工业锅炉经济运行分析

时间：2024-06-19

李晨顺

(开滦集团服务分公司，河北唐山 063000)

引言:随着国民经持续发展和工业进程的不断加快，能源的消耗量也逐渐增多，锅炉作为一种耗能热工设备，能否实现经济运行对节约能源，改善环境和稳定供暖，都是至关重要的。影响锅炉经济运行的因素有很多，主要体现在以下几个方面:

1.排烟温度的影响

在排烟温度200℃左右时的标准值约为:11%～12%。排烟温度偏高、排烟量偏大，造成锅炉的排烟热损失增大。排烟温度每增加15～20℃，排烟热损失增加1%左右。

排烟温度偏高的原因:有的锅炉尾部没有装设受热面，烟道余热没有被完全利用;大部分锅炉没有装吹灰器，安装了吹灰器的锅炉也不使用或吹灰器年久失修不能使用;部分锅炉(尤其是小容量锅炉)占锅炉总台数的三分之一，没有水处理装备，由此造成积灰、结垢，影响传热能力，使得锅炉热效率降低。

排烟热损失是锅炉的主要热损失之一，可达10%～20%。排烟热损失主要取决于排烟温度和过量空气系数的大小。在锅炉运行中为了减少排烟热损失，应在满足燃烧反应需要的前提下尽量保持较低的空气系数，应尽可能避免燃料室及各部分烟道的漏风，以降低排烟热损失。排烟温度也不是越低越好，因为太低的排烟温度势必要增加锅炉尾部受热面，这是不经济的;同时还会增加通风阻力，增加引风机的电耗;此外过低的排烟温度若低于烟气露点以下，将会引起受热面的腐蚀，危及锅炉的安全运行。最合理的排烟温度应根据排烟热损失和尾部受热面的金属耗量与烟气露点等进行技术经济核算来确定。

2.烟气量的影响

因锅炉的炉膛是负压，如果炉门、灰斗、烟道等不严密，大量空气被抽入炉膛，使炉膛和烟道中的烟气量大大增多，造成过剩空气系数α偏大。标准要求机械层燃工业锅炉过剩空气系数α为1.4～1.5。锅炉排烟温度平均为230℃时，按过剩空气系数每增加0.1，排烟热损失q2增加0.7%左右，可见过剩空气系数过大问题应引起我们的重视。造成过剩空气系数α(排烟量)过大的原因有:鼓、引风机不匹配，风机实际供给的风量偏大;炉墙、灰斗、炉门和烟道等处不严密，漏入冷风，破坏正常燃烧，增加排烟量，增大了排烟热损失，还增加了引风机的耗电量。

3.过量空气系数

过量空气系数是一项重要指标，国家工业锅炉节能监测标准严格规定了锅炉运行中过量空气系数的合格指标，并作为锅炉经济运行的关键指标之一进行监控。各类不同类型的锅炉，都有一个最佳过量空气系数，但实际上几乎所有的炉子都超过设计值。过量空气系数，是根据燃料的性质、燃烧方式、燃烧设备等条件来确定的，当过量空气系数过大时，会造成燃煤与空气混合不均匀，有的区域出现空气不足，另外区域又严重过剩，致使炉膛温度降低，排烟量增大，带出热量增加，也就是排烟热损失增加。最好的做法是，在尽可能保证燃料得到充足的氧气而完全燃烧的前提下，使过量空气系数愈低，燃烧愈经济。

过量空气系数大的原因主要有:炉排下部的风室隔断不严，各风室互相串风、锅炉烟气系统的漏风，主要发生在锅炉排放炉渣的部位、锅炉本体的漏风、锅炉仪表配备不够齐全。

3.1 炉排下部的风室隔断不严，各风室互相串风

链条锅炉燃料的燃烧过程，是沿链条长度方向分布的。在炉排前部和后部不进行激烈的燃烧，需要少量的空气;而中部主燃区则需要大量空气。现代锅炉的分室送风技术是在链条下面分成几个风室，各个风室之间装有隔板，每个风室可以独立调节风量，保证燃烧良好。如果炉排下部的风室隔断不严，各风室互相串风，或者炉排两侧密封不严，就不能按照在锅炉内的燃烧过程合理地分配空气量。需要空气的区段得不到足够的空气，而不需要空气的区段却大量进入空气，从而大大影响其合理配风的有效性。

3.2 锅炉烟气系统的漏风

锅炉烟气系统的漏风，主要发生在锅炉排放炉渣的部位大部分锅炉出厂时安装了机械除渣设备，但安装不正确，比如安装了链板除渣器，但没有用渣斗插入水封中;有些锅炉出厂时就没安装除渣器，甚至不配除渣门，锅炉使用单位就做一个简易出渣门，或用钢板临时堵一下除渣口，这样做的效果很差，不能起到隔绝空气的作用。

3.3 锅炉本体的漏风

炉墙漏风也很普遍，但还不为人们所重视。锅炉炉墙砌体一般是各类耐火砖、红砖墙及保温砖等，其本身气密性就差，再加上耐火砖缝的耐火泥都是塑性的，这些都会导致锅炉炉墙漏风。尤其是快装锅炉的炉墙较薄，如果炉墙砌筑不好，锅炉漏风量将会很大;由于锅炉整体刚性较差，锅炉在运输和吊装过程中炉墙砖缝就会松动而漏风。

3.4 锅炉仪表配备不齐全

一般10t/h以下锅炉所配备的仪表除压力表、水位计、温度表外，大都没有安装氧量表或者空气过剩系数表，这对锅炉操作人员现场控制空气系数带来很大的限制。对于一时还加装不上监测仪表的锅炉，可凭经验观察火焰判断燃烧情况，火焰呈青黄色表示空气量合适，呈刺眼的白色表示空气量过多，发黄呈桔红色表示空气量不足。另外根据排出的烟气颜色，也能帮助判断空气量的多少，烟气呈淡灰色表示空气量合适，呈白色表示空气量过剩，黑色表示空气量不足。

4.炉渣含碳量

炉渣含碳量主要用于反应锅炉的机械不完全燃烧热损失。它是指一部分燃料进入锅炉以后，没有参与燃烧化学反应，就随着各种途径带出炉外面而造成的热能损失。对层燃炉来说，机械不完全燃烧热损失是最大的损失项，可达15% ～20%以上。

炉渣含碳量高的原因:煤的水分、挥发分和粒度的影响、锅炉运行参数调整不合理、炉膛温度过低、锅炉结构设计不合理。

在层燃炉中，燃煤水分和挥发分对煤炭着火的快慢和燃烧温度的高低有显著的影响，另外煤粒度过大，或原煤未经洗拣都会造成煤炭燃烧不完全。煤炭水分过大，会造成煤着火延后;煤炭的挥发分高，就容易着火燃烧，反之，就不易着火，所以燃用煤炭水分过大或者挥发份较小的煤种，因着火推迟，最后导致在整个燃烧过程结束时，煤炭来不及完全燃尽，造成炉渣含碳量超标。

5.锅炉本体热损失

5.1 锅炉散热损失q5

工业锅炉的q5平均为3% ～4%以上，不可小看这项热损失，它主要是由于锅炉表面保温较差;维护不好，有的墙裂缝，有的人孔门、检修门内侧的绝热材料脱落;炉门烧坏变形，关不严等造成的。

5.2 炉体外表面温度

由于锅炉炉墙、金属结构及锅炉范围内的烟风道、汽水管道、联箱等外表面高于周围环境温度，致使向周围环境散失的热量，叫做散热损失。锅炉散热的大小主要取决于单位锅炉的容量相对表面积的大小和外壁温度，外壁相对面积越大，外壁温度越高，向周围环境的散热量也越大。对≤35t/h的工业锅炉，散热损失大约占总的输入热量的1% ～3.5%。

5.3 锅炉运行参数调整不合理

从具体因素来看，炉体外表面散热损失主要取决于以下几点:锅炉容量的大小、是否布置尾部受热面、炉墙的保温绝热状况、锅炉的实际运行安装维修水平。

6.锅炉结构设计不合理

炉膛太小，造成热负荷低，使燃烧不良;前拱几何形状及高度不适，使着火点推迟;后拱过高或过短使余煤不能燃尽。炉渣含碳量在一定程度上代表了煤炭燃烧的完全程度，是反映锅炉节能运行状况的重要指标。虽然炉渣含碳量并不能绝对地反映出锅炉热效率的高低，但在实践中经常注意炉渣的色泽，是监督锅炉运行的重要手段。我们可以从灰渣的色泽变化，及时发现影响锅炉正常燃烧的原因，排除不良因素，提高锅炉运行的热效率。

7.炉膛温度过低

炉膛温度的高低是燃料燃烧好坏的重要因素，过低的炉膛温度不能维持炉膛内良好的燃烧。为了保证炉内燃烧的稳定，炉膛出口的温度不宜低于800℃。炉膛温度偏低是目前工业锅炉运行中较为普遍的问题。造成的原因除了漏风严重和风量配置不当外，助燃拱的型式、低负荷、炉膛水冷系数过大等也是造成炉膛温度低的主要因素。

8.锅炉运行参数不匹配

锅炉运行参数主要包括煤层厚度、进煤速度、风煤配比等。机械化层燃炉煤层过厚，燃煤不易烧透，造成燃烧不完全;进煤速度太快，燃煤还没有完全燃烧就已经到达炉排末端，被排出炉膛;煤风配比不合适，不能根据煤层厚度、炉排速度和煤的燃烧情况，适当调整送风机风门开度，以保证提供充足的氧气供煤炭充分燃烧，使炉渣含碳量增加。