淺談工業鍋爐熱效率損失及節能降耗

摘 要：本文就工業鍋爐熱效率損失及節能降耗進行了探討，對熱效率中主要熱損失原因作了詳細的分析，并提出幾點有關中小型燃煤工業鍋爐節能改造的措施，以期能為解決工業鍋爐熱效率損失和節能降耗的問題提供一定的參考借鑒。

關鍵詞：工業鍋爐；熱效率損失；節能降耗

中圖分類號：TK229 文獻標識碼：B

1 工業鍋爐的熱損失分析

過濾熱損失的存在對于企業鍋爐運行的穩定性，經濟性的提升具有重要的影響作用，為較大程度的降低其熱損失。需了解其熱損失類型和產生的機理。按性質劃分，熱損失主要分為兩類，一類為完全燃燒的熱損失q4，另一類是未完全燃燒的熱損失q3。其中大部分的熱損失為機械未完全燃燒而造成多大熱損失，以及過濾排煙過程中所造成的熱損失，占總體鍋爐熱損失的90%以上。鍋爐排煙造成的損失，是因為其溫度高于外界的溫度所致。q2在室內燃爐的各類損失中，約占4%-8%，并且隨排煙溫度的升高而增加，其溫度每增加15℃-20℃時，q2便會增加約1%，也即鍋爐的熱效率相應的降低約1%。機械不完全燃燒所造成的熱損失，是因為含有還未燃盡的碳所致的損失，一般情況下，應用灰渣含碳量和飛灰含碳量的降低情況，對其熱損失進行衡量。

1.1 基于排煙損失的q2分析

在理論上，煤中排煙造成的熱損失和排煙溫差、排煙空氣過剩的系數α相關，并且當過剩的系數α和排煙溫差變大時，其熱損失也隨之增大。同時造成空氣系數α過大的原因在于一次風量過大。

排煙溫度之所以會受到層燃鍋爐的影響，其主要的影響因素包括局部燃燒系統簡單，燃燒工況不合理，風量調節失控、鍋爐結構、燃燒不完全，煤層的厚度不均和煤粉顆料不均等。

排煙溫度受煤粉爐影響的主要因素主要包括以下幾個：⑴由受熱面積的飛灰導致的受熱面的吸熱量下降，進而致使傳熱下降，以及通過吹灰降低煤粉爐中空預器內部的風量。⑵空預器的傳熱量降低，提高排煙的溫度。在受熱面積的影響下，通常爐膛出口的溫度會保持在正常的狀態，但排煙溫度缺呈明顯升高的趨勢，其主要的原因主要是因省煤器和下管式的空預器所導致的。⑶由于系統漏風所致不同的溫度效應，對過剩系數α所產生的影響。由于制粉系統和爐膛存在的漏風情況，致使排煙的溫度上升，并且如果爐膛漏風的部位和爐底接近，便會促使傳熱降低。所以，可將其理解為漏風所產生的綜合效應，對于未產生漏風時的排煙溫度，僅存在輕微的下降，或是無變化。同時漏風的產生，會導致風室串風、爐排、爐門不嚴、煙箱、煙道、煤斗、出渣門、吹灰器等想象的發生，進而增大過剩系數α。⑷影響排煙溫度的另一因素，是因為各類燃燒方式應用的不同配風方式，以提高燃燒的效率，盡可能的使燃料燃燒完全。例如在低負荷時，應用集中燃燒的方式，可有效的減少以此風速，通過對煤粉進行濃淡分離區別，改變爐中切圓過小的問題，需要應用上下層燃燒器的熱負荷比例相互配合的各類因素，可有效的促使排煙溫度降低。在鍋爐處于高負荷的運行中時，因為燃燒中心上移，或是爐膛出口的溫度過高，也會導致排煙的溫度的上升，多為燃燒所致。另外，通過燃燒產生的煙氣總容積和空氣過剩系數α具有一定的關系，會隨該系數的增大而增大。同時爐膛容積的負荷卻會隨α的增大而減小，其燃燒的時間越小，爐膛容積的熱負荷便會越大，并且爐膛中的壓力越大，其爐膛容積的熱負荷也會越大，同時風量、風速增加、煙氣流速、煙氣量增加和帶粉增加，致使爐內的各項熱力特性的參數變大。

1.2 機械不完全燃燒所致的熱損失q4分析

在煤種一定的情況下，造成q4熱損失的因素為飛灰的含碳量，以及灰渣的含碳量，因此，通過降低爐渣和飛灰的含碳量，可有效的降低熱損失。影響飛灰含碳量的因素為煤粉爐。而影響灰渣含碳量的因素為火燃燒條件的改善，如風量、熱風溫度的提高，以及煤粉顆粒的大小、煤粉濃度和風煤系數等，均會改善燃燒條件。如果煤的揮發分較高，但其著火溫度相對較低，并且其著火的距離較近，常會出現完全燃燒和燃燒過度的情況，并且很易產生結焦，對于揮發性較低的煤種，其燃燒的積極性和穩定性均會下降，但如果增加揮發分，便會降低灰分的含碳量。同時，煤粉過于精細，其燃燒的時間會相對將少，飛灰中含有的可燃物含量也隨之減少，可促進完全燃燒。 一般情況下，煤粉的精細度R90應小于10%，因此，細度對于分會可燃物含量的影響并不大，當若是R90大于15%時，飛灰的可燃物含量便會呈增長的趨勢。同時，煤粉的濃度會對著火的穩定性產生影響，據有關實驗表明，如果煤粉的濃度增加，著火便比較容易，尤其對于劣質的煤種，其濃度的增加，對于著火極為有利。煤粉中煤粉濃度、一次風量和氣流溫度的增加，對于著火的難易程度均有所影響，當一次風量達到300℃時，可將著火熱減少60%左右，但升高到400℃時，可將著火熱減少80%左右。在這這樣的條件下，對降低分會的含碳量，以及促進穩定的燃燒較為有利。

另一影響因素為空氣動力場，具體因素包括均勻度、氧濃度分布和入爐的總量等，在實際的應用中，通常將煙氣的含氧量保持在3.5%，當空氣過剩系數α小于1.05時，以及含氧量處于1%時，可使其燃燒，屬于低氧燃燒，可有效的減少煙氣量和送風量，并促使排煙量降低，以及降低金屬高溫氧化的發生概率。應用穩定的合理的工況，以及合理的分配一、二、三次風的風率、風速和均勻性，可促進燃燒的穩定性，進而有效的減少熱損失。但同時會對排煙量、排煙溫度、飛灰的含碳量影響較大，并根據時間證明，當爐膛的負壓著增大時，飛灰的含碳量也會增大。

1.3 傳熱中存在的熱損失分析

水垢厚度影響的增加，通常會造成中小型鍋爐熱的效率下降。因此，需保證過剩系數的最佳值，才能將少燃料的浪費，使其最大程度的燃燒完全，提升鍋爐燃燒的有效率。因為鍋爐處于高負荷運行，或是增厚煤層、加快爐排的速度，均會導致灰渣含碳量的增加。同時鍋爐在低負荷運行時，煤層的阻力不均勻并且過薄，會致使大量的空氣從煤層中的消失，最終造成燃燒不完全，致使灰渣的含碳量增加。但空氣量無論是大還是小，若是過剩系數過大，均會造成降低的火焰溫度，減緩燃燒的速度，致使傳熱量減少，并且增大煙氣量，排煙溫度隨之增加。

2 促進節能降耗的措施分析

為達到節能降耗的目的，可采用以下措施。⑴將鍋爐的排煙溫度降低，進而有效的減少漏風所致的排煙量，采用合理的燃燒方式，能夠有效的將燃燒組織減少，以確保鍋爐的供水水質，同時提升操作人員的操作水平，提升管理力度。⑵通過提升絕熱保溫技術，降低散熱損失。在散熱損失當中，鍋爐所致的q2熱損失為最大，約為6%-20%，若是排煙的溫度降低到12℃-15℃時，可將熱損失降低約1%，為減少該類熱損失的發生，應采取措施，減少或避免失熱面上的結灰、結渣和堵灰的現象。可改進或增加鍋爐尾部的受熱面，將排煙的溫度降低。同時因灰渣的熱阻較大，因此，當受熱面上結有1mm的會灰渣時，便需多損耗3%的燃料。因此，若是松散狀的結灰，應定期進行吹灰處理。⑶為避免鍋爐處于低負荷運行，應盡量避免起停。因為鍋爐處于低分低負荷運行時，其煙氣流數較低，很易形成結灰。排煙量的減少，關鍵在于沿程各煙道漏風量的大小，以及空氣的過剩系數α。其中空氣的過剩系數不僅會對q2造成影響，并且會影響到爐內燃燒的q4、q3。當處于某種條件時，空氣過剩系數的降低，可降低q2，但q4、q3卻會增加，因此需保持較好的空氣過剩系數條件α，可促使q2+q3+q4之和為最小值。若是中小型的鏈條層燃爐，可通過對其爐內的結構進行改造，改造其爐膛布置情況，燃燒方式，爐內氣流組織，煤種等。例如可應用合理的爐拱，促使爐膛后部的空氣過剩系數向前移，通過前后拱組成“喉口”，并將爐膛前的空氣過剩系數α和揮發分相混合，使可燃氣體燃燒充分，同時因為后拱過長過低，能夠有效降低燃料層給受熱面所造成的直接輻射，確保燃燒盡各階段的所需溫度能夠維持在一定的水平，減少由于機械不完全燃燒所造成的飛灰量和損失。另外還可應用二次風降低熱損失，將二次風噴入爐排上方的爐墻中，可有效的增強爐中氣流的混合和擾動，促使燃料能夠及時的著火，充分燃燒未燃盡的顆粒，并有效的減少氣體飛灰中不完全燃燒所致的熱損失。應用鏈條爐的分層燃燒技術，能夠促進煤粉顆粒的平均分布，增大燃燒時的燃燒面積，提升其熱強度，對于著火性能和燃燒性能具有較好的改善作用，并促進燃料的充分燃燒，減少煤爐渣中的含碳量。同時，還可將鏈條爐改為沸騰爐，具有高燃燒強度，較好傳熱效果的特點，并且適應范圍較廣，脫硫效果佳，能夠降低空氣污染，并且能夠有效的解決鏈條爐中高耗煤量、熱效率低等問題。

結語

綜上所述，工業鍋爐用途廣，數量多，燃料消耗量大。但是其在實際運行中，熱效率一般都很低，造成的燃料和大氣污染非常嚴重。為了解決工業鍋爐熱效率損失低下以及污染嚴重的問題，就要采取有利于工業鍋爐減少熱損失，提高鍋爐熱效率的措施加以技術改造，從而促使鍋爐經濟運行，并達到節能降耗的目標。

參考文獻

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