提高工業(yè)鍋爐熱工效率的主要因素分析

聶明亮

摘 要： 工業(yè)鍋爐熱工效率對(duì)推動(dòng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行具有重要意義，提升國內(nèi)工業(yè)鍋爐熱工效率，能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐運(yùn)行過程中的高效、經(jīng)濟(jì)、安全。然而，工業(yè)鍋爐的熱效率要提高，需要重視鍋爐運(yùn)作過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的熱效率提升。筆者根據(jù)在崗數(shù)年總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)提出了提高工業(yè)鍋爐熱工效率的一些重要措施，以期為鍋爐管理及相關(guān)工作人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)鍋爐 熱工效率 影響因素

中圖分類號(hào)：TK227 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）07-0289-01

引言

在發(fā)電廠中，工業(yè)鍋爐為整個(gè)發(fā)電運(yùn)作過程提供了能源支柱，隨著社會(huì)的發(fā)展，用電量大幅上升，為了保障正常的供電和電網(wǎng)運(yùn)作，提高工業(yè)鍋爐的熱工效率是重中之重。近年來伴隨工業(yè)鍋爐管理和效能評(píng)價(jià)等的一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不斷推出并實(shí)施，我國大部分省市都開始定期對(duì)工業(yè)鍋爐熱工效率進(jìn)行測(cè)試。對(duì)大量的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，可以總結(jié)出，鍋爐熱工效率的主要影響因素是鍋爐運(yùn)行狀況，因此，為了有效提高鍋爐的熱工效率，應(yīng)當(dāng)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(nèi)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(nèi)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(xué)未完全燃燒及物理未完全燃燒而產(chǎn)生的損失。若是燃料燃燒不充分，則會(huì)導(dǎo)致?lián)p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(gè)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(jìn)行燃燒反應(yīng)；燃料在爐內(nèi)應(yīng)當(dāng)有一定時(shí)間停留，便于燃料和氧氣能夠進(jìn)行充分的燃燒反應(yīng)。針對(duì)上述三個(gè)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(fēng)及風(fēng)量

提升燃燒效率關(guān)鍵就是進(jìn)行合理送風(fēng)，在鍋爐內(nèi)進(jìn)行機(jī)械化燃燒的過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的燃燒過程其不同特點(diǎn)來合理的控制送風(fēng)，這樣的措施能夠有效促進(jìn)爐內(nèi)燃燒。

2.控制爐膛中過量空氣系數(shù)

控制爐膛內(nèi)的過量空氣系數(shù)能夠有效提高燃料的完全燃燒程度，降低熱損失。爐膛內(nèi)過量空氣系數(shù)若是過高，則會(huì)導(dǎo)致爐膛內(nèi)的溫度降低，同時(shí)也降低了燃料燃燒的速度，從而導(dǎo)致爐膛內(nèi)氣體、固體不完全燃燒而增大損失，過量空氣系數(shù)過高主要表現(xiàn)在燃燒過程中黑煙濃烈、灰渣的含碳量較高，鍋爐內(nèi)的燃料耗量也增加，出力下降。另一方面，若爐膛內(nèi)的過量空氣系數(shù)過低也會(huì)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(nèi)氣體、固體的不完全燃燒，增大了損失?？梢姡瑺t膛內(nèi)的過量空氣系數(shù)應(yīng)當(dāng)控制在最佳狀態(tài)。

3.維持爐膛內(nèi)溫度

維持爐膛內(nèi)的較高溫度是促進(jìn)燃料迅速燃燒的首要條件。通常情況下，層燃爐、燃?xì)鉅t等在正常的燃燒過程下爐膛內(nèi)溫度達(dá)到900-1300℃，爐膛出口處煙溫也能達(dá)到800℃左右。爐膛燃燒過程中保持高溫主要有兩個(gè)目的，一是爐內(nèi)高溫能夠提高燃燒反應(yīng)的速度，降低不完全燃燒導(dǎo)致的損失；二是能夠提升輻射換熱強(qiáng)度。當(dāng)燃用的燃料為劣質(zhì)煤時(shí)，會(huì)導(dǎo)致爐內(nèi)溫度明顯下降，這時(shí)，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(nèi)的水冷程度；或者也可以利用空氣預(yù)熱器來將冷風(fēng)預(yù)熱后再送入爐膛內(nèi)，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(yè)鍋爐熱功效率的一個(gè)有效措施。當(dāng)前大多數(shù)的工業(yè)鍋爐其排煙溫度都較高，這也是工業(yè)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(yīng)當(dāng)設(shè)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(jié)約燃料、提高燃燒效率。

二、保持鍋爐的額定負(fù)荷

鍋爐保持在額定負(fù)荷連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，其熱效率最高[1]。鍋爐負(fù)荷的變化對(duì)于燃燒過程會(huì)造成很大程度的影響，當(dāng)鍋爐運(yùn)行時(shí)處于超負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，爐內(nèi)燃料量不得不隨之增加，導(dǎo)致煤層加厚、爐排的速度加快，這就要求送風(fēng)量也必須增加才能夠滿足鍋爐超負(fù)荷運(yùn)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(fēng)量增加，煙氣在爐膛內(nèi)停留的時(shí)間較短，部分可燃?xì)怏w還未來得及燃燒就會(huì)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(shí)，鍋爐在超負(fù)荷運(yùn)行的過程中，由于煤層加厚，爐內(nèi)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(dāng)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷低于額定負(fù)荷時(shí)，燃煤量應(yīng)當(dāng)減少，爐內(nèi)的溫度也隨之降低，燃燒工況較差，不完全燃燒導(dǎo)致的損失也增大。例如，在鍋爐負(fù)荷只有額定負(fù)荷的一半時(shí)，爐內(nèi)溫度大幅降低，難以維持爐膛內(nèi)燃料進(jìn)行穩(wěn)定燃燒。另外，鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，散熱損失會(huì)相應(yīng)的增加。可見，不論是鍋爐超負(fù)荷運(yùn)行還是低負(fù)荷運(yùn)行，都會(huì)影響鍋爐的熱效率，因此，應(yīng)當(dāng)保持鍋爐的額定負(fù)荷且在這一狀態(tài)下連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，這就要求鍋爐在購置過程中，不需要按照最大熱負(fù)荷來確定總?cè)萘?，可以根?jù)平均熱負(fù)荷來確定。此外，采用蒸汽蓄熱器來調(diào)節(jié)用熱高峰，可以減少鍋爐房內(nèi)總的安裝容量，節(jié)約基建投資成本，避免出現(xiàn)較大負(fù)荷的鍋爐低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和小負(fù)荷鍋爐超負(fù)荷運(yùn)作現(xiàn)象。

三、鍋爐給水的軟化處理及凝結(jié)水回收

提高工業(yè)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(jié)水回收，原水含有各類雜質(zhì)及結(jié)垢物質(zhì)，若水質(zhì)處理不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致鍋爐結(jié)垢，由于水垢具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，若鍋爐受熱面結(jié)垢，熱阻增大，鍋爐出力會(huì)下降，煤耗會(huì)增加，因此而影響了鍋爐熱效率。根據(jù)試驗(yàn)所得結(jié)果，鍋爐受熱面若結(jié)1mm水垢，燃燒過程的熱損失率達(dá)到2%-3%，而鍋爐的結(jié)垢越厚，則燃料損失越多。然而，當(dāng)前許多鍋爐管理工作人員并未恰當(dāng)?shù)奶幚硭蚴歉静粫?huì)處理，導(dǎo)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(shí)導(dǎo)致鍋爐管壁的溫度升高，許用應(yīng)力降低，容易發(fā)生爆炸事故，嚴(yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行。因此，各工業(yè)鍋爐使用單位，應(yīng)當(dāng)普及鍋爐的水處理及其技術(shù)，對(duì)鍋爐給水應(yīng)當(dāng)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督和化驗(yàn)，保證給水各項(xiàng)指標(biāo)都符合要求，才能有效保障鍋爐運(yùn)行過程中的高效、經(jīng)濟(jì)、安全。

另一方面，重視凝結(jié)水回收，能夠有效防止凝結(jié)水造成的損失，實(shí)現(xiàn)鍋爐節(jié)能的最終目的。凝結(jié)水回收不僅能夠減少鍋爐給水時(shí)所需的給水量，也能減輕水處理系統(tǒng)負(fù)荷，提高鍋爐的給水溫度。根據(jù)試驗(yàn)，鍋爐給水每提高6℃，能夠節(jié)省燃料1%，可見，凝結(jié)水回收對(duì)提升鍋爐的熱工效率具有重要意義。

四、加強(qiáng)鍋爐保溫

由于鍋爐的爐墻、管道系統(tǒng)等的溫度都高于鍋爐房內(nèi)空氣溫度，因此，爐墻及管道系統(tǒng)中部分熱量會(huì)以輻射以及對(duì)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(huì)造成散熱損失，還會(huì)使?fàn)t膛內(nèi)溫度降低，影響燃料燃燒。因此，應(yīng)當(dāng)采用保溫效能較好的保溫材料來加強(qiáng)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(jié)束語

要提高工業(yè)鍋爐的熱工效率需要從鍋爐運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)著手進(jìn)行控制，降低每個(gè)環(huán)節(jié)的熱損失、提升每個(gè)環(huán)節(jié)的熱效率，才能實(shí)現(xiàn)總體的熱工效率的提升。操作運(yùn)行人員應(yīng)當(dāng)對(duì)鍋爐運(yùn)行進(jìn)行合理適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，提高鍋爐的運(yùn)行效率，通過控制合適的燃料種類、不同負(fù)荷情況下的不同需求，嚴(yán)格控制溫度、壓力以及水位等參數(shù)，同時(shí)對(duì)鍋爐運(yùn)行時(shí)的排煙溫度、灰渣含碳量等等參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，分析點(diǎn)火、升壓等等各種操作所需程序，合理進(jìn)行燃料投入，合理控制送風(fēng)量，最大限度降低熱損失，提高運(yùn)行效率。只要完善各項(xiàng)工作，在工作中認(rèn)真細(xì)心，考慮周全，就能有效的提升工業(yè)鍋爐熱工效率，推進(jìn)工業(yè)的發(fā)展。

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