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浅谈工业锅炉热效率损失及节能降耗

作者：周学斌

来源：《中国新技术新产品》2013年第23期

摘 要：本文就工业锅炉热效率损失及节能降耗进行了探讨，对热效率中主要热损失原因作了详细的分析，并提出几点有关中小型燃煤工业锅炉节能改造的措施，以期能为解决工业锅炉热效率损失和节能降耗的问题提供一定的参考借鉴。 关键词：工业锅炉；热效率损失；节能降耗 中图分类号：TK229 文献标识码：B 1 工业锅炉的热损失分析

过滤热损失的存在对于企业锅炉运行的稳定性，经济性的提升具有重要的影响作用，为较大程度的降低其热损失。需了解其热损失类型和产生的机理。按性质划分，热损失主要分为两类，一类为完全燃烧的热损失q4，另一类是未完全燃烧的热损失q3。其中大部分的热损失为机械未完全燃烧而造成多大热损失，以及过滤排烟过程中所造成的热损失，占总体锅炉热损失的90%以上。锅炉排烟造成的损失，是因为其温度高于外界的温度所致。q2在室内燃炉的各类损失中，约占4%-8%，并且随排烟温度的升高而增加，其温度每增加15℃-20℃时，q2便会增加约1%，也即锅炉的热效率相应的降低约1%。机械不完全燃烧所造成的热损失，是因为含有还未燃尽的碳所致的损失，一般情况下，应用灰渣含碳量和飞灰含碳量的降低情况，对其热损失进行衡量。

1.1 基于排烟损失的q2分析

在理论上，煤中排烟造成的热损失和排烟温差、排烟空气过剩的系数α相关，并且当过剩的系数α和排烟温差变大时，其热损失也随之增大。同时造成空气系数α过大的原因在于一次风量过大。

排烟温度之所以会受到层燃锅炉的影响，其主要的影响因素包括局部燃烧系统简单，燃烧工况不合理，风量调节失控、锅炉结构、燃烧不完全，煤层的厚度不均和煤粉颗料不均等。 排烟温度受煤粉炉影响的主要因素主要包括以下几个：⑴由受热面积的飞灰导致的受热面的吸热量下降，进而致使传热下降，以及通过吹灰降低煤粉炉中空预器内部的风量。⑵空预器的传热量降低，提高排烟的温度。在受热面积的影响下，通常炉膛出口的温度会保持在正常的状态，但排烟温度缺呈明显升高的趋势，其主要的原因主要是因省煤器和下管式的空预器所导致的。⑶由于系统漏风所致不同的温度效应，对过剩系数α所产生的影响。由于制粉系统和炉膛存在的漏风情况，致使排烟的温度上升，并且如果炉膛漏风的部位和炉底接近，便会促使传热降低。所以，可将其理解为漏风所产生的综合效应，对于未产生漏风时的排烟温度，仅存在

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轻微的下降，或是无变化。同时漏风的产生，会导致风室串风、炉排、炉门不严、烟箱、烟道、煤斗、出渣门、吹灰器等想象的发生，进而增大过剩系数α。⑷影响排烟温度的另一因素，是因为各类燃烧方式应用的不同配风方式，以提高燃烧的效率，尽可能的使燃料燃烧完全。例如在低负荷时，应用集中燃烧的方式，可有效的减少以此风速，通过对煤粉进行浓淡分离区别，改变炉中切圆过小的问题，需要应用上下层燃烧器的热负荷比例相互配合的各类因素，可有效的促使排烟温度降低。在锅炉处于高负荷的运行中时，因为燃烧中心上移，或是炉膛出口的温度过高，也会导致排烟的温度的上升，多为燃烧所致。另外，通过燃烧产生的烟气总容积和空气过剩系数α具有一定的关系，会随该系数的增大而增大。同时炉膛容积的负荷却会随α的增大而减小，其燃烧的时间越小，炉膛容积的热负荷便会越大，并且炉膛中的压力越大，其炉膛容积的热负荷也会越大，同时风量、风速增加、烟气流速、烟气量增加和带粉增加，致使炉内的各项热力特性的参数变大。 1.2 机械不完全燃烧所致的热损失q4分析

在煤种一定的情况下，造成q4热损失的因素为飞灰的含碳量，以及灰渣的含碳量，因此，通过降低炉渣和飞灰的含碳量，可有效的降低热损失。影响飞灰含碳量的因素为煤粉炉。而影响灰渣含碳量的因素为火燃烧条件的改善，如风量、热风温度的提高，以及煤粉颗粒的大小、煤粉浓度和风煤系数等，均会改善燃烧条件。如果煤的挥发分较高，但其着火温度相对较低，并且其着火的距离较近，常会出现完全燃烧和燃烧过度的情况，并且很易产生结焦，对于挥发性较低的煤种，其燃烧的积极性和稳定性均会下降，但如果增加挥发分，便会降低灰分的含碳量。同时，煤粉过于精细，其燃烧的时间会相对将少，飞灰中含有的可燃物含量也随之减少，可促进完全燃烧。 一般情况下，煤粉的精细度R90应小于10%，因此，细度对于分会可燃物含量的影响并不大，当若是R90大于15%时，飞灰的可燃物含量便会呈增长的趋势。同时，煤粉的浓度会对着火的稳定性产生影响，据有关实验表明，如果煤粉的浓度增加，着火便比较容易，尤其对于劣质的煤种，其浓度的增加，对于着火极为有利。煤粉中煤粉浓度、一次风量和气流温度的增加，对于着火的难易程度均有所影响，当一次风量达到300℃时，可将着火热减少60%左右，但升高到400℃时，可将着火热减少80%左右。在这这样的条件下，对降低分会的含碳量，以及促进稳定的燃烧较为有利。

另一影响因素为空气动力场，具体因素包括均匀度、氧浓度分布和入炉的总量等，在实际的应用中，通常将烟气的含氧量保持在3.5%，当空气过剩系数α小于1.05时，以及含氧量处于1%时，可使其燃烧，属于低氧燃烧，可有效的减少烟气量和送风量，并促使排烟量降低，以及降低金属高温氧化的发生概率。应用稳定的合理的工况，以及合理的分配一、二、三次风的风率、风速和均匀性，可促进燃烧的稳定性，进而有效的减少热损失。但同时会对排烟量、排烟温度、飞灰的含碳量影响较大，并根据时间证明，当炉膛的负压着增大时，飞灰的含碳量也会增大。

1.3 传热中存在的热损失分析

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水垢厚度影响的增加，通常会造成中小型锅炉热的效率下降。因此，需保证过剩系数的最佳值，才能将少燃料的浪费，使其最大程度的燃烧完全，提升锅炉燃烧的有效率。因为锅炉处于高负荷运行，或是增厚煤层、加快炉排的速度，均会导致灰渣含碳量的增加。同时锅炉在低负荷运行时，煤层的阻力不均匀并且过薄，会致使大量的空气从煤层中的消失，最终造成燃烧不完全，致使灰渣的含碳量增加。但空气量无论是大还是小，若是过剩系数过大，均会造成降低的火焰温度，减缓燃烧的速度，致使传热量减少，并且增大烟气量，排烟温度随之增加。 2 促进节能降耗的措施分析

为达到节能降耗的目的，可采用以下措施。⑴将锅炉的排烟温度降低，进而有效的减少漏风所致的排烟量，采用合理的燃烧方式，能够有效的将燃烧组织减少，以确保锅炉的供水水质，同时提升操作人员的操作水平，提升管理力度。⑵通过提升绝热保温技术，降低散热损失。在散热损失当中，锅炉所致的q2热损失为最大，约为6%-20%，若是排烟的温度降低到12℃-15℃时，可将热损失降低约1%，为减少该类热损失的发生，应采取措施，减少或避免失热面上的结灰、结渣和堵灰的现象。可改进或增加锅炉尾部的受热面，将排烟的温度降低。同时因灰渣的热阻较大，因此，当受热面上结有1mm的会灰渣时，便需多损耗3%的燃料。因此，若是松散状的结灰，应定期进行吹灰处理。⑶为避免锅炉处于低负荷运行，应尽量避免起停。因为锅炉处于低分低负荷运行时，其烟气流数较低，很易形成结灰。排烟量的减少，关键在于沿程各烟道漏风量的大小，以及空气的过剩系数α。其中空气的过剩系数不仅会对q2造成影响，并且会影响到炉内燃烧的q4、q3。当处于某种条件时，空气过剩系数的降低，可降低q2，但q4、q3却会增加，因此需保持较好的空气过剩系数条件α，可促使q2+q3+q4之和为最小值。若是中小型的链条层燃炉，可通过对其炉内的结构进行改造，改造其炉膛布置情况，燃烧方式，炉内气流组织，煤种等。例如可应用合理的炉拱，促使炉膛后部的空气过剩系数向前移，通过前后拱组成“喉口”，并将炉膛前的空气过剩系数α和挥发分相混合，使可燃气体燃烧充分，同时因为后拱过长过低，能够有效降低燃料层给受热面所造成的直接辐射，确保燃烧尽各阶段的所需温度能够维持在一定的水平，减少由于机械不完全燃烧所造成的飞灰量和损失。另外还可应用二次风降低热损失，将二次风喷入炉排上方的炉墙中，可有效的增强炉中气流的混合和扰动，促使燃料能够及时的着火，充分燃烧未燃尽的颗粒，并有效的减少气体飞灰中不完全燃烧所致的热损失。应用链条炉的分层燃烧技术，能够促进煤粉颗粒的平均分布，增大燃烧时的燃烧面积，提升其热强度，对于着火性能和燃烧性能具有较好的改善作用，并促进燃料的充分燃烧，减少煤炉渣中的含碳量。同时，还可将链条炉改为沸腾炉，具有高燃烧强度，较好传热效果的特点，并且适应范围较广，脱硫效果佳，能够降低空气污染，并且能够有效的解决链条炉中高耗煤量、热效率低等问题。 结语

综上所述，工业锅炉用途广，数量多，燃料消耗量大。但是其在实际运行中，热效率一般都很低，造成的燃料和大气污染非常严重。为了解决工业锅炉热效率损失低下以及污染严重的问题，就要采取有利于工业锅炉减少热损失，提高锅炉热效率的措施加以技术改造，从而促使锅炉经济运行，并达到节能降耗的目标。