所以，通常會(huì)選取特征值大于1因子數(shù)為空間維數(shù)，以便使m＜p。在分析鍋爐運(yùn)行工況時(shí)，采取該模型只需要對(duì)幾個(gè)主因子進(jìn)行分析，所以能夠找到影響機(jī)械未完全燃燒熱損失的主要因素。就目前來(lái)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(shí)也需要完成對(duì)原始數(shù)據(jù)的采集整理［1］。然而在分析實(shí)際問(wèn)題時(shí)，往往難以得到準(zhǔn)確卻全面的原始數(shù)據(jù)，所以也會(huì)導(dǎo)致分析的結(jié)果受到一定程度的影響。

b分析過(guò)程

利用因子分析法分析鍋爐機(jī)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(xì)度等十七個(gè)變量。在采集和整理數(shù)據(jù)時(shí)，可以使用SPSS軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和整理，并且利用該軟件進(jìn)行因子分析。而通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)，能夠利用五個(gè)主因子代替這十七個(gè)變量進(jìn)行熱損失的分析，即溫度因子、鍋爐負(fù)荷因子、煤粉細(xì)度分子、燃盡因子和燃料特性因子，對(duì)全部變量的方差貢獻(xiàn)率分別可以達(dá)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(yùn)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(shí)是由各溫度變量組成的。而鍋爐負(fù)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(xì)度因子主要由煤粉細(xì)度決定，相較于其他因子相對(duì)獨(dú)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(gòu)成，并且與這三個(gè)變量呈負(fù)相關(guān)性［2］。而燃料特性由燃料水分、燃料揮發(fā)分和燃料灰分等幾個(gè)變量組成，可以反映出燃料的特性。

c分析結(jié)果

通過(guò)使用因子分析法分析電站鍋爐機(jī)械未完全燃燒的熱損失可以發(fā)現(xiàn)，燃料燃盡因子除了與飛灰含量和爐渣含量有關(guān)，還與爐膛出口氧量有較大的負(fù)相關(guān)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(jī)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(yùn)行過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，鍋爐的設(shè)計(jì)為鍋爐全燃燒提供了充足空氣量，但是由于爐內(nèi)空氣流動(dòng)較差，所以氧氣無(wú)法充分參與煤的燃燒。因此，導(dǎo)致鍋爐產(chǎn)生未完全燃燒熱損失的原因其實(shí)是設(shè)備微觀缺氧［3］。想要進(jìn)行這種情況的改善，還需要使鍋爐的二次風(fēng)速得到提高，從而加強(qiáng)爐內(nèi)的空氣流通。所以，在進(jìn)行電站鍋爐結(jié)構(gòu)的改造時(shí)，需要確保鍋爐爐膛的空氣流動(dòng)強(qiáng)度。而參照鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況，采取因子分析法得到的分析結(jié)果與鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況相接近。通過(guò)提高鍋爐的二次風(fēng)速，電站鍋爐機(jī)械未完全燃燒熱損失從3.6%降低導(dǎo)了1.5%。

結(jié)論

總而言之，使用因子分子法分析電站鍋爐機(jī)械未完全燃燒熱損失，可以找到導(dǎo)致熱損失產(chǎn)生的主要因素，繼而能夠?yàn)殡娬具M(jìn)行鍋爐燃燒的調(diào)整提供依據(jù)。所以，因子分析法可以被當(dāng)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(yùn)用。

參考：

［1］王東風(fēng)，劉千.面向燃燒優(yōu)化的電站鍋爐爐膛參數(shù)光譜測(cè)量與場(chǎng)重建［J］.動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2014，08：599-605.

［2］虞長(zhǎng)達(dá)，趙鐵峰.電站鍋爐變氧量運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，22：136-137.

［3］李永華，楊臥龍，常建剛.300MW鍋爐優(yōu)化燃燒調(diào)整試驗(yàn)研究［J］.電站系統(tǒng)工程，2010，06：7-9.

作者簡(jiǎn)介：

丁也（1958.10—），男，漢族，湖南人，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，研究方向：電站鍋爐檢驗(yàn)，技術(shù)改造。