提高工业锅炉热工效率的主要因素分析

提高工业锅炉热工效率的主要因素分析
工业锅炉热工效率对推动电力系统稳定安全运行具有重要意义，提升国内工业锅炉热工效率，能够实现锅炉运行过程中的高效、经济、安全。

然而，工业锅炉的热效率要提高，需要重视锅炉运作过程中各个环节的热效率提升。

笔者根据在岗数年总结的经验提出了提高工业锅炉热工效率的一些重要措施，以期为锅炉管理及相关工作人员提供一定的参考。

标签：工业锅炉热工效率影响因素
引言
在发电厂中，工业锅炉为整个发电运作过程提供了能源支柱，随着社会的发展，用电量大幅上升，为了保障正常的供电和电网运作，提高工业锅炉的热工效率是重中之重。

近年来伴随工业锅炉管理和效能评价等的一系列标准规范不断推出并实施，我国大部分省市都开始定期对工业锅炉热工效率进行测试。

对大量的测试结果进行分析，可以总结出，锅炉热工效率的主要影响因素是锅炉运行状况，因此，为了有效提高锅炉的热工效率，应当从减少锅炉热损失提高有效热量的方面着手。

一、提高燃烧效率
锅炉燃烧效率指的是锅炉内燃料完全燃烧的程度[1]。

为了提高锅炉燃烧效率，需要将炉内的燃烧情况并组织好，使得燃料得以充分的燃烧，降低由于化学未完全燃烧及物理未完全燃烧而产生的损失。

若是燃料燃烧不充分，则会导致损失的热量值增大，大大降低了锅炉的燃烧效率。

为了让燃料充分燃烧需要具备以下几个条件：空气量充足，燃料和空气充分混合；炉膛温度足够高，燃料能够迅速的进行燃烧反应；燃料在炉内应当有一定时间停留，便于燃料和氧气能够进行充分的燃烧反应。

针对上述三个必要条件，可以分别采取如下措施来提高燃烧效率。

1.控制送风及风量
提升燃烧效率关键就是进行合理送风，在锅炉内进行机械化燃烧的过程中，应当根据不同的燃烧过程其不同特点来合理的控制送风，这样的措施能够有效促进炉内燃烧。

2.控制炉膛中过量空气系数
控制炉膛内的过量空气系数能够有效提高燃料的完全燃烧程度，降低热损失。

炉膛内过量空气系数若是过高，则会导致炉膛内的温度降低，同时也降低了燃料燃烧的速度，从而导致炉膛内气体、固体不完全燃烧而增大损失，过量空气系数过高主要表现在燃烧过程中黑烟浓烈、灰渣的含碳量较高，锅炉内的燃料耗
量也增加，出力下降。

另一方面，若炉膛内的过量空气系数过低也会影响燃料的燃烧效率，这通常是由可燃物所需氧气量无法满足而不能完全燃烧，也同样造成炉膛内气体、固体的不完全燃烧，增大了损失。

可见，炉膛内的过量空气系数应当控制在最佳状态。

3.维持炉膛内温度
维持炉膛内的较高温度是促进燃料迅速燃烧的首要条件。

通常情况下，层燃炉、燃气炉等在正常的燃烧过程下炉膛内温度达到900-1300℃，炉膛出口处烟温也能达到800℃左右。

炉膛燃烧过程中保持高温主要有两个目的，一是炉内高温能够提高燃烧反应的速度，降低不完全燃烧导致的损失；二是能够提升辐射换热强度。

当燃用的燃料为劣质煤时，会导致炉内温度明显下降，这时，可以用耐火砖或是耐火混凝土将辐射受热面遮挡一部分，可有效降低炉内的水冷程度；或者也可以利用空气预热器来将冷风预热后再送入炉膛内，能有效提高入炉的热量，不仅可以提高炉膛温度，还可以有效降低排烟的温度。

上文所提到的降低排烟温度，也是提升工业锅炉热功效率的一个有效措施。

当前大多数的工业锅炉其排烟温度都较高，这也是工业锅炉热工效率低下的主要影响因素之一。

小型的锅炉其排烟温度每降低15-20摄氏度，大型的锅炉每降低15摄氏度，锅炉的热工效率都可以增加1%，因此，锅炉管理工作人员等应当设法将烟气余热回收，并降低排烟温度，这一措施能够有效的减少排烟的热损失、节约燃料、提高燃烧效率。

二、保持锅炉的额定负荷
锅炉保持在额定负荷连续稳定运行时，其热效率最高[1]。

锅炉负荷的变化对于燃烧过程会造成很大程度的影响，当锅炉运行时处于超负荷状态时，炉内燃料量不得不随之增加，导致煤层加厚、炉排的速度加快，这就要求送风量也必须增加才能够满足锅炉超负荷运行的需要，但这一过程加剧了固体不完全燃烧造成的热损失，另外，由于送风量增加，烟气在炉膛内停留的时间较短，部分可燃气体还未来得及燃烧就会随着烟气排出，这一过程加剧了气体不完全燃烧而造成的热损失。

同时，锅炉在超负荷运行的过程中，由于煤层加厚，炉内的温度升高，排烟温度也随之增高，排烟热损失也随之增大。

当锅炉运行负荷低于额定负荷时，燃煤量应当减少，炉内的温度也随之降低，燃烧工况较差，不完全燃烧导致的损失也增大。

例如，在锅炉负荷只有额定负荷的一半时，炉内温度大幅降低，难以维持炉膛内燃料进行稳定燃烧。

另外，锅炉在低负荷运行时，散热损失会相应的增加。

可见，不论是锅炉超负荷运行还是低负荷运行，都会影响锅炉的热效率，因此，应当保持锅炉的额定负荷且在这一状态下连续稳定运行，这就要求锅炉在购置过程中，不需要按照最大热负荷来确定总容量，可以根据平均热负荷来确定。

此外，采用蒸汽蓄热器来调节用热高峰，可以减少锅炉房内总的安装容量，节约基建投资成本，避免出现较大负荷的锅炉低负荷运转和小负荷锅炉超负荷运作现象。

三、锅炉给水的软化处理及凝结水回收
提高工业锅炉热工效率的一大措施是重视锅炉给水软化处理及凝结水回收，原水含有各类杂质及结垢物质，若水质处理不当可能会导致锅炉结垢，由于水垢具有较低的导热系数，若锅炉受热面结垢，热阻增大，锅炉出力会下降，煤耗会增加，因此而影响了锅炉热效率。

根据试验所得结果，锅炉受热面若结1mm水垢，燃烧过程的热损失率达到2%-3%，而锅炉的结垢越厚，则燃料损失越多。

然而，当前许多锅炉管理工作人员并未恰当的处理水，或是根本不会处理，导致锅炉受热面的水垢越来越厚，大大降低了锅炉的热效率，同时导致锅炉管壁的温度升高，许用应力降低，容易发生爆炸事故，严重影响锅炉的安全运行。

因此，各工业锅炉使用单位，应当普及锅炉的水处理及其技术，对锅炉给水应当进行严格监督和化验，保证给水各项指标都符合要求，才能有效保障锅炉运行过程中的高效、经济、安全。

另一方面，重视凝结水回收，能够有效防止凝结水造成的损失，实现锅炉节能的最终目的。

凝结水回收不仅能够减少锅炉给水时所需的给水量，也能减轻水处理系统负荷，提高锅炉的给水温度。

根据试验，锅炉给水每提高6℃，能够节省燃料1%，可见，凝结水回收对提升锅炉的热工效率具有重要意义。

四、加强锅炉保温
由于锅炉的炉墙、管道系统等的温度都高于锅炉房内空气温度，因此，炉墙及管道系统中部分热量会以辐射以及对流的方式向其周围空气流散，这就形成了散热损失。

炉膛散热不仅会造成散热损失，还会使炉膛内温度降低，影响燃料燃烧。

因此，应当采用保温效能较好的保温材料来加强锅炉其炉墙以及管道的保温性能，以减少散热损失，有效提高锅炉的热效率。

五、结束语
要提高工业锅炉的热工效率需要从锅炉运行的各个环节着手进行控制，降低每个环节的热损失、提升每个环节的热效率，才能实现总体的热工效率的提升。

操作运行人员应当对锅炉运行进行合理适当的调整，提高锅炉的运行效率，通过控制合适的燃料种类、不同负荷情况下的不同需求，严格控制温度、压力以及水位等参数，同时对锅炉运行时的排烟温度、灰渣含碳量等等参数进行严格控制，分析点火、升压等等各种操作所需程序，合理进行燃料投入，合理控制送风量，最大限度降低热损失，提高运行效率。

只要完善各项工作，在工作中认真细心，考虑周全，就能有效的提升工业锅炉热工效率，推进工业的发展。

参考文献
[1]沈美华，石斌.提高工业锅炉热工效率的主要因素分析[J].化学工程与装备，2012-05-15.
[2]刘林.锅炉的能效评价与影响因素分析[D].山东大学，2012-05-20.
[3]赵军明.广州市工业锅炉能耗分析与节能技术研究[D].华南理工大学，2010-10-01.
[4]张华.基于分形与时间序列理论的锅炉热工参数动态特性分析及其控制
[D].大连理工大学，2013-11-08。