关于提高锅炉运行效率措施的分析

【摘 要】在锅炉运行中，由于各项不可逆的热损失，致使锅炉的效率受到了限制。笔者基于锅炉热平衡方程的各项热损失、有效利用热量和输入热量，针对影响锅炉热效率的因素和提高措施进行了浅析。

【关键词】锅炉；热效率

引言

在锅炉运行中，燃料（原煤）经过磨煤机磨制成煤粉，有排粉机或一次风机携带经由燃烧器送入锅炉，在空气中氧气作用下燃烧，将化学能转换为热能，产生高温火焰和烟气。高温火焰和烟气的热量通过省煤器、水冷壁、再热器和过热器传递给水、水蒸气。烟气流经空气预热器，将部分热量传递给空气，在离开空气预热器烟气温度降至较低水平。随后烟气通过引风机排放至大气中。提高锅炉运行效率主要是针对这一过程进行研究。

1 锅炉热平衡方程和热效率

从能量平衡观点看，在稳定工况下，输入锅炉的热量应和输出锅炉的热量平衡，即形成了锅炉的热平衡。根据锅炉的热平衡原理，可以明确燃料燃烧产生热量多少是被利用的，并可以了解热损失的去向。输入的热量指伴随燃料送入锅炉的热量，输出热量包括蒸汽、水吸收热量，飞灰损失、排烟损失、不完全燃烧损失等。

锅炉热平衡计算，以1kg固体或液体燃料作为基准，包含了送入锅炉的热量、有效利用热量和各类损失的热量。其平衡方程表示如下：

在式中：Qin—相对于1kg燃料送入锅炉燃烧所产生的热量，kJ/kg；Q1—锅炉内有效的利用热量，包括蒸汽、水吸收的热量，kJ/kg；Q2—排烟热损失，kJ/kg；Q3—化学不完全燃烧热损失，kJ/kg；Q4—机械不完全燃烧热损失，kJ/kg；Q5—散热热损失，即为炉墙及锅炉本体范围内管道、烟道向周围环境的散热，kJ/kg；Q6—灰渣物理热损失，kJ/kg。

锅炉的热效率ηb即为：

锅炉机组计算时，一般使用：

其中：Qef—为单位时间内有效利用热量；B—为单位时间内燃料的消耗量。

也可以使用反平衡法表示，即为：

只是需要计算各项热损失热量。

2 锅炉运行效率的影响因素及措施

2.1 排烟热损失Q2

烟气离开锅炉最后受热面后，仍具有一定的温度。这部分热量随烟气排出，不在利用称之为排烟损失。排烟损失在在各类损失中占的比例很大，很大程度上影响锅炉的运行效率。而主要影响排烟热损失的主要有：排烟温度和排烟体积。

排烟温度越高，排烟热损失越大。但是排烟温度降低又会导致烟道尾部传热面积增大，易发生空气预热器的低温腐蚀。

排烟容积主要是受燃料水分和过量空气系数影响。因此需要对炉膛和烟道漏风进行控制，通过漏风系数和一二次风合理配比减少过量空气系数。

措施：合理选取最佳排烟温度，在锅炉运行调节时，注意排烟温度。对于运行炉，当受热面结焦、积灰时，受热面热传递变差，将会使传热量减少，排烟温度上升。因此为了减少排烟热损失，应该经常进行吹灰打焦，保证换热条件良好，并防止空气预热器堵塞。并且要对过量空气系数进行控制。

2.2 化学不完全燃烧热损失Q3

在燃料燃烧时，烟气中会伴有不完全燃烧的气体，如CO等等。其化学能没有完全释放，造成不完全燃烧热损失成为化学不完全燃烧热损失。影响化学不完全燃烧热损失的因素主要是受炉膛出口过量空气系数。当炉膛出口过量空气系数增大时，化学不完全燃烧热损失Q3会减少。

措施：在锅炉运行时，适当增加过量空气系数，保持较高的炉膛温度，增加烟气滞留时间，减少化学不完全燃烧热损失Q3。

2.3 机械不完全燃烧热损失Q4

飞灰和炉渣内含有的未燃烧的碳，造成了化学能不能完全释放称之为机械不完全燃烧热损失。其造成的热损失仅次于排烟热损失，对于这个热损失的影响因素有很多，过量空气系数、燃烧方式、热空气温度、炉内燃烧的特性、煤粉细度等等。有学者认为，当炉膛内，温度不均衡，燃料与空气混合不好时，容易使Q4增加。此外煤种的选择也对Q4影响很大，煤种的特性决定了着火特性和燃尽时间，这都会对Q4产生影响。

措施：在锅炉运行过程中，要对燃烧煤质进行监测，了解煤种特性的变化，及时的调整燃烧，通过调整热风温度，以及炉内空气流动工况，适当的增强或减少燃料与空气的燃烧。譬如对于无烟煤，含碳量高，挥发分少，着火点高，需要使用较高的热风温度，并提高气流在炉膛内的充满程度，延长煤粉颗粒在炉膛内的滞留时间。这样将会减少Q4的热损失。

2.4 散热热损失Q5

尽管在炉墙、汽包、管道、烟道布置了保温层，但是由于保温层外表温度高于周围环境的温度，还是存在对外的传热，这部分散失的热量称之为散热热损失。根据传热学，可以知道当传热面积越大，表面温度越高，散热损失越大。与此同时，保温层绝热性能越好，保温层越厚，散热损失越小。

措施：在锅炉检修时，要做好保温层处理，保证保温层厚度及绝热性能完好。

2.5 灰渣物理热损失Q6

灰渣物理热损失，主要是从炉膛内排出的炉渣具有相当高热量造成的。当煤粉中灰分比较大时，会导致灰渣物理热损失Q6的增加。

措施：主要是选用合适的煤种，对于灰分大的煤和灰分小的煤进行合理的配比。

2.6 有效利用热量Qef

锅炉的有效利用热量Qef，具体包括：省煤器吸收热量；空气预热器吸收热量；水冷壁吸收热量；过热器吸收热量；再热器吸收热量。为了提高锅炉效率，一方面要减少各项热损失，另一方面要提高有效利用热量。

措施：对于提高有效利用热量。首先应该保证锅炉负荷在设计负荷上运行，可以最经济运行。这就要求在锅炉运行时，做好燃料和空气配比，保证满负荷运行。其次经常性的对各个受热面进行吹灰等处理，使各个受热面保持清洁，增加有效传热量。最后对于管道、烟风道等等跑冒滴漏等缺陷及时发现及时处理，减少汽水损失，减少有效利用热量损失。

3 总结

锅炉是电厂的三大设备之一，其热效率对于这个电厂的效率产生很大影响。总体而言，可以在燃烧、传热等技术水平上提高，使锅炉的整体热效率提高。也可以在减少各项热损失和增加有效传热量上面下功夫，有限的提高锅炉锅炉热效率。还可以发挥人的主观能动性，积极的调整锅炉运行状态，微量的提高锅炉热效率。

参考文献：

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[2]黄生琪，周菊华.浅议工业锅炉节能减排[J].能源与技术管理，2010（4）.

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