注汽鍋爐排煙熱損失原因分析及處理措施

遲宇

注汽鍋爐的熱損失當(dāng)中,排煙損失是最大的一項(xiàng),一般占到7~8%,第二是機(jī)械不完全燃燒損失占到1~2%,而化學(xué)不完全燃燒損失、散熱損失、灰渣物理顯熱損失只占很少份額。所以在研究鍋爐經(jīng)濟(jì)性時(shí)應(yīng)重點(diǎn)控制排煙損失和機(jī)械不完全燃燒損失,而影響排煙損失的主要是排煙量(用排煙氧量來(lái)標(biāo)志大小)和排煙溫度,影響機(jī)械不完全燃燒損失的主要是飛灰可燃物含量,這三個(gè)指標(biāo)是研究鍋爐效率最應(yīng)注意的。

注汽鍋爐;排煙損失;機(jī)械不完全熱損失

我所在單位的注汽鍋爐由于長(zhǎng)期運(yùn)行設(shè)備老化或因其它原因造成熱效率逐漸降低,使運(yùn)行成本增加,并給鍋爐的安全運(yùn)行帶來(lái)一定的危害,通過(guò)對(duì)影響鍋爐熱效率各種因素的分析對(duì)比,發(fā)現(xiàn)排煙熱損失在鍋爐各項(xiàng)熱損失中所占比例最大。一般情況下,排煙溫度每升高15℃,排煙損失約增加1%,同時(shí)也對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。

1.排煙溫度高的原因

在理論分析與總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)排煙溫度升高的原因進(jìn)行了總結(jié),其主要原因有以下幾個(gè)方面:

爐膛系統(tǒng)漏風(fēng);過(guò)剩空氣量大;受熱面積灰;對(duì)流段入口水溫高;燃料溫度低;受熱面布置原因。

2.排煙溫度高的原因分析及解決措施

A.漏風(fēng)

分析。漏風(fēng)是指爐膛及煙道漏風(fēng),是排煙溫度升高的主要原因之一,是與運(yùn)行管理、檢修以及設(shè)備結(jié)構(gòu)有關(guān)的問(wèn)題。

措施。大修、小修中鍋爐本體采用密封比較好的門、孔結(jié)構(gòu)。經(jīng)驗(yàn)表明,這一措施可降低排煙溫度約2~3℃。

B.過(guò)剩空氣量大

分析。實(shí)際運(yùn)行中,進(jìn)入爐膛的空氣量往往大于燃料完全燃燒的理論空氣量,為防止煙道冒黑煙,風(fēng)門開(kāi)度偏大,從而導(dǎo)致排煙量過(guò)大,排煙溫度升高。

措施。設(shè)計(jì)合理的燃料空氣比例,并測(cè)量煙氣中的含氧量,防止實(shí)際運(yùn)行中過(guò)剩空氣量偏大。但空氣量也不能過(guò)低,否則會(huì)導(dǎo)致火焰軟散,熱效率低,因此,要根據(jù)原始設(shè)計(jì)及設(shè)備的具體狀況來(lái)決定燃料空氣配比比例。

C.受熱面積灰

分析。受熱面積灰指鍋爐受熱面積灰、結(jié)焦,鍋爐受熱面積灰將使受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)降低,鍋爐吸熱量降低,煙氣放熱量減少,從而導(dǎo)致排煙溫度升高。

措施。運(yùn)行中加強(qiáng)鍋爐吹灰,適當(dāng)縮短吹灰間隔;及時(shí)調(diào)整燃燒,防止冒黑煙,保持各受熱面的清潔,控制爐膛壓力0.5KP以下。

D.對(duì)流段入口水溫高

由于給水預(yù)熱器旁通閥開(kāi)度控制不當(dāng),或在夏季鍋爐給水預(yù)熱器入口水溫度高,導(dǎo)致對(duì)流段入口水溫升高,給水在對(duì)流段吸收的熱量少,從而使排煙溫度升高。但如果對(duì)流段入口給水溫度控制過(guò)低,低于煙氣的露點(diǎn)溫度,會(huì)在對(duì)流段翅片管發(fā)生低溫腐蝕,所以要根據(jù)環(huán)境溫度變化的規(guī)律,及時(shí)調(diào)整對(duì)流段入口水溫,一般控制在116~138℃。

E.燃油溫度低

燃油溫度低,會(huì)引起火焰燃燒不良,造成排煙溫度升高,適當(dāng)?shù)奶岣呷加蜏囟?可以解決這一問(wèn)題,試驗(yàn)證明,燃油溫度由75℃提高至80℃后,排煙溫度可降低3~4℃,但燃油溫度不易過(guò)高以防止揮發(fā)成分爆燃。

F.受熱面布置原因

由于鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)受熱面布置不合理,或者是由于結(jié)構(gòu)不佳造成受熱面吸熱不足,導(dǎo)致煙溫偏高,這需要重新設(shè)計(jì)計(jì)算。

3.通過(guò)設(shè)備改進(jìn),運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)降低排煙熱損失,提高鍋爐熱效率,提高鍋爐運(yùn)行安全性

在實(shí)踐中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際測(cè)試的結(jié)果表明,合理的配風(fēng)及良好的霧化對(duì)降低排煙溫度起著重要的作用。

A.設(shè)計(jì)、調(diào)試“燃燒自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)”改善配風(fēng)

配風(fēng)的關(guān)鍵在于空氣量合適以及空氣與燃料的混合要充分。空氣量合適與否,最好是通過(guò)煙氣成分分析來(lái)判斷,但一般鍋爐都沒(méi)有這樣的設(shè)備,因此都通過(guò)火焰的顏色或者煙氣的顏色判斷,火焰明亮表明空氣量適合,若火焰顏色暗淡則表明空氣量不足,顏色發(fā)白則表明空氣過(guò)量。當(dāng)然這些只能通過(guò)操作經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷了。如果控制不當(dāng),燃燒效率就會(huì)受到嚴(yán)重的影響。

我單位的注汽鍋爐均使用北美燃燒器,在燃燒控制方式上采用原鍋爐配套的風(fēng)門調(diào)節(jié)方式,不能自動(dòng)跟蹤分析鍋爐煙氣變化,鍋爐燃燒受各種參數(shù)變化影響較大,如果未及時(shí)調(diào)整燃燒參數(shù),導(dǎo)致燃燒器瓦口嚴(yán)重結(jié)焦,容易發(fā)生二次燃燒等嚴(yán)重事故。針對(duì)這一情況,在作業(yè)區(qū)技術(shù)部門的幫助指導(dǎo)下,設(shè)計(jì)并調(diào)試“燃燒自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)”。如圖1所示:

安裝在煙道內(nèi)的氧化鋯氧含量分析儀將數(shù)據(jù)傳送到鍋爐控制主機(jī),經(jīng)過(guò)PID調(diào)節(jié)程序的內(nèi)部運(yùn)算,輸出一個(gè)變量控制信號(hào),傳遞給風(fēng)機(jī)變頻,通過(guò)這種閉環(huán)控制系統(tǒng),動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)頻率,改變進(jìn)入爐膛的空氣量,使燃料空氣比例保持在最佳狀態(tài),從而達(dá)到穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)控制鍋爐燃燒的目的。

通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用,收到了很好的效果。由于采用PID運(yùn)算控制,提高了其控制精度,提高了鍋爐的燃燒效率。該項(xiàng)目在我中心站的兩臺(tái)鍋爐實(shí)施,鍋爐平均煙溫由243.6℃下降到227.1℃,下降了16.5℃,由理論數(shù)據(jù)得出,鍋爐煙溫每降低15℃,鍋爐熱效率提高1%。即鍋爐熱效率提高1.1%。利用KM900煙氣分析儀測(cè)試,實(shí)測(cè)鍋爐的平均熱效率由81.93%提高到83.24%,提高了1.31%,節(jié)能效果明顯,鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性也有了較大的提高。

B.設(shè)計(jì)調(diào)試“霧化自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)”確保良好的霧化

良好的霧化可以增加燃料表面積提高燃燒速度,不完全燃燒往往是滴狀燃料內(nèi)部無(wú)法參加燃燒的結(jié)果,因此,理論上說(shuō)滴狀燃料直徑越小,對(duì)提高完全燃燒率越有利。

我單位注汽鍋爐在霧化控制上采用原鍋爐配套的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥,由于使用期限較長(zhǎng),閥體、閥芯腐蝕磨損嚴(yán)重,不能自動(dòng)跟蹤控制霧化壓力,鍋爐燃燒受霧化壓力影響較大,霧化效果差,嚴(yán)重影響鍋爐高效、穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)與作業(yè)區(qū)技術(shù)組結(jié)合,設(shè)計(jì)并調(diào)試“霧化自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)”。如圖2所示:

通過(guò)壓力變送器采集壓力信號(hào),傳送到PID調(diào)節(jié)儀,經(jīng)過(guò)PID調(diào)節(jié)儀的內(nèi)部運(yùn)算,輸出一個(gè)4-20mA的電流控制信號(hào),傳遞給霧化電動(dòng)閥,通過(guò)這種閉環(huán)控制系統(tǒng),準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)霧化電動(dòng)閥的開(kāi)度,從而達(dá)到穩(wěn)定控制霧化壓力的目的。

在該項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,我們有針對(duì)性地錄取了設(shè)備運(yùn)行相關(guān)參數(shù),并且利用KM900煙氣分析儀對(duì)鍋爐的煙氣進(jìn)行測(cè)試,通過(guò)對(duì)比分析鍋爐各項(xiàng)參數(shù),計(jì)算出鍋爐燃油單耗變化量,由此計(jì)算出項(xiàng)目實(shí)施后節(jié)能效果。該項(xiàng)目實(shí)施后,鍋爐平均煙溫由237.8℃下降到219.2℃,下降了18.6℃,由理論數(shù)據(jù)得出,鍋爐煙溫每降低15℃,鍋爐熱效率提高1%。即鍋爐熱效率提高1.24%。利用KM900煙氣分析儀測(cè)試,實(shí)測(cè)鍋爐的平均熱效率由81.16%提高到82.78%,提高了1.62%,節(jié)能效果明顯。通過(guò)對(duì)鍋爐霧化系統(tǒng)自動(dòng)控制方式的改進(jìn),使現(xiàn)場(chǎng)的安全技術(shù)水平有了進(jìn)一步的提高,運(yùn)行參數(shù)平穩(wěn),崗位操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度降低,重要的一點(diǎn)消除了霧化控制系統(tǒng)的安全隱患,防止事故的發(fā)生。

通過(guò)對(duì)排煙溫度升高的各種原因進(jìn)行了分析,找到了幾點(diǎn)引起排煙溫度升高的因素,并提出了一些簡(jiǎn)單可行的措施和方案,為鍋爐設(shè)計(jì)和設(shè)備改造治理、降低排煙溫度,提高鍋爐熱效率提供參考。

[1]張永照,陳聽(tīng)寬.工業(yè)鍋爐.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1985

[2]徐東.注汽系統(tǒng)熱效率.石油鉆采工藝,2003