鏈條爐低負(fù)荷運行熱效率的研究

紀(jì)東生++張旭

摘 要：分析在低負(fù)荷運行條件下鏈條爐排燃煤工業(yè)鍋爐熱損失的影響因素，提出了提高熱效率的途徑。采用功能型輻射式爐拱、合理調(diào)節(jié)一次風(fēng)量、合理配備二次風(fēng)、改善爐膛及煙道密封，從而提高鍋爐的熱效率。

關(guān)鍵詞：低負(fù)荷 鏈條爐排 熱效率

中圖分類號：Tk229.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0022-02

JI Dongsheng ZHANG Xu

（Tianjin Special Equipment Inspection Institute，Tianjin 300192）

Abstract：This paper focuses on factors that affect the thermal efficiency of the industrial chain-grate boiler in the low load operating conditions.Different methods are proposed to increase thermal efficiency，including implying functional radiation furnace，adjusting the primary air flow appropriately，equipping the second air flow reasonable and improving the sealing of furnace arch and flue.

Key words：low load chain-grate boiler thermal efficiency

由于某些用戶購買鍋爐時的盲目性，或?qū)ξ磥砜赡艿臒崃啃枨蟮目紤]，我國工業(yè)鍋爐運行中普遍存在低負(fù)荷運行，這不僅不利于保證蒸汽品質(zhì)，還往往導(dǎo)致爐膛溫度降低，對燃料的燃燼不利，導(dǎo)致機械未完全燃燒損失的增加，造成鍋爐熱效率低下，不利于節(jié)約能源。此外，低負(fù)荷運行時送、引風(fēng)機擋板均要關(guān)小，造成節(jié)流損失，消耗能源。給水泵也存在負(fù)荷不足的現(xiàn)象，這樣就增加了損失，由于輔機損失增大，從而使鍋爐機組凈效率下降。但正鑒于此，鏈條爐的節(jié)能潛力相當(dāng)可觀的。[1-3]

我國目前尚沒有針對低負(fù)荷運行條件下改善鏈條爐排燃煤工業(yè)鍋爐熱效率的研究。因此，在對燃煤工業(yè)鍋爐普遍存在的低負(fù)荷運行狀況進行綜合分析研究的基礎(chǔ)上進行節(jié)能方法優(yōu)化體系研究，整合現(xiàn)有技術(shù)，提出技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的整體節(jié)能對策，有助于提高我市工業(yè)鍋爐熱效率，從而降低能耗需求，實現(xiàn)節(jié)能減排。

1 低負(fù)荷運行熱損失分析

低負(fù)荷運行致使一些鍋爐運行參數(shù)難以控制在合理范圍內(nèi)，如爐膛溫度、給風(fēng)量、漏風(fēng)系數(shù)等。容易造成漏風(fēng)量增大，火床和爐膛溫度偏低，燃燒速度明顯減慢，燃煤量減少，爐內(nèi)溫度降低，使燃燒工況變壞，煤中的固定碳燃燒變得更加困難，爐渣含碳量增加，這樣就使得不完全燃燒熱損失增大，運行效率下降。

1.1 過高的過量空氣系數(shù)

低負(fù)荷運行條件下，排煙溫度往往已經(jīng)偏低，理論上不是造成排煙熱損失q2以及鍋爐熱效率降低的主要原因，為了保證鍋爐尾部受熱面安全運行，也不宜一味降低鍋爐排煙溫度。相對于額定負(fù)荷運行，低負(fù)荷運行往往會造成較高的過量空氣系數(shù)，這就是為什么低負(fù)荷運行鍋爐排煙溫度較低的同時，q2熱損失仍然占據(jù)很高比例的原因。

一般來說鍋爐在最高額定負(fù)荷下為最佳工況，效率也最高。這時空氣量最大，壓力最高，穿透性和擾動最好，因此燃燒也最好，浪費的空氣較少。低負(fù)荷運行時由于燃燒需要的空氣量減少，空氣入爐的速度不足，為了達到相同的爐膛深度或擾動程度，只能人為加大給風(fēng)量，增大過量空氣系數(shù)。這就指出了鍋爐低負(fù)荷運行時，往往造成過量空氣系數(shù)顯著增大的原因。

一般來說，空氣系數(shù)每增加0.15%，排煙熱損失增加1%。

表1是我們進行測試的兩臺同一生產(chǎn)廠家，使用狀況相同，結(jié)構(gòu)型式完全一樣的低負(fù)荷運行鏈條爐的現(xiàn)場測試試驗。試驗結(jié)果表明，2#爐的排煙溫度雖然高于1#爐，但由于其排煙處過量空氣系數(shù)較低，其q2損失仍然低于1#爐。如果將《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》中規(guī)定的排煙溫度和過量空氣系數(shù)上限帶入到1#爐熱效率計算軟件中，其在相同排煙溫度下，q2損失一項就比1#爐減少了20%?？梢?，過量空氣系數(shù)對q2的顯著影響。[4-6]

1.2 爐膛內(nèi)煤較低的燃燒效率

此外，爐膛漏風(fēng)造成的排煙損失大于煙道漏風(fēng)引起的排煙損失；煙道漏風(fēng)位置越靠近排煙處，排煙溫度降低的程度越大，由此引起的排煙損失相對越小，反之亦然。這是因為漏風(fēng)位置越靠近排煙處，漏風(fēng)對受熱面的換熱效果的影響就越小，，而直接降低煙氣溫度的作用就越大，從而使排煙溫度降低程度越大。在漏風(fēng)量相同的前提條件下，漏風(fēng)從鍋爐煙道帶走的熱量就越小，因此，排煙損失的增加值就越小。總之，爐膛出口過量空氣系數(shù)的增大以及沿?zé)煔庑谐谈鳠煹赖穆╋L(fēng)，都會增大排煙處的過量空氣系數(shù)，即增大排煙量，因而也增大排煙熱損失，漏風(fēng)不僅增加了排煙容積，而且爐膛的漏風(fēng)還會使?fàn)t膛溫度降低，對燃燒不利，此外爐膛溫度的降低使得爐膛輻射換熱降低，使得排煙溫度升高，增加排煙損失。

從表2可以看出，低負(fù)荷條件下燃燒效率要落后額定負(fù)荷約2個百分點。這主要是爐膛溫度較低，不利于煤的燃燼。傳熱效率1#爐落后2#爐約7%，這主要是由于2#爐排煙溫度高增加了傳熱的溫壓，1#爐過量空氣系數(shù)大，排煙溫度相對較低；其次還有可能是兩者水側(cè)導(dǎo)熱系數(shù)不同造成的換熱系數(shù)差異。此外，通過與表2對比可以發(fā)現(xiàn)，1#爐傳熱系數(shù)的降低與鍋爐過量空氣系數(shù)過高，造成排煙、化學(xué)不完全燃燒q3、固體不完全燃燒熱損失q4增大有關(guān)。其次，低負(fù)荷下鍋爐壓力降低使汽水混合物的飽和溫度降低，導(dǎo)致燃料消耗量的減少，過量空氣系數(shù)增大，最終使?fàn)t膛溫度降低，爐膛溫度降低對燃料的燃燼不利。爐膛溫度降低，輻射換熱系數(shù)下降，造成鍋爐整體傳熱系數(shù)的降低，也造成鍋爐熱效率降低。endprint

因此，低負(fù)荷下較高的過量空氣系數(shù)和爐膛水冷度，影響了爐內(nèi)煤的點燃和燃燒，并最終影響了煤的燃燒效率。造成爐內(nèi)工質(zhì)溫度較低，這不利于煤的點燃和穩(wěn)定燃燒。

2 提高熱效率途徑

2.1 改善煤燃燒效率途徑

爐內(nèi)燃燒工況主要受爐拱、風(fēng)量調(diào)節(jié)、煤層狀況、爐膛溫度、二次風(fēng)及爐膛空氣過量系數(shù)等因素影響。工業(yè)鍋爐爐拱對于組織燃料燃燒，提高燃燒效率至關(guān)重要。其作用方法主要有兩個方面：一是強化爐內(nèi)傳熱，包括固體輻射、對流和保溫三個方面，二是能夠加強爐膛內(nèi)氣流的混合，作用方式有導(dǎo)流、分隔、阻擋和組織噴射、旋轉(zhuǎn)及對沖等特殊流動形式。爐拱作用的側(cè)重點依據(jù)種類及特性的不同而有所差異。當(dāng)燃用低揮發(fā)分燃料時以促進煤層著火為主，燃用高揮發(fā)分時以加強爐內(nèi)氣流混合為主。但我國工業(yè)鍋爐使用的煤種往往經(jīng)常變化，加上鏈條爐排“單面著火”這一不利的燃燒特點，在運行中，爐拱對煤層無法及時點燃并使其穩(wěn)定的著火，所以直接影響下一步煤的充分燃盡。

改善爐內(nèi)燃燒狀況，提高爐內(nèi)燃燒效率，降低不完全燃燒熱損失q3、q4，可以從燃料充分燃力爐拱配合蒸氣二次風(fēng)助燃的建議。采用高蓄熱能力輻射爐拱主要是低負(fù)荷爐膛溫度無法大幅度提高條件下，改善煤的點燃和穩(wěn)定燃燒來提高燃燒效率，采用蒸汽二次風(fēng)主要是在減少過量空氣系數(shù)條件下，提高爐內(nèi)流場湍流度，增加燃料與空氣混合度，進而增加煙氣行程，延長爐內(nèi)停留時間。爐膛內(nèi)前、后爐拱的作用不盡相同。前拱偏重于引燃新煤，后拱測重于強化主燃區(qū)和烤渣燃盡。提高爐拱溫度能夠加強對煤的點燃作用，提高燃燒區(qū)煤層溫度，進一步改善煤的燃燒。因此，提高爐內(nèi)燃燒效率就要從合理送風(fēng)、控制爐膛過量空氣系數(shù)、維持爐膛高溫三方面入手。[7-8]

針對低負(fù)荷條件下爐膛溫度和過量空氣系數(shù)過高的特點，提出采用高蓄熱能力爐拱配合蒸氣二次風(fēng)助燃的建議。采用高蓄熱能力輻射爐拱主要是低負(fù)荷爐膛溫度無法大幅度提高條件下，改善煤的點燃和穩(wěn)定燃燒來提高燃燒效率，采用蒸汽二次風(fēng)主要是在減少過量空氣系數(shù)條件下，提高爐內(nèi)流場湍流度，增加燃料與空氣混合度，進而增加煙氣行程，延長爐內(nèi)停留時間。爐膛內(nèi)前、后爐拱的作用不盡相同。前拱偏重于引燃新煤，后拱測重于強化主燃區(qū)和烤渣燃盡。提高爐拱溫度能夠加強對煤的點燃作用，提高燃燒區(qū)煤層溫度，進一步改善煤的燃燒

2.2 控制過量空氣系數(shù)的途徑

空氣系數(shù)值a對于鍋爐效率意義重大。其值過大造成熱效率急劇下降，但其值過小又會造成不完全燃燒損失的上升，污染排放升高，對經(jīng)濟運行和環(huán)境保護都是不利的。有研究分析表明，a對主要影響鍋爐效率的q2與q4兩項之和呈現(xiàn)出隨著過量空氣系數(shù)增大，兩項熱損失之和先減小再增大的特點。一般來說，熱效率最佳值為a=1.5左右，并且隨著鍋爐負(fù)荷的降低，最佳過量空氣系數(shù)有增大趨勢，如最佳a的經(jīng)驗公式為ak=a+（0.7+D/Ded）。

實際上，低負(fù)荷運行鍋爐的過量空氣系數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上述值。過高的過量空氣系數(shù)主要來自于鍋爐風(fēng)機本身的高風(fēng)量以及鍋爐爐膛和煙道的漏風(fēng)。目前，中小型工業(yè)鍋爐爐膛和各處煙道漏風(fēng)現(xiàn)象很普遍，這不僅使?fàn)t膛爐膛溫度降低，對燃燒不利，同時排煙量增加，排煙熱損失增大，使引風(fēng)機的負(fù)荷增加。因此，—旦發(fā)現(xiàn)爐膛和煙道漏風(fēng)，必須盡快堵漏，從而控制排煙處的過量空氣系數(shù)，以降低排煙熱損失。

鍋爐風(fēng)機的參數(shù)是以滿足鍋爐滿負(fù)荷運行條件下所需風(fēng)量進行配置的，對于低負(fù)荷運行時，該風(fēng)量是偏大的。以所測試的三臺4t/h鍋爐為例，過量空氣系數(shù)分別達到了3.89、5.62和3.61。目前，大部分鍋爐所采用的風(fēng)機不具備變頻調(diào)速功能，風(fēng)量的調(diào)節(jié)只能通過司爐工經(jīng)驗，人為改變進風(fēng)擋板的位置來調(diào)節(jié)，如測試熱水鍋爐時的擋板打開度為1/2～2/3之間。

擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量實際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式，不僅浪費了寶貴的能源，而且調(diào)節(jié)精度差。變頻器技術(shù)可以很好的解決鼓引風(fēng)機低負(fù)荷運行，造成電機實際效率低下的問題。采用變頻器對風(fēng)機進行控制，屬于減少空氣動力的節(jié)電方法，它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量的方法比較， 具有高控制精度和明顯的節(jié)電效果。

與鍋爐控制系統(tǒng)相結(jié)合，風(fēng)機變頻器的使用還有利于綜合控制爐膛壓力，防止正壓或負(fù)壓過大運行，合理調(diào)節(jié)鍋爐通風(fēng)狀況。爐膛正壓通風(fēng)過大，實際上就要增加給煤量和厚度，加大鼓風(fēng)，超負(fù)荷燃燒，使得燃煤還未燃盡就排出爐外，造成q4損失增大。同時鍋爐爐墻、爐門、看火孔、撥火孔、檢修孔和排渣口等處密封條件有限，從該處漏火，因此，這類散熱損失q5約占50%左右。反之，爐膛通風(fēng)負(fù)壓過大，其一是引風(fēng)機電耗大大增加，其二是漏風(fēng)增加，爐膛過量空氣系數(shù)增大，爐膛火焰平均溫度降低，燃料著火時間推遲，熱效率降低，燃料的固體

未完全燃燒熱損失q增加，一般應(yīng)為5%～15%左右，排煙熱損失一般為8%～20%左右也隨著大大增加，因此鍋爐熱經(jīng)濟性降低，不利于節(jié)能。

3 結(jié)語

（1）采用功能型輻射式爐拱。通過提高爐拱溫度，提高對煤層的輻射強度來改善煤層的點燃以及穩(wěn)定燃燒，同時增加了煤種的適應(yīng)性。

（2）合理配備蒸汽二次風(fēng)。通過一、二次風(fēng)的合理配合，減少入爐空氣量的同時，提高爐內(nèi)湍流度；借助蒸汽與未燃盡碳顆粒的還原反應(yīng)，減少未燃盡損失；蒸汽與二氧化碳相混合，提高煙氣輻射黑度，有利于煤的點燃和提高傳熱系數(shù)。

（3）合理調(diào)節(jié)一次風(fēng)量。風(fēng)機變頻器能夠提高風(fēng)量調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度，改善擋板調(diào)節(jié)的滯后性和模糊性，同時降低了風(fēng)機電耗。

（4）改善爐膛及煙道密封，及時封堵漏風(fēng)點。改善爐膛及煙道漏風(fēng)有利于控制過量空氣系數(shù)，降低q2損失。[9-10]

參考文獻

[1] 趙奕奕，張萬路.提高工業(yè)鍋爐和蒸氣系統(tǒng)效率培訓(xùn)教材[M].1版.中國計量出版，2007.

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因此，低負(fù)荷下較高的過量空氣系數(shù)和爐膛水冷度，影響了爐內(nèi)煤的點燃和燃燒，并最終影響了煤的燃燒效率。造成爐內(nèi)工質(zhì)溫度較低，這不利于煤的點燃和穩(wěn)定燃燒。

2 提高熱效率途徑

2.1 改善煤燃燒效率途徑

爐內(nèi)燃燒工況主要受爐拱、風(fēng)量調(diào)節(jié)、煤層狀況、爐膛溫度、二次風(fēng)及爐膛空氣過量系數(shù)等因素影響。工業(yè)鍋爐爐拱對于組織燃料燃燒，提高燃燒效率至關(guān)重要。其作用方法主要有兩個方面：一是強化爐內(nèi)傳熱，包括固體輻射、對流和保溫三個方面，二是能夠加強爐膛內(nèi)氣流的混合，作用方式有導(dǎo)流、分隔、阻擋和組織噴射、旋轉(zhuǎn)及對沖等特殊流動形式。爐拱作用的側(cè)重點依據(jù)種類及特性的不同而有所差異。當(dāng)燃用低揮發(fā)分燃料時以促進煤層著火為主，燃用高揮發(fā)分時以加強爐內(nèi)氣流混合為主。但我國工業(yè)鍋爐使用的煤種往往經(jīng)常變化，加上鏈條爐排“單面著火”這一不利的燃燒特點，在運行中，爐拱對煤層無法及時點燃并使其穩(wěn)定的著火，所以直接影響下一步煤的充分燃盡。

改善爐內(nèi)燃燒狀況，提高爐內(nèi)燃燒效率，降低不完全燃燒熱損失q3、q4，可以從燃料充分燃力爐拱配合蒸氣二次風(fēng)助燃的建議。采用高蓄熱能力輻射爐拱主要是低負(fù)荷爐膛溫度無法大幅度提高條件下，改善煤的點燃和穩(wěn)定燃燒來提高燃燒效率，采用蒸汽二次風(fēng)主要是在減少過量空氣系數(shù)條件下，提高爐內(nèi)流場湍流度，增加燃料與空氣混合度，進而增加煙氣行程，延長爐內(nèi)停留時間。爐膛內(nèi)前、后爐拱的作用不盡相同。前拱偏重于引燃新煤，后拱測重于強化主燃區(qū)和烤渣燃盡。提高爐拱溫度能夠加強對煤的點燃作用，提高燃燒區(qū)煤層溫度，進一步改善煤的燃燒。因此，提高爐內(nèi)燃燒效率就要從合理送風(fēng)、控制爐膛過量空氣系數(shù)、維持爐膛高溫三方面入手。[7-8]

針對低負(fù)荷條件下爐膛溫度和過量空氣系數(shù)過高的特點，提出采用高蓄熱能力爐拱配合蒸氣二次風(fēng)助燃的建議。采用高蓄熱能力輻射爐拱主要是低負(fù)荷爐膛溫度無法大幅度提高條件下，改善煤的點燃和穩(wěn)定燃燒來提高燃燒效率，采用蒸汽二次風(fēng)主要是在減少過量空氣系數(shù)條件下，提高爐內(nèi)流場湍流度，增加燃料與空氣混合度，進而增加煙氣行程，延長爐內(nèi)停留時間。爐膛內(nèi)前、后爐拱的作用不盡相同。前拱偏重于引燃新煤，后拱測重于強化主燃區(qū)和烤渣燃盡。提高爐拱溫度能夠加強對煤的點燃作用，提高燃燒區(qū)煤層溫度，進一步改善煤的燃燒

2.2 控制過量空氣系數(shù)的途徑

空氣系數(shù)值a對于鍋爐效率意義重大。其值過大造成熱效率急劇下降，但其值過小又會造成不完全燃燒損失的上升，污染排放升高，對經(jīng)濟運行和環(huán)境保護都是不利的。有研究分析表明，a對主要影響鍋爐效率的q2與q4兩項之和呈現(xiàn)出隨著過量空氣系數(shù)增大，兩項熱損失之和先減小再增大的特點。一般來說，熱效率最佳值為a=1.5左右，并且隨著鍋爐負(fù)荷的降低，最佳過量空氣系數(shù)有增大趨勢，如最佳a的經(jīng)驗公式為ak=a+（0.7+D/Ded）。

實際上，低負(fù)荷運行鍋爐的過量空氣系數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上述值。過高的過量空氣系數(shù)主要來自于鍋爐風(fēng)機本身的高風(fēng)量以及鍋爐爐膛和煙道的漏風(fēng)。目前，中小型工業(yè)鍋爐爐膛和各處煙道漏風(fēng)現(xiàn)象很普遍，這不僅使?fàn)t膛爐膛溫度降低，對燃燒不利，同時排煙量增加，排煙熱損失增大，使引風(fēng)機的負(fù)荷增加。因此，—旦發(fā)現(xiàn)爐膛和煙道漏風(fēng)，必須盡快堵漏，從而控制排煙處的過量空氣系數(shù)，以降低排煙熱損失。

鍋爐風(fēng)機的參數(shù)是以滿足鍋爐滿負(fù)荷運行條件下所需風(fēng)量進行配置的，對于低負(fù)荷運行時，該風(fēng)量是偏大的。以所測試的三臺4t/h鍋爐為例，過量空氣系數(shù)分別達到了3.89、5.62和3.61。目前，大部分鍋爐所采用的風(fēng)機不具備變頻調(diào)速功能，風(fēng)量的調(diào)節(jié)只能通過司爐工經(jīng)驗，人為改變進風(fēng)擋板的位置來調(diào)節(jié)，如測試熱水鍋爐時的擋板打開度為1/2～2/3之間。

擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量實際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式，不僅浪費了寶貴的能源，而且調(diào)節(jié)精度差。變頻器技術(shù)可以很好的解決鼓引風(fēng)機低負(fù)荷運行，造成電機實際效率低下的問題。采用變頻器對風(fēng)機進行控制，屬于減少空氣動力的節(jié)電方法，它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量的方法比較， 具有高控制精度和明顯的節(jié)電效果。

與鍋爐控制系統(tǒng)相結(jié)合，風(fēng)機變頻器的使用還有利于綜合控制爐膛壓力，防止正壓或負(fù)壓過大運行，合理調(diào)節(jié)鍋爐通風(fēng)狀況。爐膛正壓通風(fēng)過大，實際上就要增加給煤量和厚度，加大鼓風(fēng)，超負(fù)荷燃燒，使得燃煤還未燃盡就排出爐外，造成q4損失增大。同時鍋爐爐墻、爐門、看火孔、撥火孔、檢修孔和排渣口等處密封條件有限，從該處漏火，因此，這類散熱損失q5約占50%左右。反之，爐膛通風(fēng)負(fù)壓過大，其一是引風(fēng)機電耗大大增加，其二是漏風(fēng)增加，爐膛過量空氣系數(shù)增大，爐膛火焰平均溫度降低，燃料著火時間推遲，熱效率降低，燃料的固體

未完全燃燒熱損失q增加，一般應(yīng)為5%～15%左右，排煙熱損失一般為8%～20%左右也隨著大大增加，因此鍋爐熱經(jīng)濟性降低，不利于節(jié)能。

3 結(jié)語

（1）采用功能型輻射式爐拱。通過提高爐拱溫度，提高對煤層的輻射強度來改善煤層的點燃以及穩(wěn)定燃燒，同時增加了煤種的適應(yīng)性。

（2）合理配備蒸汽二次風(fēng)。通過一、二次風(fēng)的合理配合，減少入爐空氣量的同時，提高爐內(nèi)湍流度；借助蒸汽與未燃盡碳顆粒的還原反應(yīng)，減少未燃盡損失；蒸汽與二氧化碳相混合，提高煙氣輻射黑度，有利于煤的點燃和提高傳熱系數(shù)。

（3）合理調(diào)節(jié)一次風(fēng)量。風(fēng)機變頻器能夠提高風(fēng)量調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度，改善擋板調(diào)節(jié)的滯后性和模糊性，同時降低了風(fēng)機電耗。

（4）改善爐膛及煙道密封，及時封堵漏風(fēng)點。改善爐膛及煙道漏風(fēng)有利于控制過量空氣系數(shù)，降低q2損失。[9-10]

參考文獻

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因此，低負(fù)荷下較高的過量空氣系數(shù)和爐膛水冷度，影響了爐內(nèi)煤的點燃和燃燒，并最終影響了煤的燃燒效率。造成爐內(nèi)工質(zhì)溫度較低，這不利于煤的點燃和穩(wěn)定燃燒。

2 提高熱效率途徑

2.1 改善煤燃燒效率途徑

爐內(nèi)燃燒工況主要受爐拱、風(fēng)量調(diào)節(jié)、煤層狀況、爐膛溫度、二次風(fēng)及爐膛空氣過量系數(shù)等因素影響。工業(yè)鍋爐爐拱對于組織燃料燃燒，提高燃燒效率至關(guān)重要。其作用方法主要有兩個方面：一是強化爐內(nèi)傳熱，包括固體輻射、對流和保溫三個方面，二是能夠加強爐膛內(nèi)氣流的混合，作用方式有導(dǎo)流、分隔、阻擋和組織噴射、旋轉(zhuǎn)及對沖等特殊流動形式。爐拱作用的側(cè)重點依據(jù)種類及特性的不同而有所差異。當(dāng)燃用低揮發(fā)分燃料時以促進煤層著火為主，燃用高揮發(fā)分時以加強爐內(nèi)氣流混合為主。但我國工業(yè)鍋爐使用的煤種往往經(jīng)常變化，加上鏈條爐排“單面著火”這一不利的燃燒特點，在運行中，爐拱對煤層無法及時點燃并使其穩(wěn)定的著火，所以直接影響下一步煤的充分燃盡。

改善爐內(nèi)燃燒狀況，提高爐內(nèi)燃燒效率，降低不完全燃燒熱損失q3、q4，可以從燃料充分燃力爐拱配合蒸氣二次風(fēng)助燃的建議。采用高蓄熱能力輻射爐拱主要是低負(fù)荷爐膛溫度無法大幅度提高條件下，改善煤的點燃和穩(wěn)定燃燒來提高燃燒效率，采用蒸汽二次風(fēng)主要是在減少過量空氣系數(shù)條件下，提高爐內(nèi)流場湍流度，增加燃料與空氣混合度，進而增加煙氣行程，延長爐內(nèi)停留時間。爐膛內(nèi)前、后爐拱的作用不盡相同。前拱偏重于引燃新煤，后拱測重于強化主燃區(qū)和烤渣燃盡。提高爐拱溫度能夠加強對煤的點燃作用，提高燃燒區(qū)煤層溫度，進一步改善煤的燃燒。因此，提高爐內(nèi)燃燒效率就要從合理送風(fēng)、控制爐膛過量空氣系數(shù)、維持爐膛高溫三方面入手。[7-8]

針對低負(fù)荷條件下爐膛溫度和過量空氣系數(shù)過高的特點，提出采用高蓄熱能力爐拱配合蒸氣二次風(fēng)助燃的建議。采用高蓄熱能力輻射爐拱主要是低負(fù)荷爐膛溫度無法大幅度提高條件下，改善煤的點燃和穩(wěn)定燃燒來提高燃燒效率，采用蒸汽二次風(fēng)主要是在減少過量空氣系數(shù)條件下，提高爐內(nèi)流場湍流度，增加燃料與空氣混合度，進而增加煙氣行程，延長爐內(nèi)停留時間。爐膛內(nèi)前、后爐拱的作用不盡相同。前拱偏重于引燃新煤，后拱測重于強化主燃區(qū)和烤渣燃盡。提高爐拱溫度能夠加強對煤的點燃作用，提高燃燒區(qū)煤層溫度，進一步改善煤的燃燒

2.2 控制過量空氣系數(shù)的途徑

空氣系數(shù)值a對于鍋爐效率意義重大。其值過大造成熱效率急劇下降，但其值過小又會造成不完全燃燒損失的上升，污染排放升高，對經(jīng)濟運行和環(huán)境保護都是不利的。有研究分析表明，a對主要影響鍋爐效率的q2與q4兩項之和呈現(xiàn)出隨著過量空氣系數(shù)增大，兩項熱損失之和先減小再增大的特點。一般來說，熱效率最佳值為a=1.5左右，并且隨著鍋爐負(fù)荷的降低，最佳過量空氣系數(shù)有增大趨勢，如最佳a的經(jīng)驗公式為ak=a+（0.7+D/Ded）。

實際上，低負(fù)荷運行鍋爐的過量空氣系數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上述值。過高的過量空氣系數(shù)主要來自于鍋爐風(fēng)機本身的高風(fēng)量以及鍋爐爐膛和煙道的漏風(fēng)。目前，中小型工業(yè)鍋爐爐膛和各處煙道漏風(fēng)現(xiàn)象很普遍，這不僅使?fàn)t膛爐膛溫度降低，對燃燒不利，同時排煙量增加，排煙熱損失增大，使引風(fēng)機的負(fù)荷增加。因此，—旦發(fā)現(xiàn)爐膛和煙道漏風(fēng)，必須盡快堵漏，從而控制排煙處的過量空氣系數(shù)，以降低排煙熱損失。

鍋爐風(fēng)機的參數(shù)是以滿足鍋爐滿負(fù)荷運行條件下所需風(fēng)量進行配置的，對于低負(fù)荷運行時，該風(fēng)量是偏大的。以所測試的三臺4t/h鍋爐為例，過量空氣系數(shù)分別達到了3.89、5.62和3.61。目前，大部分鍋爐所采用的風(fēng)機不具備變頻調(diào)速功能，風(fēng)量的調(diào)節(jié)只能通過司爐工經(jīng)驗，人為改變進風(fēng)擋板的位置來調(diào)節(jié)，如測試熱水鍋爐時的擋板打開度為1/2～2/3之間。

擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量實際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式，不僅浪費了寶貴的能源，而且調(diào)節(jié)精度差。變頻器技術(shù)可以很好的解決鼓引風(fēng)機低負(fù)荷運行，造成電機實際效率低下的問題。采用變頻器對風(fēng)機進行控制，屬于減少空氣動力的節(jié)電方法，它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量的方法比較， 具有高控制精度和明顯的節(jié)電效果。

與鍋爐控制系統(tǒng)相結(jié)合，風(fēng)機變頻器的使用還有利于綜合控制爐膛壓力，防止正壓或負(fù)壓過大運行，合理調(diào)節(jié)鍋爐通風(fēng)狀況。爐膛正壓通風(fēng)過大，實際上就要增加給煤量和厚度，加大鼓風(fēng)，超負(fù)荷燃燒，使得燃煤還未燃盡就排出爐外，造成q4損失增大。同時鍋爐爐墻、爐門、看火孔、撥火孔、檢修孔和排渣口等處密封條件有限，從該處漏火，因此，這類散熱損失q5約占50%左右。反之，爐膛通風(fēng)負(fù)壓過大，其一是引風(fēng)機電耗大大增加，其二是漏風(fēng)增加，爐膛過量空氣系數(shù)增大，爐膛火焰平均溫度降低，燃料著火時間推遲，熱效率降低，燃料的固體

未完全燃燒熱損失q增加，一般應(yīng)為5%～15%左右，排煙熱損失一般為8%～20%左右也隨著大大增加，因此鍋爐熱經(jīng)濟性降低，不利于節(jié)能。

3 結(jié)語

（1）采用功能型輻射式爐拱。通過提高爐拱溫度，提高對煤層的輻射強度來改善煤層的點燃以及穩(wěn)定燃燒，同時增加了煤種的適應(yīng)性。

（2）合理配備蒸汽二次風(fēng)。通過一、二次風(fēng)的合理配合，減少入爐空氣量的同時，提高爐內(nèi)湍流度；借助蒸汽與未燃盡碳顆粒的還原反應(yīng)，減少未燃盡損失；蒸汽與二氧化碳相混合，提高煙氣輻射黑度，有利于煤的點燃和提高傳熱系數(shù)。

（3）合理調(diào)節(jié)一次風(fēng)量。風(fēng)機變頻器能夠提高風(fēng)量調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度，改善擋板調(diào)節(jié)的滯后性和模糊性，同時降低了風(fēng)機電耗。

（4）改善爐膛及煙道密封，及時封堵漏風(fēng)點。改善爐膛及煙道漏風(fēng)有利于控制過量空氣系數(shù)，降低q2損失。[9-10]

參考文獻

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