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對于大容量電站鍋爐,可燃性氣體未*燃燒熱損失已相當小,只要鍋爐不出現(xiàn)嚴重缺風運行的異常工況,降低這項損失的可能性不大,在鍋爐運行中,其本體的散熱面積和保溫條件已經(jīng)定型,從運行角度去降低鍋爐散熱損失也不大可能,灰渣物理熱損失所占比例相對很小,其值不大,通過運行降低這項損失的手段不多,由此可見,排煙熱損失,固體未*燃燒熱損失在鍋爐各項熱損失中所占比例較大,實際運行中其變化也較大,因此盡力降低這兩項損失是提高鍋爐熱經(jīng)濟性的關鍵。
提高鍋爐熱效率就是增加有效利用熱量,減少鍋爐各項熱損失,其中重點是降低鍋爐排煙熱損失和機械未*燃燒損失。
1.降低排煙熱損失
1.1 防止受熱面結渣和積灰
由于溶渣和灰的傳熱系數(shù)很小,鍋爐受熱面結渣積灰會增加受熱面的熱阻,同樣大的鍋爐受熱面積,如果結渣積灰,傳給工質(zhì)的熱量將大幅度減小,會提高爐內(nèi)和各段煙溫,從而使排煙溫度升高,運行中,合理調(diào)整風,粉配合,調(diào)整風速風率,避免煤粉刷墻,防止爐膛局部溫度過高,均可有效的防止飛灰粘結到受熱面上形成結渣,運行中應定期進行受熱面吹灰和及時除渣,可減輕和防止積灰,結焦,保持排煙溫度正常。
1.2 合理運行煤粉燃燒器
大容量鍋爐的燃燒器一次風噴口沿爐膛高度布置有數(shù)層,當鍋爐減負荷或變工況運行時,合理的投停不同層次的燃燒器,會對排煙溫度有所影響,在鍋爐各運行參數(shù)正常的情況下,一般應投用下層燃燒器,以降低爐膛出口溫度和排煙溫度。
1.3 注意給水溫度的影響
鍋爐給水溫度降低會使省煤器傳熱溫差增大,省煤器吸熱量將增加,在燃料量不變時排煙溫度會降低,但在保持鍋爐蒸發(fā)量不變時,蒸發(fā)受熱面所需熱量增大,就需增加燃料量,使鍋爐各部煙溫回升,這樣排煙溫度受給水溫度下降和燃料量增加兩方面影響,一般情況下保持鍋爐負荷不變,排煙溫度會降低,但利用降低給水溫度來降低排煙溫度不可取,會因汽機抽汽量減小使電廠熱經(jīng)濟性降低。
1.4 避免進入鍋爐風量過大
鍋爐生成煙氣量的大小,主要取決于爐內(nèi)過量空氣系數(shù)及鍋爐的漏風量,鍋爐安裝和檢修質(zhì)量高,可以減少漏風量,但是送入爐膛有組織的總風量卻和鍋爐燃料燃燒有直接關系,在滿足燃燒正常的條件下,應盡量減少送入鍋爐的過??諝饬浚^大的過量空氣系數(shù),既不利于鍋爐燃燒,也會增加排煙量使鍋爐效率降低,正確監(jiān)視分析鍋爐氧量表和風壓表,是合理配風的基礎。
1.5 注意制粉系統(tǒng)運行的影響
1)對中間儲倉式制粉系統(tǒng), 運行中應注意減小三次風量。三次風一般設計布置在燃燒器的最上層,由于三次風的風溫不高,并含有一定煤粉,三次風的噴入會推遲燃燒,使火焰中心提高,從而提高排煙溫度。
2)運行中,合理調(diào)整制粉系統(tǒng),保證合格的煤粉細度,提高各分離元件的分離效率,盡量減小三次風的含粉量,有利于保持爐內(nèi)正常的火焰中心不使其抬高。
2.減少固體未*燃燒熱損失
2.1 合理調(diào)整煤粉細度
煤粉細度是影響灰渣可燃物的主要因素之一,理論上,煤粉越細,燃燒后的可燃物越少,有利于提高燃燒經(jīng)濟性,但煤粉越細,
受熱面越易粘灰,影響傳熱效率,增大制粉電耗,但是煤粉過粗
炭顆粒大,很難*燃燒,飛灰可燃物含量將會大大升高,所以應選擇合理的煤粉細度值來降低固體未*燃燒熱損失。
2.2 控制適量的過量空氣系數(shù)
炭顆粒的*燃燒需要與足夠的氧氣進行混合,送入爐內(nèi)的空氣量不足,不但會產(chǎn)生不*燃燒氣體,還會使炭顆粒燃燒不*,但空氣量過大,又會使爐膛溫度下降,影響*燃燒
因而過量空氣系數(shù)過大或過小均對炭顆粒的*燃燒不利,應通過燃燒調(diào)整試驗確定合適的過量空氣系數(shù)。
2.3 加強燃燒調(diào)整
爐膛內(nèi)燃料燃燒的好壞,爐膛溫度的高低,煤粉進入爐膛時著火的難易,對飛灰及灰渣可燃物的含量有直接影響,爐膛內(nèi)燃燒工況不好,就不會有較高的爐膛溫度,煤粉進入爐膛后,就沒有足夠的熱量預熱和點燃,必將推遲燃燒,增加飛灰含炭量,要使爐膛內(nèi)燃燒工況正常,需對燃燒器的風率配比,一次風粉濃度及風量進行調(diào)整,掌握燃燒器特性,使鍋爐處于最佳燃燒工況下,重視燃燒工況的調(diào)整是減少固體未*燃燒熱損失的重要方面。
3.保證鍋爐的燃煤質(zhì)量
燃煤的組成成分對提高燃燒速度和燃燒*程度的影響很大,揮發(fā)份多的煤易著火燃燒,揮發(fā)份少的煤著火困難且不易燃燒*,煤中的灰份多會阻礙可燃質(zhì)與氧氣的接觸,使炭粒不易燃燒*,影響鍋爐熱效率,煤中灰的組成成分不同還直接影響灰熔點的高低,對受熱面的結渣,積灰和磨損都有影響,而煤中水分過多也不利于燃燒,使著火困難,并降低燃燒溫度,還會使煙氣體積增大而降低鍋爐效率。而在設計中,燃用不同煤種的鍋爐,其爐膛的結構形狀和大小,受熱面的布置方式及受熱面積大小不同,采用的燃燒設備,制粉系統(tǒng)的形式和布置方式也不一樣,配備的輔機容量,臺數(shù)與設計煤種緊密相關,因此保證燃用設計煤種是鍋爐安全經(jīng)濟運行的關鍵。
4.減少汽水損失
鍋爐的汽水損失,除了檢修質(zhì)量不高造成的跑,冒,滴,漏外,主要是鍋爐運行中排污和疏水造成的。
因此應從以下方面減小汽水損失
1)保證鍋爐的給水品質(zhì),鍋爐的給水品質(zhì)高,在鍋爐設計的鍋水濃縮倍率下,排污率減小。
2)提高汽水分離裝置的安裝和檢修質(zhì)量,提高汽水分離效果,
3)運行中保持鍋爐負荷,水位,汽壓等參數(shù)穩(wěn)定,使鍋爐汽水分離裝置在正常情況下運行。
4)在鍋爐啟停和異常情況下,及時合理的開啟和關閉疏水,運行中認真檢查疏水門,排污門有無泄漏,及時處理,減少不必要的熱量損失。
⑴受熱面積灰、結渣。
⑵過??諝庀禂?shù)過大。
⑶漏風系數(shù)過大。
⑷給水溫度下降。
⑸燃料中的水分增加。
⑹鍋爐負荷增加。
⑺燃料品種變差。
⑻制粉系統(tǒng)的運行方式不合理。
1、降低鍋爐排煙熱損失
(1)降低空氣預熱器的漏風率,特別是回轉(zhuǎn)式空氣預熱器。
(2)嚴格控制鍋爐鍋水水質(zhì)指標,當水冷壁管內(nèi)含垢量達到400mg/m2,應及時酸洗。
(3)盡量燃用含硫量低的優(yōu)質(zhì)煤,降低空氣預熱器入口空氣溫度,現(xiàn)代大容量發(fā)電鍋爐均裝有空氣加熱器,防止空氣預熱器冷端受熱面上結露,導致空氣預熱器低溫腐蝕,采用提高空預器入口空氣溫度增大鍋爐排煙溫度(排煙熱損失增加),換取延長空預器使用壽命。
2、降低機械未*燃燒熱損失
(1)根據(jù)鍋爐負荷及時間調(diào)整燃燒工況,合理配風一次風攜帶煤粉,二次風混合攪拌,盡可能降低爐膛火焰中心位置,讓煤粉在爐膛內(nèi)充分燃燒。
(2)根據(jù)原煤揮發(fā)分及時調(diào)整粗粉分離器調(diào)整擋板,使煤粉細度維持最佳值。
表1溫差及散熱密度的允許值 |
鍋爐容量 位置 | 220t/h及以下 | 220t/h以上 |
室內(nèi)布置 | Dt≯30℃ q≤350W/m2 | Dt≯25℃ q≤290W/m2 |
室外布置 | Dt≯25℃ q≤350W/m2 | Dt≯20℃ q≤290W/m2 |
注:1、室外布置包括露天,半露天鍋爐。 2、Dt為爐墻外表面溫度與環(huán)境溫度的溫差,環(huán)境溫度指距被測表面1m處的空氣溫度。 |
3、降低鍋爐的散熱損失
主要加強鍋爐管道及本體保溫層的維護和檢修,按DL./T638-1997火電廠鍋爐爐膛檢修工藝規(guī)程驗收。
(1)溫差Dt及散熱密度q的驗收,應同時滿足表1的規(guī)定。
(2)粉塵含量不大于每標準立方米10mg。
所以要想節(jié)約燃料,提高鍋爐的熱效率,就要采取相應的措施,而常見的措施主要有:
1)采用煙氣余熱回收技術,降低排煙損失
影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度。排煙溫度越高,排煙熱損失就越大。目前,新建的鍋爐出廠時多數(shù)都配有煙氣余熱回收裝置,如省煤器、半冷凝或全冷凝式煙氣余熱回收器,這些措施都能有效降低排煙溫度,提高鍋爐的熱效率。
2)合理控制空燃比,優(yōu)化燃燒,減少不*燃燒損失和排煙熱損失
過??諝庀禂?shù)過高時,相當于吸入了多余的冷空氣進入爐膛,這部分多余的冷空氣未參與燃燒,而是被加熱后白白排放掉,排煙熱損失增大;如進入爐膛的冷空氣繼續(xù)增大,超過一定限度,爐膛溫度會降低,也會造成不*燃燒損失增大。
過??諝庀禂?shù)過低時,由于燃料得不到足夠的氧氣而不能*燃燒,造成不*燃燒損失增大。而長期嚴重的不*燃燒,將導致鍋爐受熱面積碳,影響換熱效率,排煙損失持續(xù)增大。因此,合理控制空燃比,盡量降低排煙熱損失q2和不*燃燒損失q3,是鍋爐熱效率提升的另一關鍵點。
3)嚴格控制鍋爐水質(zhì),科學管控水垢
鍋爐給水中都會含有各種雜質(zhì)及鈣、鎂等結垢物質(zhì),鍋爐不可避免會結垢。水垢的導熱系數(shù)很低,所以一旦受熱面結垢,由于熱阻增大,鍋爐排煙溫度就會上升,排煙熱損失就會增大。測試數(shù)據(jù)表明,鍋爐受熱面上結1mm水垢,排煙熱損失會增加約2%~4%,鍋爐受熱面結垢越厚,熱阻越大,鍋爐熱效率就會下降越多。
鍋爐結垢不僅降低了鍋爐熱效率,而且使鍋爐受熱面壁溫升高,造成受熱面損傷,甚至造成鍋爐爆炸事故。所以,采用優(yōu)質(zhì)的軟水處理裝置,嚴格按照流程運行鍋爐給水軟化處理裝置,控制鍋爐給水水質(zhì),可延緩水垢形成。同時,對鍋爐水垢進行實時管控,掌握鍋爐水垢狀況,必要時進行水垢清理也非常重要。
4)加強保溫、防止跑冒滴漏,減少散熱損失
由于鍋爐本體、汽水熱力管道系統(tǒng)的溫度總比鍋爐房內(nèi)的空氣溫度高,部分熱量會以輻射和對流方式向周圍空氣散失,成為鍋爐的散熱損失。因此,鍋爐及熱力管道系統(tǒng)的保溫層破損或發(fā)現(xiàn)跑冒滴漏時,應及時修復,減少散熱損失。
國外經(jīng)驗分享 :
目前國外鍋爐提高實際運行熱效率的措施通常包括:
1)大量采用冷凝或半冷凝技術回收煙氣余熱,從而大幅降低排煙溫度,將排煙熱損失降至***。
2)采用燃燒智能管控裝置,根據(jù)對煙氣成分的持續(xù)監(jiān)測,自動調(diào)整燃燒空燃比,確??杖急仁冀K保持*狀態(tài),從而基本避免不*燃燒熱損失,并持續(xù)降低排煙熱損失。
3)采用物聯(lián)網(wǎng)技術監(jiān)管在線鍋爐水垢狀況,科學指導水質(zhì)管控和除垢。
提高鍋爐效率的手段:
鍋爐計算熱效率的方法中,減小鍋爐各項熱塤失,提高可利用有效熱量,是提高鍋爐燃燒效率的***途徑。對于大容量鍋爐,可燃氣體(化學)未*燃燒熱塤失已相當小,鍋爐本體的散熱面積和保溫條件已定型,降低鍋爐散熱塤失也不可能?;以锢頍釅_失所占比例相對甚小,降低這項塤失手段不多。因此只有排煙熱塤失、固體(機械)未*燃燒熱塤失在鍋爐各項熱塤失中所占比例較大,是提高鍋爐熱經(jīng)濟性的潛力所在。
一、降低排煙熱塤失
鍋爐排煙溫度是反映鍋爐設計、運行狀況及設備健康水平的綜合性參數(shù)。在鍋爐運行中,操作不當引起排煙溫度升高或排煙量增大都會增加排煙熱塤失,使鍋爐熱效率下降。
二、減少固體(機械)未*燃燒熱塤失
固體(機械)未*燃燒熱塤失的大小主要取決于飛灰和灰渣中含碳量。在固態(tài)排渣煤粉爐中,飛灰占總灰量的比例相當大,設法降低飛灰中的含碳量尤其重要。
三、保證鍋爐燃煤質(zhì)量
燃煤成分對提高燃燒速度和燃燒*程度影響很大。揮發(fā)分多的煤易著火燃燒,揮發(fā)分少的煤著火困難且不易燃燒*。
四、減少汽水塤失
鍋爐的汽水塤失,除了檢修質(zhì)量不高造成的跑,冒,滴,漏,主要是鍋爐運行中排污和疏水造成的。
五、堅持鍋爐小指標監(jiān)督管理
鍋爐各項經(jīng)濟小指標監(jiān)督管理是提高鍋爐運行經(jīng)濟性、節(jié)約能源的重要手段。與鍋爐熱效率有關的經(jīng)濟小指標有排煙溫度、煙氣氧量值、一氧化碳值、飛灰可燃物含量、爐渣可燃物等。
降低排煙熱塤失:
1.防止受熱面結渣和積灰
由于熔渣和灰的傳熱系數(shù)很小,鍋爐受熱面結渣和積灰,會增加受熱面的熱阻。同樣大的鍋爐受熱面積,如果結渣和積灰,傳給工質(zhì)的熱量將大幅度減少,會提高爐內(nèi)和各段煙溫,從而使排煙溫度升高。運行中,合理調(diào)整風、粉配合,調(diào)整風速和風率,避免煤粉刷墻,防止爐膛局部溫度過高,均可有效地防止飛灰黏結到受熱面上形成結渣。在鍋爐運行中應定期進行受熱面吹灰和及時除渣,可減輕和防止積灰,結焦,從而保持排煙溫度正常。
2.合理運行煤粉燃燒器
大容量鍋爐的燃燒器一次風粉噴口沿爐膛高度布置有數(shù)層,當鍋爐減負荷或變負荷運行時,根據(jù)鍋爐的運行狀況,合理地投停不同層次的燃燒器,會對排煙溫度有所影響,在鍋爐各運行參數(shù)正常的情況下,一般應投用下層燃燒器,這樣可使爐膛出口溫度及排煙溫度保持正常。
3.控制送風機入口空氣溫度
鍋爐運行中,送風機入口空氣溫度高于設計值時,會減少空氣預熱器的傳熱溫壓,使傳熱量減小,排煙溫度升高,當送風機入口風溫升高較多時,空氣預熱器出口風溫也會有所升高,雖然可以提高爐內(nèi)理論燃燒溫度水平,燃燒的經(jīng)濟效果提高,但也會使爐內(nèi)煙氣溫度上升,導致排煙溫度升高。鍋爐在夏季取用爐頂空氣時,送風機入口空氣溫度可能會高于設計值,從而造成排煙溫度升高,運行中應分析入爐空氣溫度升高與排煙溫度升高對鍋爐熱經(jīng)濟性的影響,設法進行調(diào)整控制。
4.注意給水溫度的影響
鍋爐給水溫度降低會使省煤器傳熱溫壓增大,省煤器吸熱量將增加,在燃料量不變時排煙溫度會降低。但是,如果保持鍋爐蒸發(fā)量不變,由于省煤器出口水溫有所下降,蒸發(fā)受熱面所需熱量增大,就需增加燃料量,使鍋爐各部煙溫回升。這樣,排煙溫度同時受給水溫度下降和燃料量增加兩方面的影響。一般情況下,如果保持鍋爐負荷不變,排煙溫度將會降低。但利用降低給水溫度來降低排煙溫度的方法并不可取,因為降低排煙溫度雖然有可能使鍋爐效率提高,但由于汽輪機抽汽量減少,電廠的熱經(jīng)濟性將會降低。
5.避免入爐風量過大
鍋爐燃燒生成的煙氣量的大小,主要取決于爐內(nèi)過量空氣系數(shù)及鍋爐的漏風量。鍋爐安裝和檢修質(zhì)量高,可以減少漏風量。但是送入爐膛有組織的總風量卻和鍋爐燃料燃燒有直接關系。在滿足燃燒正常的條件下,應盡量減少送入鍋爐的過??諝饬俊_^大的過量空氣系數(shù),既不利于鍋爐燃燒,也會增加排煙量而使鍋爐效率降低。大容量鍋爐大部分都裝有氧量表和風量表,正確監(jiān)視和分析這些表計,是合理用風的基礎。
6.注意制粉系統(tǒng)運行的影響
(1)對中間儲倉式制粉系統(tǒng),運行中應注意減少三次風量。三次風一般設計布置在燃燒器的最上層,由于三次風的風溫不高,并含有一定煤粉,三次風的噴入會推遲燃燒,并使火焰中心提高,從而提高排煙溫度。
(2)運行中,合理調(diào)整制粉系統(tǒng),保證合格的煤粉細度,提高各分離元件的分離效率,盡量減少三次風的含粉量,有利于保持爐內(nèi)正常的火焰中心而不使其抬高。
應該知道,降低鍋爐排煙溫度不是無限的,是相對設計值而言的,只能在運行調(diào)整的可行范圍內(nèi)進行。排煙溫度過低,會導致空氣預熱器結露,積灰和腐蝕,同樣會影響鍋爐安全運行。
減少固體(機械)未*燃燒熱塤失:
固體(機械)未*燃燒熱塤失的大小主要取決于飛灰和灰渣中的含碳量。在固態(tài)排渣煤粉爐中,飛灰占總灰量的比例相當大,設法降低飛灰中的含碳量尤其重要。降低飛灰及灰渣中的含碳量可以從以下幾方面考慮。
1.合理調(diào)整煤粉細度
煤粉細度是影響灰渣可燃物的主要因素之一。對于不同的燃煤煤種,其合理的煤粉細度也不同。理論上講,煤粉越細,燃燒后的可燃物越少,有利于提高燃燒經(jīng)濟性。但煤粉越細,受熱面越容易粘灰,影響其傳熱率,而且制粉系統(tǒng)電耗升高。但是煤粉越粗,炭顆粒大,很難*燃燒,飛灰可燃物含量將大大升高。所以,應選擇合理的煤粉細度值來降低固體(機械)未*燃燒熱塤失,以提高鍋爐效率。
2.控制適量的過量空氣系數(shù)
炭顆粒的*燃燒需要與足夠的氧氣進行混合,送入爐內(nèi)的空氣量不足,不但會產(chǎn)生不*燃燒氣體,還會使炭顆粒燃燒不*。但空氣量過大,又會使爐膛溫度下降,影響炭顆粒的*燃燒。因而過量空氣系數(shù)過大或過小均對炭顆粒的*燃燒不利。合理的過量空氣系數(shù)應通過燃燒調(diào)整確定。
3.重視燃燒調(diào)整
鍋爐爐膛內(nèi)燃料燃燒的好壞,爐膛溫度的高低,煤粉進入爐膛時著火的難易,對飛灰及灰渣可燃物的含量有著直接的影響。爐膛內(nèi)的燃燒工況不好,就不會有較高的爐膛溫度。煤粉進入爐膛后,沒有足夠的熱量預熱和點燃,必將推遲燃燒,增加飛灰的含碳量。要使爐膛內(nèi)燃燒工況正常,為煤粉創(chuàng)造較好的著火條件,需對燃燒器的風率配比,一次風粉濃度及風量進行調(diào)整,周圍掌握燃燒器的特性,使鍋爐燃燒處于最佳狀態(tài)。所以說,重視燃燒工況的科學調(diào)整是減少固體(機械)未*燃燒熱塤失很重要的方面。
減少汽水塤失:
鍋爐的汽水塤失,除了由于檢修質(zhì)量不高造成的跑,冒,滴,漏之外,主要是鍋爐運行中排污和疏水造成的,
減少排污熱塤失可以從下面幾方面考慮:
1.保證鍋爐的給水品質(zhì)。鍋爐給水品質(zhì)高,在鍋爐設計的鍋水濃縮倍率下,排污率減小。
2.提高汽水分離裝置的安裝和檢修質(zhì)量,提高汽水分離效率,在較高的鍋水濃度下獲得較高的蒸汽品質(zhì),從而減少排污率。
3.運行中保持鍋爐負荷、水位、汽壓等參數(shù)穩(wěn)定,使鍋爐汽水分離裝置在正常情況下運行。
鍋爐疏水一般在啟停和異常情況下進行,及時合理的開啟和關閉疏水可以減少熱量塤失。疏水門、排污門都有可能泄漏,在鍋爐運行中應認真檢查其泄漏,及時處理,以免造成不必要的熱量損失。
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