浅析提高锅炉热效率的途径

1. 概述

锅炉是利用燃料燃烧所放出的热量加热工质生产具有一定压力和温度的蒸汽的设备，也称为蒸汽锅炉。从能量平衡的观点来看，当锅炉工况稳定时，输入锅炉的热量与锅炉输出的热量应当平衡。由于送入炉内的燃料不会全部燃烧放热，而燃料燃烧放出的热量也不会全部用以产生蒸汽，因此锅炉输出的热量包括有效利用热和各项热损失两个方面，有效利用热是锅炉用以产生蒸汽及加热蒸汽的热量，各项热损失是在燃烧和传热过程中以各种方式损失掉的热量。对于燃煤锅炉而言，热平衡方程为：q1+ q2 +q3+q4+g5+q6=100%

式中，q1;为锅炉有效利用热百分数;q2：为排烟热损失百分数;q3：为化学不完全燃烧热损失百分数;q4：为机械不完全燃烧热损失百分数;q5：为锅炉散热损失百分数;q6：为炉渣物理热损失百分数。

锅炉的燃烧效率表示燃烧完全燃烧的程度。若要提高锅炉的燃烧效率，必须设法调整和组织好炉内的燃烧工况，使燃料充分燃烧，降低q3和q4。燃料燃烧不好，会使气体不充分燃烧损失和固体不完全燃烧损失增大，使锅炉燃烧效率降低。使燃料充分燃烧必须有三个条件：一是要有足够量的空气，燃料与空气要充分混合。二是要有足够高的炉膛温度，以使燃料的燃烧反应能迅速进行。三是要使燃料在炉内具有一定的停留时间，以使燃料与氧能得到充分反应。

2. 提高锅炉热效率的方法

2.1 降低排烟热损失

排烟热损失即烟气离开锅炉排人大气所带走的热量损失。一般锅炉的排烟热损失为4%-8%。影响排烟热损失的主要因素是排烟温度和排烟容积。降低锅炉排烟温度，可降低排烟热损失，但是排烟温度过低也是不允许的。要降低排烟温度，势必要增加锅炉受热面。另外，为防止锅炉尾部受热面低温腐蚀，排烟温度应保持高些，合理值为110℃-160℃。降低炉内空气过剩系数可以减小排烟容积，从而减小排烟热损失。空气过剩系数通常应保持在1.5以下。引起空气过剩系数偏大的原因，一是在锅炉运行中炉膛及烟风道各处存在不同程度漏风现象，二是送引风配风不合理。这既导致排烟热损失的增大，又引起炉膛温度降低，增大了其他热损失，因此要根据锅炉负荷情况，及时合理地调整送引风机风门开度，并利用检修期间检查处理炉膛及烟风道存在的漏风点，使空气过剩系数趋近于1.4。

当受热面积灰、结渣和结垢时会使传热减弱，排烟温度升高，造成排烟热损失增大。因此应及时吹灰除焦和防止结垢，保持受热面内外清沽，以降低排烟热损失。运行中，合理调整风，粉配合，调整风速风率，避免煤粉刷墙，防止炉膛局部温度过高，均可有效的防止飞灰粘结到受热面上形成结渣，运行中应定期进行受热面吹灰和及时除渣，可减轻和防止积灰，结焦，保持排烟温度正常。

大容量锅炉的燃烧器一次风喷口沿炉膛高度布置有数层，当锅炉减负荷或变工况运行时，合理的投停不同层次的燃烧器，会对排烟温度有所影响，在锅炉各运行参数正常的情况下，一般应投用下层燃烧器，以降低炉膛出口温度和排烟温度。

锅炉给水温度降低会使省煤器传热温差增大，省煤器吸热量将增加，在燃料量不变时排烟温度会降低，但在保持锅炉蒸发量不变时，蒸发受热面所需热量增大，就需增加燃料量，使锅炉各部烟温回升，这样排烟温度受给水温度下降和燃料量增加两方面影响，一般情况下保持锅炉负荷不变，排烟温度会降低。

锅炉生成烟气量的大小，主要取决于炉内过量空气系数及锅炉的漏风量，锅炉安装和检修质量高，可以减少漏风量，但是送入炉膛有组织的总风量却和锅炉燃料燃烧有直接关系，在满足燃烧正常的条件下，应尽量减少送入锅炉的过剩空气量，过大的过量空气系数，既不利于锅炉燃烧，也会增加排烟量使锅炉效率降低，正确监视分析锅炉氧量表和风压表，是合理配风的基础。

2.2 降低化学不完全燃烧热损失

化学不完全燃烧热损失又称可燃气体不完全燃烧热损失，是指燃烧过程中产生的可燃气体(CO，H2，CH4等)未能完全燃烧而随烟气排出炉外所造成的热损失。空气过剩系数对化学不完全燃烧热损失影响很大，空气过剩系数过小，将使燃烧因氧量不足而增大化学不完全燃烧热损失，过大则会降低炉膛温度，也会使化学不完全燃烧热损失增大。因此在锅炉运行中，要保持空气过剩系数为1.4左右，有较高的炉膛温度，使燃料与空气充分混合，延长烟气停留时间，促进烟气中可燃物燃尽。

2.3 降低机械不完全燃烧热损失

机械不完全燃烧热损失又称可燃固体(固定碳)不完全燃烧热损失。它是部分固体可燃物在炉内不完全燃烧随飞灰和炉渣一同排出炉外而造成的热损失，由飞灰不完全燃烧热损失和炉渣不完全燃烧热损失两部分组成。降低机械不完全燃烧热损失，要从降低飞灰不完全燃烧热损失和炉渣不完全燃烧热损失人手。主要措施有：燃煤加湿，增加黏度，减少漏煤，减少飞灰以降低飞灰不完全燃烧热损失;根据燃煤特性，调整煤层厚度及风煤配比，控制煤炭颗粒细度，提高着火燃烧速度，强化燃烧;延长煤炭颗粒在炉膛内的燃烧时间，使颗粒燃烧充分，以减少炉渣不完全燃烧热损失。另外，前后拱上吊渣现象比较严重，影响炉膛内热量反射，这也是造成炉膛温度降低，灰渣含碳量偏高的主要因素，应利用检修期间及时除焦渣。

炭颗粒的完全燃烧需要与足够的氧气进行混合，送入炉内的空气量不足，不但会产生不完全燃烧气体，还会使炭颗粒燃烧不完全，但空气量过大，又会使炉膛温度下降，影响完全燃烧。因而过量空气系数过大或过小均对炭颗粒的完全燃烧不利，应通过燃烧调整试验确定合适的过量空气系数。

炉膛内燃料燃烧的好坏，炉膛温度的高低，煤粉进入炉膛时着火的难易，对飞灰及灰渣可燃物的含量有直接影响，炉膛内燃烧工况不好，就不会有较高的炉膛温度，煤粉进入炉膛后，就没有足够的热量预热和点燃，必将推迟燃烧，增加飞灰含炭量，要使炉膛内燃烧工况正常，需对燃烧器的风率配比，一次风粉浓度及风量进行调整，掌握燃烧器特性，使锅炉处于最佳燃烧工况下，重视燃烧工况的调整是减少固体未完全燃烧热损失的重要方面。

2.4 降低表面散热损失

在锅炉运行中，汽包、联箱、管道、构架、炉墙和其他附件等的温度高于周围空气的温度，因此，有一部分热量会散失到空气中形成散热损失。加强维护保养，整修锅炉本体及管道保温层，防止和减少热量损失。消除供热系统中阀门和接头等部位的跑、冒、滴、漏现象。在锅炉辐射段保温层内喷涂高温远红外涂料，提高炉膛吸热能力，减少热量损失。

2.5 降低灰渣物理热损失

炉渣物理热损失是炉渣排出炉外时由于具有较高的温度而带走的热量损失。灰渣物理热损失是反平衡测量法热损失中最小的。降低灰渣物理热损失，要尽可能地降低灰渣的出炉温度，减少灰渣排放量。对于大容量电站锅炉，可燃性气体未完全燃烧热损失已相当小，只要锅炉不出现严重缺风运行的异常工况，降低这项损失的可能性不大，在锅炉运行中，其本体的散热面积和保温条件已经定型，从运行角度去降低锅炉散热损失也不大可能，灰渣物理热损失所占比例相对很小，其值不大，通过运行降低这项损失的手段不多。

3. 总结

由此可见，排烟热损失，固体未完全燃烧热损失在锅炉各项热损失中所占比例较大，实际运行中其变化也较大，因此尽力降低这两项损失是提高锅炉热经济性的关键。