工業(yè)燃煤鍋爐熱效率與節(jié)能技術(shù)改造

　　工業(yè)燃煤鍋爐實際運行中，熱效率般都很低，燃料和大氣污染非常嚴(yán)重。根據(jù)相對誤差分析，此類鍋爐熱效率測定以正平衡法較為準(zhǔn)確。但是了為提高鍋爐的熱效率，提高能效利用水平，節(jié)能減排減少鍋爐熱損失反平衡的各項熱損失實際測試和運用中綜合節(jié)能技術(shù)改造，采用反平衡法，測出鍋爐各項熱損失來間接宏觀確定鍋爐熱效率情況，利用正反平衡熱效率相互較驗，借以研究和分析熱效率降低的原因，進(jìn)而采取減少熱損失有效措施和技術(shù)改造，以提高熱效率，節(jié)省燃料降低排放，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

　　在實際應(yīng)用工程中，大部分中小企業(yè)均以鍋爐用煤的考核，以煤氣比作為經(jīng)濟(jì)運行和節(jié)煤的主要指標(biāo)，但是當(dāng)煤種改變時，工況改變時，就很難比較，上海電力學(xué)院電力系統(tǒng)專業(yè)，工程師。實際測試對工業(yè)燃煤鍋爐的熱效率的宏觀定性分析，實際鍋爐的熱效率和鍋爐的結(jié)構(gòu)、燃燒裝置、操作技術(shù)水平、輔助設(shè)備、水質(zhì)、煤種等各方面有關(guān)，現(xiàn)就以下情況進(jìn)行分析。

　　1工業(yè)鍋爐煤粉、層燃熱損失的分析為了提高鍋爐經(jīng)濟(jì)性，實際企業(yè)鍋爐運行中主要考慮鍋爐熱損失，從性質(zhì)上講以兩類熱損失為主，及未全燃燒熱損失和傳熱熱損失。未全燃燒熱損失又為機(jī)械未全燃燒熱損失q4和化學(xué)未全燃燒熱損失q3，對于燃煤鍋爐中排煙熱損失及機(jī)械未全燃燒熱損失兩項，占鍋爐熱損失90%以上。鍋爐排煙溫度是由于高于外界空氣溫度而造成的熱損失，在室燃爐的各項熱損失中心約為4%8%，心在排煙溫度每增加15°C20°C時q2增加1%左右，即鍋爐熱效率降低1%左右。機(jī)械不全燃燒熱損失，由于灰中含有未燃盡的碳造成的熱損失，通常以降低飛灰含碳量和灰渣含碳量來衡量損失情況氣1.1排煙熱損失分析排煙熱損失理論上對于一定的煤種排煙熱損失與排煙空氣過剩系數(shù)a及排煙溫度差有關(guān)，并隨著排煙溫差和過剩系數(shù)a增大而增大，空氣過剩系數(shù)a過大，是由于一次風(fēng)量過大。

　　對于層燃鍋爐影響排煙溫度的因素大致由于鍋爐結(jié)構(gòu)、燃燒系統(tǒng)簡單，煤層的厚度不勻，局部燃燒工況不合理，燃燒不全，煤粉顆料不均勻，風(fēng)量調(diào)節(jié)失控等原因造成的。

　　對于煤粉爐影響排煙溫度的因素大致包括以下幾種情況：a受熱面積飛灰會引起受熱面吸熱量下降傳熱下降，吹灰對降低煤粉爐中空預(yù)器內(nèi)風(fēng)量減少；b空預(yù)器傳熱量下降，導(dǎo)致排煙溫度升高。對于受熱面積灰的影響，爐膛出口溫度正常，而排煙溫度明顯偏高產(chǎn)生的原因，大致由于下管式空預(yù)器積灰和省煤器積灰引起；c系統(tǒng)漏風(fēng)產(chǎn)生的溫度效應(yīng)不同對過剩系數(shù)a產(chǎn)生影響。爐膛和制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)，會導(dǎo)致排煙溫度上升，另一方面爐膛漏風(fēng)部位，越接近爐底，會使傳熱下降。對于水平煙道和尾部煙道漏風(fēng)，由于對流傳熱的比例的增大，漏風(fēng)產(chǎn)生的溫度效應(yīng)不同，最終導(dǎo)致排煙溫度下降，產(chǎn)生溫降效應(yīng)。因此，可認(rèn)為漏風(fēng)產(chǎn)生的綜合影響為排煙溫度相對未漏風(fēng)不變或輕微下降，另一方面漏風(fēng)由于風(fēng)室串風(fēng)、爐門不嚴(yán)、煙道、煙箱、出渣門、吹灰器、煤斗、爐排等情況會造成空氣過剩系數(shù)a增大；d燃料的種類燃燒的配風(fēng)方式，對提高燃燒效率，是燃料盡可能燃燒全，對排煙溫度的影響也很大。如低負(fù)荷時采取集中燃燒的方式，減少一次風(fēng)速，采用煤粉濃淡分離，改變爐內(nèi)切圓過小，三次風(fēng)帶粉過多等配合上下層燃燒器熱負(fù)荷比例等因素，從而降低排煙溫度。在高負(fù)荷運行，爐膛出口溫度偏高或燃燒中心上移產(chǎn)生的排煙溫度過高，多屬于燃燒原因造成。通常燃燒產(chǎn)生的煙氣總?cè)莘e只與空氣過剩系數(shù)a有關(guān)，隨著a增大而增大。爐膛容積熱負(fù)荷Q隨著a增大而減小，隨著爐膛平均溫度的增加而減小，但燃燒時間越短，爐膛容積熱負(fù)荷Q越大，爐膛壓力越大，爐膛容積熱負(fù)荷Q越大。此時風(fēng)量、風(fēng)速增加、帶粉增加，煙氣量增加，煙氣流速增加，爐內(nèi)各項熱力特性參數(shù)增大。對于負(fù)荷過大，般通過一級減溫水，流量監(jiān)控措施，同時爐膛負(fù)壓過高時，也會造成空氣過剩系數(shù)a過大。

　　1.2機(jī)械不全燃燒熱損失如分析固體不全燃燒損失對于一定的煤種，熱損失全取決于飛灰含碳量，灰渣含暖量，降低灰飛含暖量及爐渣含暖量，是減少熱損失的一項有效途徑。對于煤粉爐而言，影響飛灰含碳量，灰渣含碳量的主要因素有，改善著火燃燒條件，如提高熱風(fēng)溫度、風(fēng)量、煤粉顆粒大小，風(fēng)煤比系數(shù)，煤粉濃度等。煤的揮發(fā)分高，著火溫度低，著火距離近，燃燒過度和全燃燒，但容易結(jié)焦，揮發(fā)性低的煤種，燃燒穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性下降，但是同時揮發(fā)分增加，灰飛含碳量明顯下降。煤粉越細(xì)，燃燒時燃盡時間越短，飛灰可燃物含量越小，燃燒越全。通常煤粉細(xì)度私。<1%，細(xì)度對飛灰可燃物影響不大，當(dāng)私。>15%時，飛灰可燃物迅速增大。

　　煤粉濃度糖粉與空氣質(zhì)量之比，對著火穩(wěn)定的影響，試驗表明煤粉的濃度增加，著火容易，特別是對劣質(zhì)煤著火總是有利的。煤粉爐中增加次風(fēng)量、煤粉濃度、氣流溫度，在一次風(fēng)量2.°C升至3°C時，著火熱可減少60%，升至40.°C時，著火熱可減少8此時，對降低飛灰含碳量和穩(wěn)定燃燒非常有利。固體機(jī)械不全燃燒熱損失q4與飛灰比a的關(guān)系是飛灰比增加q4增加2.空氣動力場的影響，包括入爐總量，氧濃度的分布，均勻度，在實際運行操作中，煙氣含氧量一般在3.5%，如果此時空氣過剩系數(shù)a能低于1.05，及含氧量控制在1%以下，能保證燃燒，此時屬于低氧燃燒，低氧燃燒的優(yōu)點，減少送風(fēng)量和煙氣量，排煙量下降，金屬高溫氧化的可能性下降，S2、N2等的下降，采用合理的穩(wěn)定的燃燒工況，配分、二、三次風(fēng)的風(fēng)速、風(fēng)率及均勻性，對于燃燒波動和穩(wěn)定，可減少燃燒熱損失，同時對于排煙溫度和排煙量影響很大，同時影響飛灰含碳量，實際運行表明，爐膛負(fù)壓增大，會造成飛灰含碳量增加。

　　1.3傳熱熱損失分析水垢厚度與浪費燃料，對于中小型鍋爐水垢厚度增加鍋爐熱效率下降。鍋爐運行空氣過剩系數(shù)a的最佳值，才能保證燃燒最大可能燃盡，最大限度提高鍋爐燃燒效率。鍋爐高負(fù)荷運行、煤層增厚、爐排速度加快，造成灰渣含碳量增加；低負(fù)荷運行時煤層過薄、煤層阻力不均勻，大量空氣從煤層中流失，造成燃燒不全，也會造成灰渣含碳量增加?？諝饬窟^大過小都無益，空氣過剩系數(shù)a過高，火焰溫度就會過低，燃燒速度減慢，結(jié)果導(dǎo)致傳熱量減少，同時，煙氣量增大，排煙溫度增大。

　　2綜合以上熱損失分析對于工業(yè)燃煤鍋爐可采取以下措施達(dá)到節(jié)能降耗的要求a降低鍋爐排煙溫度，杜絕漏風(fēng)減少造成排煙量，合理組織燃燒方式減少燃燒損失，保證鍋爐給水品質(zhì)，改進(jìn)操作水平，加強(qiáng)管理；e加強(qiáng)絕熱保溫減少散熱損失（由于外表面的自然對流和輻射引起，據(jù)統(tǒng)計鍋爐爐墻等散熱損失q5大約為3%4%）鍋爐對于q2在散熱損失中是最大的，大約在6%20%左右，當(dāng)排煙溫度降低12C15°C，散熱損失可降低1%左右，對此采取的措施有：避免或減少失熱面上的結(jié)渣、結(jié)灰、堵灰現(xiàn)象。

　　增加或改進(jìn)尾部受熱面，降低排煙溫度?；以臒嶙璐蠹s為鋼鐵的400倍，般受熱面上結(jié)灰渣1mm時，需多耗燃料2%3%，因此，對于松散狀結(jié)灰可定期吹灰，如長時間對附在管子上的緊密狀結(jié)灰，由于吸附在煙氣中S2、S3、水蒸氣等硫酸鹽和亞硫酸鹽等原因，造成不易清理；c）避免鍋爐在低負(fù)荷運行，減少起停次數(shù)，鍋爐低負(fù)荷運行時煙氣的流數(shù)低，容易造成結(jié)灰。減少排煙量，取決于空氣過剩系數(shù)a和沿程各煙道的漏風(fēng)量的大小，空氣過剩系數(shù)a不僅影響心，且對爐內(nèi)燃燒q3和q4都有影響，在一定限度內(nèi)，降低空氣過剩系數(shù)a，將使心降低，但q3和q4會增加，所以采取最佳的空氣過剩系數(shù)a的條件，是使q2+q3+q4的和值為最小時的值。對于中小型鏈條層燃爐，可改造爐內(nèi)結(jié)構(gòu)，爐膛布置情況，爐內(nèi)氣流組織，燃燒方式，煤種等。

　　如采用合理的爐拱，將爐膛的后部空氣過剩系數(shù)a推向前步，在由前后拱形成的“喉口”處與爐膛前部的空氣過剩系數(shù)a和揮發(fā)分混和，促使可燃?xì)怏w全燃燒，同時由于后拱低而長可減少燃料層對受熱面的直接輻射，保持燃盡階段的所需要的溫度，減少機(jī)械不全燃燒的損失及飛灰量。采用二次風(fēng)，在爐排上方的爐墻噴入二次風(fēng)，強(qiáng)化爐內(nèi)氣流擾動和混合，促進(jìn)燃料及時著火，增加未燃盡顆粒充分燃燒，減少氣體飛灰的不全燃燒損失。優(yōu)化鍋爐燃燒方式，對于煤粉爐如采用低氧燃燒技術(shù)，在降低氧含量燃燒時，需要調(diào)整熱風(fēng)風(fēng)壓、風(fēng)量，控制燃燒器燃料混合均勻，使火焰燃燒正常，防止發(fā)生煤氣脫火現(xiàn)象和回火現(xiàn)象，控制爐內(nèi)燃燒平衡，降低燃燒速度，提高燃燒溫度，達(dá)到最佳的工藝操作燃燒效果。通過含氧量操作調(diào)整，保持燃料不變的情況下，提高鍋爐熱效率，減少燃料浪費和廢氣排發(fā)。對于鏈條爐采用分層燃燒技術(shù)，使煤粉顆粒分層均勻，燃燒時燃燒面積增大，熱強(qiáng)度提高，改善著火性能和燃燒性能，燃料更加充分燃燒，有效降低爐渣含碳量。2改造鏈條爐為沸騰爐，沸騰爐具有燃燒強(qiáng)度高，傳熱效果好，每種適應(yīng)廣，脫硫效果好，減少大氣污染減排效果好等優(yōu)點。解決了鏈條爐中燃燒不全，煤耗高熱效率低出力不足，煤質(zhì)適應(yīng)性差，機(jī)械故障多等問題。對于鍋爐輔機(jī)設(shè)備，如風(fēng)機(jī)，水泵等采用節(jié)能技術(shù)。對于送、引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、給水、除塵系統(tǒng)，采用調(diào)速控制流量的變頻技術(shù)進(jìn)行綜合節(jié)能改造。4 3結(jié)語簡單分析通過鍋爐熱效率中，鍋爐燃燒過程中熱力特性，各項參數(shù)變化情況，熱損失的多方面因素，如燃燒工況、燃燒設(shè)備、操作工藝、鍋爐結(jié)構(gòu)等因素，同時提出了對中小型燃煤鍋爐煤粉爐、層燃爐，減少熱損失，提高鍋爐熱效率，促使鍋爐經(jīng)濟(jì)運行，節(jié)能降耗減排的有效各項技術(shù)改造措施和方法。