锅炉热效率的提高

锅炉是利用燃料嫩烧所放出的热量加热工质生产具有一定压力和温度的蒸汽的设备，也称为蒸汽锅炉。从能量平衡的观点来看，当锅炉工况稳定时，翰人锅炉的热量与锅炉输出的热量应当平衡。由于送人炉内的燃料不会全部燃烧放热，而燃料燃烧放出的热量也不会全部用以产生蒸汽，因此锅炉输出的热ｔ包括有效利用热和各项热损失两个方面，有效利用热是锅炉用以产生蒸汽及加热蒸汽的热量，各项热损失是在燃烧和传热过程中以各种方式损失掉的热量。对于燃煤锅炉而言，热平衡方程为： ｑ，＋ｇ２＋ｇ３＋ｑ４＋ｇ５＋ｑ６－－ １００％ 式中，ｑ；为锅炉有效利用热百分数，％；ｑ：为排烟热损失百分数，％；，，为化学不完全燃烧热损失百分数，％；ｑ４为机械不完全嫩烧热损失百分数，％；ｑ，为锅炉散热损失百分数，％；ｑ。为炉渣物理热损失百分数，％。 根据山西省煤炭工业节能监测中心对晋煤集团成庄电厂锅炉热平衡试验的报告，锅炉运行状况较差，热效率偏低，Ｉｓ炉热效率为６４．９２％，２＇炉为４８．０７％，３＃炉为５４．７１％，远低于设计值７７％，因此我们需要对锅炉各项热损失偏大的原因及应采取的措施进行探讨。１提高锅炉热效率的方法１．１降低排烟热损失 排烟热损失即烟气离开锅炉排人大气所带走的热量损失。一般锅炉的排烟热损失为４％－８％，经测定，成庄电厂锅炉排烟热损失，１＇炉为９Ａ３％，２＊炉为７．２２％，３＃炉为９．３％，排烟热损失偏大。影响排烟热损失的主要因素是排烟温度和排烟容积。 降低锅炉排烟温度，可降低排烟热损失，但是排烟温度过低也是不允许的。要降低排烟温度，势必要增加锅炉受热面，由于成庄电厂锅炉现已定型，故不能增加受热面。另外，为防止锅炉尾部受热面低温腐蚀，排烟温度应保持高些，合理值为１１０９Ｃ－１６０９Ｃ，成庄电厂锅炉排烟温度通常为１５０℃左右，故排烟温度方面可不予以考虑。 降低炉内空气过剩系数可以减小排烟容积，从而减小排烟热损失。空气过剩系数通常应保持在１．５以下，经测定成庄电厂锅炉空气过剩系数偏大，Ｉｒ炉为２．７８，２＇炉为３．０９， ３＇炉为２．７３。引起空气过剩系数偏大的原因，一是在锅炉运行中炉膛及烟风道各处存在不同程度漏风现象，二是送引风配风不合理。这既导致排烟热损失的增大，又引起炉膛温度降低，增大了其他热损失，因此要根据锅炉负荷情况，及时合理地调整送引风机风门开度，并利用检修期间检查处理炉膛及烟风道存在的漏风点，使空气过剩系数趋近于１．４０ 当受热面积灰、结渣和结垢时会使传热减弱，排烟温度升高，造成排烟热损失增大。因此应及时吹灰除焦和防止结垢，保持受热面内外清沽，以降低排烟热损失。１．２降低化学不完全燃烧热损失 化学不完全嫩烧热损失又称可燃气体不完全燃烧热损失，是指燃烧过程中产生的可然气体（ＣＯ， Ｈ２ｉ ＣＨ４等）未能完全燃烧而随烟气排出炉外所造成的热损失。经测定成庄电厂锅炉化学不完全燃烧热损失，１＇炉为６．０１％，２＃炉为５．１８％，３＊炉为５．４３％０２７２ 空气过剩系数对化学不完全燃烧热损失影响很大，空气过剩系数过小，将使嫩烧因氧量不足而增大化学不完全燃烧热损失，过大则会降低炉膛温度，也会使化学不完全燃烧热损失增大。因此在锅炉运行中，要保持空气过剩系数为１．４左右，有较高的炉膛温度，使燃料与空气充分混合，延长烟气停留时间，促进烟气中可燃物燃尽。１．３降低机械不完全姗烧热损失 机械不完全燃烧热损失又称可燃固体（固定碳）不完全燃烧热损失。它是部分固体可燃物在炉内不完全燃烧随飞灰和炉渣一同排出炉外而造成的热损失，由飞灰不完全燃烧热损失和炉渣不完全燃烧热损失两部分组成。经测定成庄电厂锅炉机械不完全嫩烧热损失，１＇炉为１７．７２％，２＃炉为３６．４２％，３＃炉为２７．９１％０ 成庄电厂锅炉设计使用燃煤粒度为６二一１３二，最大颗粒小于４０Ｉｆｌｄｌ，而实际使用燃煤为末煤，在燃烧中飞灰不完全燃烧现象严重，增大了机械不完全燃烧热损失，因此应解决燃煤颗粒度问题。 燃料的灰分越少，挥发分越多，则机械不完全燃烧热损失就越小，因此应尽量燃用灰分少的煤，保证煤的灰分含量不大于１４％０ 炉渣含碳量偏大，使炉渣不完全燃烧热损失大幅度增大，应根据锅炉负荷情况合理调整炉排速度和煤层厚度，炉排后部以略有红火为宜，使燃煤能得以燃尽。 另外，前后拱上吊渣现象比较严重，影响炉膛内热量反射，这也是造成炉膛温度降低，灰渣含碳量偏高的主要因素，应利用检修期间及时除焦渣。１．４降低锅炉散热损失 在锅炉运行中，汽包、联箱、管道、构架、炉墙和其他附件等的温度高于周围空气的温度，因此，有一部分热量会散失到空气中形成散热损失。经测定成庄电厂锅炉散热损失，１．炉为１．５５％，２＊炉为２．６％，３＊炉为１．８％０ 汽包、联箱、管道、构架等保温良好，周围空气的温度高则散热损失小。 锅炉负荷越低，相对散热损失越大，这是由于炉膛面积并不随负荷的降低而减小，同时，炉壁温度降低的幅度也赶不上负荷降低的幅度，所以散热损失与锅炉负荷近似成反比变化。因此锅炉运行中，要根据负荷情况合理调整锅炉运行台数，使锅炉运行在经济负荷区（负荷率为７０％－１０００！０）内。１．５降低炉渡物理热扭失 炉渣物理热损失是炉渣排出炉外时由于具有较高的温度而带走的热量损失。经测定成庄电厂锅炉的炉渣物理热损失，１＂炉为０．３７％，２＇炉为０．５１％，３．炉为０．８５％ａ 若燃料中的灰分含量大，则炉渣物理热损失就大，因此要控制燃煤灰分不大于１４％ａ 另外，炉渣含碳量偏高，会使炉渣不完全燃烧热损失大幅度增大，所以要根据负荷情况合理调整炉排速度和煤层厚度，使燃煤能燃尽。２结论 近年来，成庄电厂为提高锅炉热效率和锅炉运行的经济性．已从以

目前莱钢集团热电厂老区共有７５ｔ／ｈ锅炉六座，１３０ｔ／ｈ锅炉两座，除４＃、５＃锅炉（均为７５ｔ／ｈ）在冬季采暖季节投煤粉运行外，其余六台锅炉均为全燃煤气锅炉。由于锅炉的设计及运行调整存在问题，锅炉的热效率普遍不高，因此研究与探讨影响锅炉热效率的原因和提高热效率的方法非常有意义。一、影响锅炉热效率的原因影响锅炉热效率的原因有：（１）排烟温度高，排烟热损失大；（２）炉膛出口烟气含氧量不当；（３）传热较差或长期运行导致传热恶化；（４）炉膛负压过大导致漏风严重；（５）保温性差；（６）管线布置不合理，使流体流动阻力变大；（７）火焰在炉膛中位置不合适；（８）电动机无变频，在锅炉低负荷运行时耗电较多。二、解决方法１．排烟温度因素一般排烟温度每升高１５℃，排烟热损失将上升１％。排烟温度由两方面决定，一是锅炉受热面的大小。受热面越多，排烟温度越低。所以在原燃煤型锅炉改装成燃煤气锅炉时或大修时可以适当增加水冷壁的长度，以加大受热面面积；二是受热面积灰（结渣）、结垢，使传热恶化、排烟温度升高。因此必须及时吹灰（打渣），保持受热面外壁清洁，同时要保证软化除氧水及蒸汽的品质，防止出现汽水管道结垢现象。热电厂１＃锅炉某次定修前曾出现过排烟温度达到２００～２１０℃的反常状态。此时以８ｈ为一试验循环，每小时平均燃烧５．６７９×１０４ｍ３的高炉煤气时，仅能产生４８．８ｔ／ｈ的蒸汽，热效率仅为８０．９％。在定修时，针对此问题进行了清灰冲洗，定修后排烟温度降至１５０～１６０℃，每燃烧６．０４５×１０４ｍ３／ｈ的高炉煤气即可产生５４．９８ｔ／ｈ的蒸汽，热效率上升到了８５．９％，每天可增加利润３０００余元。虽然理论上排烟温度越低锅炉热效率越高，但是当排烟温度低时，尾部烟道传热温差小，传递一定的热量需要的受热面会变大，增加金属耗量。同时，排烟温度低于烟气露点时会导致严重的低温腐提高锅炉热效率方法的探索亓磊１，张生凯１，陈华２，冯惠平１（１．莱钢集团热电厂；２．莱钢技改指挥部，山东莱芜２７１０００）摘要：分析了当前影响煤气锅炉热效率的因素，并结合实际运行的经验，提出了提高锅炉热效率的方法及实施效果。关键词：煤气锅炉；热效率；循环经济中图分类号：ＴＫ２２７．１文献标识码：Ｂ文章编号：１６７１－０７１１（２００８）０１－００６１－０２技术交流节能减排６１蚀（酸腐蚀）。因此，必须使排烟温度保持在１４０℃以上，尽量保证在１５０～１７０℃之间。２．炉膛氧量因素炉膛出口烟气含氧量的大小反映的是燃料是否完全充分燃烧，是过量空气系数α的体现。当α值较大时会使引送风机负荷变大，耗电量增大，同时使排烟热损失增大。α过大还会使炉膛温度变低，使炉膛辐射传热能力下降，导致热效率变低，破坏燃烧所需的高温环境。当α值小时，燃烧得不到所需要的氧气而产生不完全燃烧热损失。曾在７＃炉所做的“炉膛出口烟气含氧量对锅炉热效率的影响”的试验中发现，当炉膛出口烟气含氧量在１％～２％时，产生１２７ｔ蒸汽需要燃高炉煤气１．４２９×１０５ｍ３，热效率为８３．８％；当炉膛出口烟气含氧量在２％～３％时，产生１２７ｔ蒸汽需要燃高炉煤气１．３６３×１０５ｍ３，热效率为８７．９％；当炉膛出口烟气含氧量在３％～４％时，产生１２７ｔ蒸汽需要燃高炉煤气１．４３３×１０５ｍ３，热效率为８３．８％。可见，当炉膛出口烟气含氧量在２％～３％时比较合适。即便每台锅炉因为及时细心调整炉膛出口烟气含氧量，使热效率提高而多产１％的蒸汽，按所有锅炉蒸汽产量为３００ｔ／ｈ计算，则可增蒸汽产量２５９２０ｔ／年，相当于增加效益１３９．７万元／年。３．传热较差及传热恶化因素传热较差是由于所采用的受热面材料传热性能差、受热面面积不足或传热温差太小所致，可采用在受热面传热系数低的一侧添加肋片来增大传热面积。在实际运行中，一级空气预热器加肋片的５＃锅炉比未加肋片的锅炉平均排烟温度低１０℃。对于低温段的空气预热器，因传热温差小，还可尝试采用具有高导热性能的热管式空气预热器。它不仅可以有效避免漏风、耐腐蚀、降低磨损危害，还具有流动阻力小、可小温差传热等优点，可有效减少所需的受热面积。５＃锅炉现已采用，传热及耐腐蚀效果较好。传热恶化是由于烟气中含尘及软化除盐水品质差引起的，可以通过提高煤气除尘与软化水质量来改善，同时应及时清灰、排污，以保持受热面的清洁。４．炉膛负压因素当炉膛微正压运行时工况比较合理，可有效避免冷风侵入炉膛。但是这样会使现场脏乱甚至会出现漏煤气、冒火等危险，因此煤气锅炉大多采用微负压运行。综合考虑可取炉膛负压为－１０～－２０Ｐａ。５．保温因素此因素多为检修造成，当锅炉保温层内部某处出现故障时，必须拆下保温层检修。若维修完成后未及时修复，将导致锅炉散热热损失增大。６．管道布置因素汽水管道、煤气管道和风烟管道的弯头和阀门可增大管道中流体流动的阻力。同时，系统中有的阀门不能完全开启，形成了对流体的节流，增加了工质的局部阻力损失。建议在大修时对管线进行重新布置，减少不必要的弯头与阀门，对必须用弯头的地方，采用较大的曲率半径，以减少流体流动阻力损失。应更换开不全的阀门。７．火焰在炉膛中的位置因素火焰在炉膛中的位置可以通过调节各层热风阀的开度进行调整，开大上层风门、关小下层风门可降低火焰高度，使烟气在炉膛中的流动路线变长，燃料燃烧的空间变大、时间变长，可有效降低排烟温度。此方法可以在产生蒸汽温度高、需要投入大量减温水时运用，可有效保证蒸汽品质、提高蒸汽产量、防止受热面结盐垢。８．电动机无变频因素电动机无变频时，即使锅炉在很低的负荷下运行，引送风机的耗电量也不会减少，浪费大量电能。在３＃炉的中修中，对引风机加装了变频器，每年可节约电费５７．７４万元。