锅炉效率的影响因素

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锅炉效率的影响因素

其实锅炉效率的分析是基于能量守恒定律来进行的。锅炉热平衡反映了锅炉在正常稳定的运行工况下建立锅炉热量的收、支平衡关系（以1kg或1m3燃料为基准）。其能量平衡关系式如下：
Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 ( KJ/Kg)  
或Q1=Qr-(Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)
Qr：锅炉外部输入的热量
Q1：锅炉有效利用热量
Q2：排烟热损失
Q3：气体不完全燃烧热损失
Q4：固体不完全燃烧热损失
Q5：散热损失
Q6：灰渣物理热损失
则对应的锅炉效率表达式为：
ɥgl=100-(q2+q3+q4+q5+q6) (%)
ɥgl:锅炉效率，%；
q2: 排烟热损失百分率，%；
q3: 可燃气体未完全燃烧热损失百分率，%；
q4: 固体未完全燃烧热损失百分率，%；
q5: 锅炉散热损失百分率，%；
q6: 灰渣物理热损失百分率，%。
我们不对各因素进行详细分析，只告诉大家影响锅炉热效率的主要因素是排烟热损失q2和固体不完全燃烧损失q4这两项。
1.排烟热损失
排烟热损失主要是根据锅炉实际排烟温度与设计排烟温度的差别大小进行判断。排烟温度越低，排烟热损失越小，一般情况下300MW燃煤机组锅炉排烟温度每升高10℃，影响机组供电煤耗升高1.5g/(kW．h)左右。降低锅炉排烟温度可以直接提高锅炉的热效率。但如果排烟温度过低，达到烟气露点温度，则烟气中的二氧化硫就会凝结在空气预热器的壁面上，形成低温腐蚀。燃用含硫量多的燃料时，这种低温腐蚀更加剧烈。因此，排烟温度的高低应通过技术经济比较确定。
影响排烟热损失的因素如下：
1）燃烧器运行方式：
主要是通过炉膛火焰中心位置的相对变化来实现火焰中心位置上移，锅炉出口烟气温度升高，在锅炉对流受热面吸热一定的前提下，锅排烟温度升高。对多层燃烧器，投上层燃烧器，炉膛火焰中心位置上移。增加上层燃烧器出力，炉膛火焰中心位置上移。适当改变层间配风工况，也可改变炉膛火焰中心位置。
2）锅炉送风量：
主要是通过影响燃烧和换热体现。锅炉风量增大，一方面锅炉辐射、对流换热比例发生变化，在入炉总热量不变的情况下，辐射总热量减少、对流总热量增加，使更多的热量交换由炉膛转移到对流烟道中，锅炉排烟温度升高；另一方面同时通过预热器受热面的风量增加，预热器受热面传热量增加，锅炉排烟温度降低，锅炉排烟温度的变化是两方面综合作用的结果。但锅炉风量大，排烟烟气体积增大，同时锅炉引风机、送风机耗电量增大。所以锅炉送风量的大小一般要对锅炉排烟热损失、煤粉燃烧效率以及引风机、送风机耗电量的综合因素来考虑
3）锅炉漏风:
锅炉漏风主要由锅炉本体漏风、制粉系统漏风以及空气预热器漏风等组成，其中锅炉本体漏风、制粉系统漏风影响锅炉炉膛出口过剩空气系数，对锅炉燃烧和排烟温度都有一定影响。
4）受热面玷污情况：
水冷壁结渣，炉膛辐射换热量和水冷壁吸热量减少，炉膛出口烟气温度升高，锅炉排烟温度升高。对流受热面积灰，热阻增加，传热量减少，各段烟温升高，锅炉排烟温度升高。低温对流受热面堵灰，对流受热面传热量减少，各段烟温高，锅炉排烟温度升高；同时各对流受热面烟气侧阻力增加，引风机耗电率增加。
5）送风温度：
当环境温度升高或需要暖风器投入运行时，送风温度高于设计值。会减少空气预热器的传热温差，降低空气预热器的传热量，锅炉排烟温度升高。
6）制粉系统运行方式：
制粉系统热风利用量大，则通过空气预热器的空气量多，锅炉排烟温度降低。所以保持制粉系统最佳干燥出力，不仅是提高制粉系统运行经济性的需要，同时也是降低锅炉排烟温度的要求。
7）给水温度：
给水温度降低，会使锅炉省煤器传热温差大、吸热量增大，在锅炉燃料量不变的情况下锅炉排烟温度降低；但同时省煤器出口水温度降低，锅炉蒸发受热面所需的热量增加，为保持锅炉蒸发量不变，就需要相应地增加燃料量，使锅炉各部分烟气温度回升。这样锅炉排烟温度同时受给水温度下降与燃料量增加两方面因素的影响。一般情况下，在机组负荷不变的情况下，给水温度降低锅炉排烟温度将会降低。但这将降低汽轮机循环热效率，是不足取的。
8）煤质：
煤质对锅炉排烟温度的影响主要通过水分、挥发分、灰分、发热量来体现。水分、灰分增大，挥发分降低，都会使燃料着火晚、燃烧和燃烬过程推迟，炉膛火焰中心位置上移；发热量降低，则会使燃料量增加，相应烟气量增加，炉膛火焰中心位置提高，同时也使对流受热面传热也增大；在锅炉对流受热面吸热一定的前提下，锅炉排烟温度升。
9）煤粉细度：
煤粉过粗，燃尽时间延长，火焰中心上移，锅炉排烟温度升高；煤粉过细，燃烧提前，火焰中心下降，对汽温调整产生影响，同时也增加了制粉系统电耗。
机组负荷：机组负荷降低，锅炉排烟温度相应降低。
10）对流受热面面积:
个别机组由于处理"四管泄漏"采取的堵管措施，会造成过热器、再热器以及省煤器传热面积减少，也会导致锅炉排烟温度升高。
2. 固体不完全燃烧损失
固体不完全燃烧损失主要是指飞灰可燃物和炉渣可燃物所造成的损失。飞灰可燃物主要是指锅炉飞灰中可燃物含量占总灰量的百分比，它是反映锅炉燃烧效率的一项指标，降低飞灰可燃物含量可以提高锅炉热效率。炉渣可燃物主要是指锅炉炉渣可燃物含量占灰总灰量的百分比。对于电站煤粉锅炉一般飞灰占总灰量的90%份额，炉渣占总灰量的10%份额（注意到这点就会知道为何飞灰含炭量稍为升高一点对锅炉效率的影响要比炉渣含炭量等量变化要大）。
1）煤质：

• 燃煤挥发分高，着火温度低、着火距离近，燃烬程度高，飞灰可燃物含量低。挥发分低，锅炉燃烧效率与燃烧稳定性都有可能下降，飞灰可燃物含量升高。
  
• 灰分高，着火温度高、着火推迟，炉膛温度降低，燃烬程度变差，飞灰可燃物含量。
  
• 水分高，由于水汽化吸收热量，使锅炉炉膛温度降低，着火困难，燃烧推迟使飞灰可燃物含量升高。
  
• 低位发热量Qar.net低于设计值时，燃料消耗量增加。对直吹式制粉系统，磨煤机出力有可能要超出力运行，一次风量增加，煤粉变粗。一次风速的增大和煤粉变粗都会对着火、燃烧产生不利影响。
  

2）煤粉细度：
煤粉越细，单位质量的煤粉表面积越大，挥发分易析出，着火及燃烧反应速度快，飞灰可燃物含量降低、燃烧效率提高。
3）锅炉氧量：
在一定的变化范围内，锅炉氧量增加，过量空气系数增加，由于供氧充分、炉内气流混合扰动增强，锅炉燃烧效率提高，飞灰可燃物含量降低，使得固体未完全燃烧热损失减少。
4)一、二次风的影响：

• 一、二次风的配合特性也是影响锅炉燃烧的重要因素。二次风过早混入一次风不利于着火，使着火热量增加、着火推迟；如果二次风的过迟混入，又会使着火后的煤粉得不到燃烧所需的氧气的及时补充，同样影响燃烧效率。对于旋流燃烧器，各个燃烧器射流之间的相互配合作用远不及四角切圆直流燃烧方式，因此一、二次风的配合问题更为重要，需要现场进行单只旋流燃烧器燃烧调整试验来确定.
  
• 一次风：一次风率（一次风量占锅炉总风量的百分比）过大，为达到煤粉气流着火所需要的热量增加，着火推迟；一次风率过小，煤粉燃烧之初氧量不足，挥发分析出时不能完全燃烧也会影响着火速度。一次风速过大，着火距离延长，燃烧器出口附近烟温低，着火困难，另外一次风中大煤粉颗粒可能因其动能大而穿过燃烧区不能燃烬，使固体不完全燃烧热损失增大。一次风速过低，一次风气流刚性差，很容易偏转和贴墙，而且卷吸高温烟气的能力也差，对低挥发分的煤种将会影响着火与燃烧；对于高挥发分的煤种，着火将会太靠近燃烧器出口，从而引起喷嘴烧损。
  
• 二次风：二次风各层之间的分配方式对煤粉燃烧有直接的影响。二次风必须保持一定的动量，使之能在一次风风粉着火以后及时穿透到一次风内部；否则由于补氧不及时，将会影响到燃烧，造成燃烧效率降低，飞灰可燃物含量增大。上层二次风能压住火焰，不使其过分上飘，是控制炉膛火焰中心位置和煤粉燃尽的主要风源；中部二次风则是为煤粉燃烧提供的主要的空气量；下部二次风则可以防止煤粉离析、火焰不至于下冲冷灰斗而使得灰渣可燃物含量增加。
  
• 燃烬风是锅炉二次风的一部分，主要是在低Nox燃烧技术中控制烟气中NOx的生成量。过燃风风量增加，使燃烧过程推迟，炉膛火焰中心位置相对提高，会使飞灰可燃物含量增加。
  

5)燃烧器倾角：
调整燃烧器上倾角过大，会引起锅炉飞灰可燃物含量增加；若燃烧器下倾角过大，则可能引起火焰冲刷冷灰斗，导致结渣，也会使灰渣可燃物增加。
6)负荷率：
锅炉负荷增加，炉膛温度升高，飞灰可燃物含量降低，有利于提高锅炉燃烧效率。