鍋爐負荷變化時運行效率的影響

【摘要】本文在分析鍋爐負荷變化時與運行效率之間的分析，指出如何達到鍋爐的最佳運行效率，并提出如何通過負荷變化，實現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟運行。

【關(guān)鍵詞】鍋爐;負荷變化;運行效率

1.引言

目前，我國的工業(yè)鍋爐總量已經(jīng)超過50萬臺，每年的耗煤量有5億噸之多，工業(yè)鍋爐的耗煤總量、煙塵和二氧化碳的排放總量占據(jù)了全國總量的三分之一左右。因此，提高工業(yè)鍋爐的運行效率，對降低能源消耗和減少大氣污染有著重要的意義。影響鍋爐運行效率的因素很多。本文在分析鍋爐負荷變化時與運行效率之間的分析，指出如何達到鍋爐的最佳運行效率，并提出如何通過負荷變化，實現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟運行。

2.鍋爐運行的最佳效率區(qū)

鍋爐運行的基本要求是保證生產(chǎn)、安全可靠、節(jié)約能源、減少污染。鍋爐銘牌上標注的蒸發(fā)量為鍋爐的額定蒸發(fā)量，它是指鍋爐連續(xù)的最大產(chǎn)氣量。鍋爐的設(shè)計效率，就是指鍋爐在適用燃料的范圍內(nèi)，在額定蒸發(fā)量下穩(wěn)定運行所能達到的效率。鍋爐的運行效率與負荷密切相關(guān)。如果鍋爐的出力小于額定的蒸發(fā)量，由于供應和消耗的燃料都有所減少，由此導致鍋爐內(nèi)部的傳熱發(fā)生變化，這樣各項熱損失所占的百分比也會發(fā)生變化。在設(shè)計合理、運行正常的情況下，負荷降低以后，就會導致氣體與未完全燃燒的固體燃料增加，在過量空氣系統(tǒng)不變的情況下，由于排煙溫度的降低，排煙熱損失將有所減少，這樣鍋爐效率就呈現(xiàn)出下降的趨勢。通常，要實現(xiàn)鍋爐最佳的爐熱效率，必須要在額定蒸發(fā)量左右，也就是說最佳效率區(qū)大約在額定蒸發(fā)量的85%—100%范圍內(nèi)。如果在80%以下的負荷或者短時間內(nèi)超過100%負荷運行，將導致鍋爐效率急劇下降，這通常就是工業(yè)鍋爐負荷與熱效率之間的關(guān)系。

3.如何實現(xiàn)鍋爐在最佳效率區(qū)運行

目前，我國的很多鍋爐仍然普遍存在低負荷和超負荷運行的現(xiàn)象，這兩種現(xiàn)象都導致鍋爐運行效率的底下。其主要原因在于：

（1）當鍋爐在低負荷運行時，消耗的燃煤數(shù)量減少，爐內(nèi)溫度相對較低，由此導致燃燒工況變差，加大不完全燃燒的損失。特別是當鍋爐負荷只有50%以下時，由于爐內(nèi)溫度大幅下降，鍋爐內(nèi)部很難維持穩(wěn)定的燃燒。此外，當一些鍋爐自身出力不足，無法達到額定蒸發(fā)量，運行效率也開始下降。特別需要注意的是：如果使用品質(zhì)低的燃料，鍋爐運行效率隨負荷減少而下降的趨勢會更加明顯。

（2）當鍋爐超負荷運行時，由于需要增加燃煤量，必須對鍋爐的煤層進行加厚，加快爐排的速度，由此才能滿足鍋爐負荷增大的要求。煤層加厚和爐排加快加大了燃料的不完全燃燒程度，此外在超負荷運行時，由于燃煤量增加，由此導致爐內(nèi)溫度升高，也增加了排煙溫度，進一步加大了排煙損失。

除了以上理論分析，實踐也進一步證實了鍋爐低負荷或者超負荷都會降低運行效率。比如一臺lOh鍋爐，如果每年按8000h運行，超負荷15%，由此導致標準煤消耗增加550噸。因此，要想實現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟運行，必須使鍋爐負荷保持在最佳效率區(qū)。因此，為了實現(xiàn)鍋爐按照額定的負荷運行，實現(xiàn)最佳經(jīng)濟效率，設(shè)計單位必須在設(shè)計時考慮這個問題，在使用單位也應在使用時注意到這個問題，在生產(chǎn)過程中盡量使鍋爐在高效率區(qū)運行，努力避免出現(xiàn)低負荷和超負荷運行的情況。

4.力求實現(xiàn)鍋爐在平穩(wěn)負荷下運行

上述分析的是鍋爐在低負荷或者超負荷運行的情況下，運行效率受到影響的幾個方面。此外，負荷的波動也會對鍋爐的運行效率產(chǎn)生影響。特別是頻繁變化的鍋爐工況，將直接影響到鍋爐運行的穩(wěn)定性及其經(jīng)濟性，其影響程度會超出第一個方面。

通常，如何鍋爐負荷的波動范圍在額定值的5%范圍內(nèi)，這對工業(yè)鍋爐是完全正常的：如果波動在l0%，將會加劇影響。加劇的程度除與波動范圍以外，更取決于波動的特征（也就是負荷變化的性質(zhì)）。可以將負荷變化分為四種類型：

（1）周期變化在一周期（如每隔1—2小時）范圍之內(nèi)的，負荷變化的范圍和趨勢基本相似，具有一定的規(guī)律性;

（2）頻繁懸殊變化而且經(jīng)常在短時間內(nèi)出現(xiàn)大范圍內(nèi)的變化，也就是相差較為懸殊，高、低負荷之比達到三倍，并且經(jīng)常改變的;

（3）不規(guī)則變化用氣設(shè)備的投運和各種工藝的需求隨生產(chǎn)而變，且無一定規(guī)律，鍋爐的負荷也呈不規(guī)則狀態(tài)。但波動的范圍還不大，高、低負荷之比二倍以內(nèi);

（4）不規(guī)則劇急變化其特征是多變而無規(guī)則，且波動的范圍又很大，高、低負荷之比達3倍，甚至4倍之多。

負荷的變化對鍋爐運行經(jīng)濟性的影響主要反映在兩個方面：一是燃燒調(diào)整滯后，無法及時適應鍋爐負荷的變化，由此導致煤風比例的失調(diào);二是為了與負荷變化相適應，燃燒工況不穩(wěn)定，無法對燃燒進行正常調(diào)整，由此導致進煤區(qū)脫火、出渣區(qū)跑紅火、煙筒冒黑煙等不正常現(xiàn)象，大大降低了燃燒效率。

由此不難看到，變化頻繁、差異較大以及不規(guī)則和急劇變化的負荷，對鍋爐運行經(jīng)濟性的影響最為嚴重。如果希望通過司爐工的經(jīng)驗和技能，進行合理的調(diào)整和操作，或者通過安裝自動調(diào)節(jié)裝置來解決這個問題，目前還不完全具備條件，只能是有一定程度的緩解。

5.解決負荷波動對鍋爐運行經(jīng)濟性的影響

（1）調(diào)整用氣、用熱負荷、削峰填谷，交叉開合，減小負荷波動的趨勢。比如針對周期變化的負荷，可以根據(jù)生產(chǎn)工藝流程的要求，將同一類型的多臺用汽和用熱設(shè)備交叉投入使用，錯開各臺設(shè)備的用氣高峰期。針對變化不規(guī)則或者急劇變化的負荷，就要對那些用氣量大但又非連續(xù)運行的設(shè)備的工作時間進行限定，努力安排在低峰時投運。

（2）加強供氣和用氣之間的聯(lián)系，有準備的適應負荷變化。司爐應當了解負荷變化的趨勢，采取必要的防范措施。比如在負荷高峰到來之前，適當提高鍋爐鍋筒的水位，提高爐子的燃燒強度。

（3）裝設(shè)蓄熱器，適當平衡負荷，尤其是對于變化頻繁、差異較大以及不規(guī)則和急劇變化的負荷，最具有適用性。

（4）提高鍋爐的自動化程度。在選用鍋爐的自動控制燃燒系統(tǒng)以及相關(guān)儀表的選用等，一定要考慮考慮環(huán)繞以提高應變能力。

（5）提高司爐的操作技能和經(jīng)驗水平，更好的適應燃燒調(diào)整規(guī)律。

參考文獻

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