紀(jì)東生++張旭

摘 要：分析在低負(fù)荷運(yùn)行條件下鏈條爐排燃煤工業(yè)鍋爐熱損失的影響因素，提出了提高熱效率的途徑。采用功能型輻射式爐拱、合理調(diào)節(jié)一次風(fēng)量、合理配備二次風(fēng)、改善爐膛及煙道密封，從而提高鍋爐的熱效率。

關(guān)鍵詞：低負(fù)荷 鏈條爐排 熱效率

中圖分類號(hào)：Tk229.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（a）-0022-02

JI Dongsheng ZHANG Xu

（Tianjin Special Equipment Inspection Institute，Tianjin 300192）

Abstract：This paper focuses on factors that affect the thermal efficiency of the industrial chain-grate boiler in the low load operating conditions.Different methods are proposed to increase thermal efficiency，including implying functional radiation furnace，adjusting the primary air flow appropriately，equipping the second air flow reasonable and improving the sealing of furnace arch and flue.

Key words：low load chain-grate boiler thermal efficiency

由于某些用戶購(gòu)買鍋爐時(shí)的盲目性，或?qū)ξ磥砜赡艿臒崃啃枨蟮目紤]，我國(guó)工業(yè)鍋爐運(yùn)行中普遍存在低負(fù)荷運(yùn)行，這不僅不利于保證蒸汽品質(zhì)，還往往導(dǎo)致爐膛溫度降低，對(duì)燃料的燃燼不利，導(dǎo)致機(jī)械未完全燃燒損失的增加，造成鍋爐熱效率低下，不利于節(jié)約能源。此外，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)送、引風(fēng)機(jī)擋板均要關(guān)小，造成節(jié)流損失，消耗能源。給水泵也存在負(fù)荷不足的現(xiàn)象，這樣就增加了損失，由于輔機(jī)損失增大，從而使鍋爐機(jī)組凈效率下降。但正鑒于此，鏈條爐的節(jié)能潛力相當(dāng)可觀的。[1-3]

我國(guó)目前尚沒有針對(duì)低負(fù)荷運(yùn)行條件下改善鏈條爐排燃煤工業(yè)鍋爐熱效率的研究。因此，在對(duì)燃煤工業(yè)鍋爐普遍存在的低負(fù)荷運(yùn)行狀況進(jìn)行綜合分析研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)能方法優(yōu)化體系研究，整合現(xiàn)有技術(shù)，提出技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的整體節(jié)能對(duì)策，有助于提高我市工業(yè)鍋爐熱效率，從而降低能耗需求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

1 低負(fù)荷運(yùn)行熱損失分析

低負(fù)荷運(yùn)行致使一些鍋爐運(yùn)行參數(shù)難以控制在合理范圍內(nèi)，如爐膛溫度、給風(fēng)量、漏風(fēng)系數(shù)等。容易造成漏風(fēng)量增大，火床和爐膛溫度偏低，燃燒速度明顯減慢，燃煤量減少，爐內(nèi)溫度降低，使燃燒工況變壞，煤中的固定碳燃燒變得更加困難，爐渣含碳量增加，這樣就使得不完全燃燒熱損失增大，運(yùn)行效率下降。

1.1 過高的過量空氣系數(shù)

低負(fù)荷運(yùn)行條件下，排煙溫度往往已經(jīng)偏低，理論上不是造成排煙熱損失q2以及鍋爐熱效率降低的主要原因，為了保證鍋爐尾部受熱面安全運(yùn)行，也不宜一味降低鍋爐排煙溫度。相對(duì)于額定負(fù)荷運(yùn)行，低負(fù)荷運(yùn)行往往會(huì)造成較高的過量空氣系數(shù)，這就是為什么低負(fù)荷運(yùn)行鍋爐排煙溫度較低的同時(shí)，q2熱損失仍然占據(jù)很高比例的原因。

一般來說鍋爐在最高額定負(fù)荷下為最佳工況，效率也最高。這時(shí)空氣量最大，壓力最高，穿透性和擾動(dòng)最好，因此燃燒也最好，浪費(fèi)的空氣較少。低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)由于燃燒需要的空氣量減少，空氣入爐的速度不足，為了達(dá)到相同的爐膛深度或擾動(dòng)程度，只能人為加大給風(fēng)量，增大過量空氣系數(shù)。這就指出了鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，往往造成過量空氣系數(shù)顯著增大的原因。

一般來說，空氣系數(shù)每增加0.15%，排煙熱損失增加1%。

表1是我們進(jìn)行測(cè)試的兩臺(tái)同一生產(chǎn)廠家，使用狀況相同，結(jié)構(gòu)型式完全一樣的低負(fù)荷運(yùn)行鏈條爐的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，2#爐的排煙溫度雖然高于1#爐，但由于其排煙處過量空氣系數(shù)較低，其q2損失仍然低于1#爐。如果將《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》中規(guī)定的排煙溫度和過量空氣系數(shù)上限帶入到1#爐熱效率計(jì)算軟件中，其在相同排煙溫度下，q2損失一項(xiàng)就比1#爐減少了20%。可見，過量空氣系數(shù)對(duì)q2的顯著影響。[4-6]

1.2 爐膛內(nèi)煤較低的燃燒效率

此外，爐膛漏風(fēng)造成的排煙損失大于煙道漏風(fēng)引起的排煙損失；煙道漏風(fēng)位置越靠近排煙處，排煙溫度降低的程度越大，由此引起的排煙損失相對(duì)越小，反之亦然。這是因?yàn)槁╋L(fēng)位置越靠近排煙處，漏風(fēng)對(duì)受熱面的換熱效果的影響就越小，，而直接降低煙氣溫度的作用就越大，從而使排煙溫度降低程度越大。在漏風(fēng)量相同的前提條件下，漏風(fēng)從鍋爐煙道帶走的熱量就越小，因此，排煙損失的增加值就越小?？傊?，爐膛出口過量空氣系數(shù)的增大以及沿?zé)煔庑谐谈鳠煹赖穆╋L(fēng)，都會(huì)增大排煙處的過量空氣系數(shù)，即增大排煙量，因而也增大排煙熱損失，漏風(fēng)不僅增加了排煙容積，而且爐膛的漏風(fēng)還會(huì)使?fàn)t膛溫度降低，對(duì)燃燒不利，此外爐膛溫度的降低使得爐膛輻射換熱降低，使得排煙溫度升高，增加排煙損失。

從表2可以看出，低負(fù)荷條件下燃燒效率要落后額定負(fù)荷約2個(gè)百分點(diǎn)。這主要是爐膛溫度較低，不利于煤的燃燼。傳熱效率1#爐落后2#爐約7%，這主要是由于2#爐排煙溫度高增加了傳熱的溫壓，1#爐過量空氣系數(shù)大，排煙溫度相對(duì)較低；其次還有可能是兩者水側(cè)導(dǎo)熱系數(shù)不同造成的換熱系數(shù)差異。此外，通過與表2對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，1#爐傳熱系數(shù)的降低與鍋爐過量空氣系數(shù)過高，造成排煙、化學(xué)不完全燃燒q3、固體不完全燃燒熱損失q4增大有關(guān)。其次，低負(fù)荷下鍋爐壓力降低使汽水混合物的飽和溫度降低，導(dǎo)致燃料消耗量的減少，過量空氣系數(shù)增大，最終使?fàn)t膛溫度降低，爐膛溫度降低對(duì)燃料的燃燼不利。爐膛溫度降低，輻射換熱系數(shù)下降，造成鍋爐整體傳熱系數(shù)的降低，也造成鍋爐熱效率降低。endprint

因此，低負(fù)荷下較高的過量空氣系數(shù)和爐膛水冷度，影響了爐內(nèi)煤的點(diǎn)燃和燃燒，并最終影響了煤的燃燒效率。造成爐內(nèi)工質(zhì)溫度較低，這不利于煤的點(diǎn)燃和穩(wěn)定燃燒。

2 提高熱效率途徑

2.1 改善煤燃燒效率途徑

爐內(nèi)燃燒工況主要受爐拱、風(fēng)量調(diào)節(jié)、煤層狀況、爐膛溫度、二次風(fēng)及爐膛空氣過量系數(shù)等因素影響。工業(yè)鍋爐爐拱對(duì)于組織燃料燃燒，提高燃燒效率至關(guān)重要。其作用方法主要有兩個(gè)方面：一是強(qiáng)化爐內(nèi)傳熱，包括固體輻射、對(duì)流和保溫三個(gè)方面，二是能夠加強(qiáng)爐膛內(nèi)氣流的混合，作用方式有導(dǎo)流、分隔、阻擋和組織噴射、旋轉(zhuǎn)及對(duì)沖等特殊流動(dòng)形式。爐拱作用的側(cè)重點(diǎn)依據(jù)種類及特性的不同而有所差異。當(dāng)燃用低揮發(fā)分燃料時(shí)以促進(jìn)煤層著火為主，燃用高揮發(fā)分時(shí)以加強(qiáng)爐內(nèi)氣流混合為主。但我國(guó)工業(yè)鍋爐使用的煤種往往經(jīng)常變化，加上鏈條爐排“單面著火”這一不利的燃燒特點(diǎn)，在運(yùn)行中，爐拱對(duì)煤層無法及時(shí)點(diǎn)燃并使其穩(wěn)定的著火，所以直接影響下一步煤的充分燃盡。

改善爐內(nèi)燃燒狀況，提高爐內(nèi)燃燒效率，降低不完全燃燒熱損失q3、q4，可以從燃料充分燃力爐拱配合蒸氣二次風(fēng)助燃的建議。采用高蓄熱能力輻射爐拱主要是低負(fù)荷爐膛溫度無法大幅度提高條件下，改善煤的點(diǎn)燃和穩(wěn)定燃燒來提高燃燒效率，采用蒸汽二次風(fēng)主要是在減少過量空氣系數(shù)條件下，提高爐內(nèi)流場(chǎng)湍流度，增加燃料與空氣混合度，進(jìn)而增加煙氣行程，延長(zhǎng)爐內(nèi)停留時(shí)間。爐膛內(nèi)前、后爐拱的作用不盡相同。前拱偏重于引燃新煤，后拱測(cè)重于強(qiáng)化主燃區(qū)和烤渣燃盡。提高爐拱溫度能夠加強(qiáng)對(duì)煤的點(diǎn)燃作用，提高燃燒區(qū)煤層溫度，進(jìn)一步改善煤的燃燒。因此，提高爐內(nèi)燃燒效率就要從合理送風(fēng)、控制爐膛過量空氣系數(shù)、維持爐膛高溫三方面入手。[7-8]

針對(duì)低負(fù)荷條件下爐膛溫度和過量空氣系數(shù)過高的特點(diǎn)，提出采用高蓄熱能力爐拱配合蒸氣二次風(fēng)助燃的建議。采用高蓄熱能力輻射爐拱主要是低負(fù)荷爐膛溫度無法大幅度提高條件下，改善煤的點(diǎn)燃和穩(wěn)定燃燒來提高燃燒效率，采用蒸汽二次風(fēng)主要是在減少過量空氣系數(shù)條件下，提高爐內(nèi)流場(chǎng)湍流度，增加燃料與空氣混合度，進(jìn)而增加煙氣行程，延長(zhǎng)爐內(nèi)停留時(shí)間。爐膛內(nèi)前、后爐拱的作用不盡相同。前拱偏重于引燃新煤，后拱測(cè)重于強(qiáng)化主燃區(qū)和烤渣燃盡。提高爐拱溫度能夠加強(qiáng)對(duì)煤的點(diǎn)燃作用，提高燃燒區(qū)煤層溫度，進(jìn)一步改善煤的燃燒

2.2 控制過量空氣系數(shù)的途徑

空氣系數(shù)值a對(duì)于鍋爐效率意義重大。其值過大造成熱效率急劇下降，但其值過小又會(huì)造成不完全燃燒損失的上升，污染排放升高，對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)都是不利的。有研究分析表明，a對(duì)主要影響鍋爐效率的q2與q4兩項(xiàng)之和呈現(xiàn)出隨著過量空氣系數(shù)增大，兩項(xiàng)熱損失之和先減小再增大的特點(diǎn)。一般來說，熱效率最佳值為a=1.5左右，并且隨著鍋爐負(fù)荷的降低，最佳過量空氣系數(shù)有增大趨勢(shì)，如最佳a(bǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式為ak=a+（0.7+D/Ded）。

實(shí)際上，低負(fù)荷運(yùn)行鍋爐的過量空氣系數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上述值。過高的過量空氣系數(shù)主要來自于鍋爐風(fēng)機(jī)本身的高風(fēng)量以及鍋爐爐膛和煙道的漏風(fēng)。目前，中小型工業(yè)鍋爐爐膛和各處煙道漏風(fēng)現(xiàn)象很普遍，這不僅使?fàn)t膛爐膛溫度降低，對(duì)燃燒不利，同時(shí)排煙量增加，排煙熱損失增大，使引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷增加。因此，—旦發(fā)現(xiàn)爐膛和煙道漏風(fēng)，必須盡快堵漏，從而控制排煙處的過量空氣系數(shù)，以降低排煙熱損失。

鍋爐風(fēng)機(jī)的參數(shù)是以滿足鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行條件下所需風(fēng)量進(jìn)行配置的，對(duì)于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，該風(fēng)量是偏大的。以所測(cè)試的三臺(tái)4t/h鍋爐為例，過量空氣系數(shù)分別達(dá)到了3.89、5.62和3.61。目前，大部分鍋爐所采用的風(fēng)機(jī)不具備變頻調(diào)速功能，風(fēng)量的調(diào)節(jié)只能通過司爐工經(jīng)驗(yàn)，人為改變進(jìn)風(fēng)擋板的位置來調(diào)節(jié)，如測(cè)試熱水鍋爐時(shí)的擋板打開度為1/2～2/3之間。

擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量實(shí)際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費(fèi)電能和金錢為代價(jià)來滿足工藝和工況對(duì)氣體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式，不僅浪費(fèi)了寶貴的能源，而且調(diào)節(jié)精度差。變頻器技術(shù)可以很好的解決鼓引風(fēng)機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行，造成電機(jī)實(shí)際效率低下的問題。采用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，屬于減少空氣動(dòng)力的節(jié)電方法，它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量的方法比較， 具有高控制精度和明顯的節(jié)電效果。

與鍋爐控制系統(tǒng)相結(jié)合，風(fēng)機(jī)變頻器的使用還有利于綜合控制爐膛壓力，防止正壓或負(fù)壓過大運(yùn)行，合理調(diào)節(jié)鍋爐通風(fēng)狀況。爐膛正壓通風(fēng)過大，實(shí)際上就要增加給煤量和厚度，加大鼓風(fēng)，超負(fù)荷燃燒，使得燃煤還未燃盡就排出爐外，造成q4損失增大。同時(shí)鍋爐爐墻、爐門、看火孔、撥火孔、檢修孔和排渣口等處密封條件有限，從該處漏火，因此，這類散熱損失q5約占50%左右。反之，爐膛通風(fēng)負(fù)壓過大，其一是引風(fēng)機(jī)電耗大大增加，其二是漏風(fēng)增加，爐膛過量空氣系數(shù)增大，爐膛火焰平均溫度降低，燃料著火時(shí)間推遲，熱效率降低，燃料的固體

未完全燃燒熱損失q增加，一般應(yīng)為5%～15%左右，排煙熱損失一般為8%～20%左右也隨著大大增加，因此鍋爐熱經(jīng)濟(jì)性降低，不利于節(jié)能。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）采用功能型輻射式爐拱。通過提高爐拱溫度，提高對(duì)煤層的輻射強(qiáng)度來改善煤層的點(diǎn)燃以及穩(wěn)定燃燒，同時(shí)增加了煤種的適應(yīng)性。

（2）合理配備蒸汽二次風(fēng)。通過一、二次風(fēng)的合理配合，減少入爐空氣量的同時(shí)，提高爐內(nèi)湍流度；借助蒸汽與未燃盡碳顆粒的還原反應(yīng)，減少未燃盡損失；蒸汽與二氧化碳相混合，提高煙氣輻射黑度，有利于煤的點(diǎn)燃和提高傳熱系數(shù)。

（3）合理調(diào)節(jié)一次風(fēng)量。風(fēng)機(jī)變頻器能夠提高風(fēng)量調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度，改善擋板調(diào)節(jié)的滯后性和模糊性，同時(shí)降低了風(fēng)機(jī)電耗。

（4）改善爐膛及煙道密封，及時(shí)封堵漏風(fēng)點(diǎn)。改善爐膛及煙道漏風(fēng)有利于控制過量空氣系數(shù)，降低q2損失。[9-10]

參考文獻(xiàn)

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因此，低負(fù)荷下較高的過量空氣系數(shù)和爐膛水冷度，影響了爐內(nèi)煤的點(diǎn)燃和燃燒，并最終影響了煤的燃燒效率。造成爐內(nèi)工質(zhì)溫度較低，這不利于煤的點(diǎn)燃和穩(wěn)定燃燒。

2 提高熱效率途徑

2.1 改善煤燃燒效率途徑

爐內(nèi)燃燒工況主要受爐拱、風(fēng)量調(diào)節(jié)、煤層狀況、爐膛溫度、二次風(fēng)及爐膛空氣過量系數(shù)等因素影響。工業(yè)鍋爐爐拱對(duì)于組織燃料燃燒，提高燃燒效率至關(guān)重要。其作用方法主要有兩個(gè)方面：一是強(qiáng)化爐內(nèi)傳熱，包括固體輻射、對(duì)流和保溫三個(gè)方面，二是能夠加強(qiáng)爐膛內(nèi)氣流的混合，作用方式有導(dǎo)流、分隔、阻擋和組織噴射、旋轉(zhuǎn)及對(duì)沖等特殊流動(dòng)形式。爐拱作用的側(cè)重點(diǎn)依據(jù)種類及特性的不同而有所差異。當(dāng)燃用低揮發(fā)分燃料時(shí)以促進(jìn)煤層著火為主，燃用高揮發(fā)分時(shí)以加強(qiáng)爐內(nèi)氣流混合為主。但我國(guó)工業(yè)鍋爐使用的煤種往往經(jīng)常變化，加上鏈條爐排“單面著火”這一不利的燃燒特點(diǎn)，在運(yùn)行中，爐拱對(duì)煤層無法及時(shí)點(diǎn)燃并使其穩(wěn)定的著火，所以直接影響下一步煤的充分燃盡。

改善爐內(nèi)燃燒狀況，提高爐內(nèi)燃燒效率，降低不完全燃燒熱損失q3、q4，可以從燃料充分燃力爐拱配合蒸氣二次風(fēng)助燃的建議。采用高蓄熱能力輻射爐拱主要是低負(fù)荷爐膛溫度無法大幅度提高條件下，改善煤的點(diǎn)燃和穩(wěn)定燃燒來提高燃燒效率，采用蒸汽二次風(fēng)主要是在減少過量空氣系數(shù)條件下，提高爐內(nèi)流場(chǎng)湍流度，增加燃料與空氣混合度，進(jìn)而增加煙氣行程，延長(zhǎng)爐內(nèi)停留時(shí)間。爐膛內(nèi)前、后爐拱的作用不盡相同。前拱偏重于引燃新煤，后拱測(cè)重于強(qiáng)化主燃區(qū)和烤渣燃盡。提高爐拱溫度能夠加強(qiáng)對(duì)煤的點(diǎn)燃作用，提高燃燒區(qū)煤層溫度，進(jìn)一步改善煤的燃燒。因此，提高爐內(nèi)燃燒效率就要從合理送風(fēng)、控制爐膛過量空氣系數(shù)、維持爐膛高溫三方面入手。[7-8]

針對(duì)低負(fù)荷條件下爐膛溫度和過量空氣系數(shù)過高的特點(diǎn)，提出采用高蓄熱能力爐拱配合蒸氣二次風(fēng)助燃的建議。采用高蓄熱能力輻射爐拱主要是低負(fù)荷爐膛溫度無法大幅度提高條件下，改善煤的點(diǎn)燃和穩(wěn)定燃燒來提高燃燒效率，采用蒸汽二次風(fēng)主要是在減少過量空氣系數(shù)條件下，提高爐內(nèi)流場(chǎng)湍流度，增加燃料與空氣混合度，進(jìn)而增加煙氣行程，延長(zhǎng)爐內(nèi)停留時(shí)間。爐膛內(nèi)前、后爐拱的作用不盡相同。前拱偏重于引燃新煤，后拱測(cè)重于強(qiáng)化主燃區(qū)和烤渣燃盡。提高爐拱溫度能夠加強(qiáng)對(duì)煤的點(diǎn)燃作用，提高燃燒區(qū)煤層溫度，進(jìn)一步改善煤的燃燒

2.2 控制過量空氣系數(shù)的途徑

空氣系數(shù)值a對(duì)于鍋爐效率意義重大。其值過大造成熱效率急劇下降，但其值過小又會(huì)造成不完全燃燒損失的上升，污染排放升高，對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)都是不利的。有研究分析表明，a對(duì)主要影響鍋爐效率的q2與q4兩項(xiàng)之和呈現(xiàn)出隨著過量空氣系數(shù)增大，兩項(xiàng)熱損失之和先減小再增大的特點(diǎn)。一般來說，熱效率最佳值為a=1.5左右，并且隨著鍋爐負(fù)荷的降低，最佳過量空氣系數(shù)有增大趨勢(shì)，如最佳a(bǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式為ak=a+（0.7+D/Ded）。

實(shí)際上，低負(fù)荷運(yùn)行鍋爐的過量空氣系數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上述值。過高的過量空氣系數(shù)主要來自于鍋爐風(fēng)機(jī)本身的高風(fēng)量以及鍋爐爐膛和煙道的漏風(fēng)。目前，中小型工業(yè)鍋爐爐膛和各處煙道漏風(fēng)現(xiàn)象很普遍，這不僅使?fàn)t膛爐膛溫度降低，對(duì)燃燒不利，同時(shí)排煙量增加，排煙熱損失增大，使引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷增加。因此，—旦發(fā)現(xiàn)爐膛和煙道漏風(fēng)，必須盡快堵漏，從而控制排煙處的過量空氣系數(shù)，以降低排煙熱損失。

鍋爐風(fēng)機(jī)的參數(shù)是以滿足鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行條件下所需風(fēng)量進(jìn)行配置的，對(duì)于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，該風(fēng)量是偏大的。以所測(cè)試的三臺(tái)4t/h鍋爐為例，過量空氣系數(shù)分別達(dá)到了3.89、5.62和3.61。目前，大部分鍋爐所采用的風(fēng)機(jī)不具備變頻調(diào)速功能，風(fēng)量的調(diào)節(jié)只能通過司爐工經(jīng)驗(yàn)，人為改變進(jìn)風(fēng)擋板的位置來調(diào)節(jié)，如測(cè)試熱水鍋爐時(shí)的擋板打開度為1/2～2/3之間。

擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量實(shí)際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費(fèi)電能和金錢為代價(jià)來滿足工藝和工況對(duì)氣體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式，不僅浪費(fèi)了寶貴的能源，而且調(diào)節(jié)精度差。變頻器技術(shù)可以很好的解決鼓引風(fēng)機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行，造成電機(jī)實(shí)際效率低下的問題。采用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，屬于減少空氣動(dòng)力的節(jié)電方法，它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量的方法比較， 具有高控制精度和明顯的節(jié)電效果。

與鍋爐控制系統(tǒng)相結(jié)合，風(fēng)機(jī)變頻器的使用還有利于綜合控制爐膛壓力，防止正壓或負(fù)壓過大運(yùn)行，合理調(diào)節(jié)鍋爐通風(fēng)狀況。爐膛正壓通風(fēng)過大，實(shí)際上就要增加給煤量和厚度，加大鼓風(fēng)，超負(fù)荷燃燒，使得燃煤還未燃盡就排出爐外，造成q4損失增大。同時(shí)鍋爐爐墻、爐門、看火孔、撥火孔、檢修孔和排渣口等處密封條件有限，從該處漏火，因此，這類散熱損失q5約占50%左右。反之，爐膛通風(fēng)負(fù)壓過大，其一是引風(fēng)機(jī)電耗大大增加，其二是漏風(fēng)增加，爐膛過量空氣系數(shù)增大，爐膛火焰平均溫度降低，燃料著火時(shí)間推遲，熱效率降低，燃料的固體

未完全燃燒熱損失q增加，一般應(yīng)為5%～15%左右，排煙熱損失一般為8%～20%左右也隨著大大增加，因此鍋爐熱經(jīng)濟(jì)性降低，不利于節(jié)能。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）采用功能型輻射式爐拱。通過提高爐拱溫度，提高對(duì)煤層的輻射強(qiáng)度來改善煤層的點(diǎn)燃以及穩(wěn)定燃燒，同時(shí)增加了煤種的適應(yīng)性。

（2）合理配備蒸汽二次風(fēng)。通過一、二次風(fēng)的合理配合，減少入爐空氣量的同時(shí)，提高爐內(nèi)湍流度；借助蒸汽與未燃盡碳顆粒的還原反應(yīng)，減少未燃盡損失；蒸汽與二氧化碳相混合，提高煙氣輻射黑度，有利于煤的點(diǎn)燃和提高傳熱系數(shù)。

（3）合理調(diào)節(jié)一次風(fēng)量。風(fēng)機(jī)變頻器能夠提高風(fēng)量調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度，改善擋板調(diào)節(jié)的滯后性和模糊性，同時(shí)降低了風(fēng)機(jī)電耗。

（4）改善爐膛及煙道密封，及時(shí)封堵漏風(fēng)點(diǎn)。改善爐膛及煙道漏風(fēng)有利于控制過量空氣系數(shù)，降低q2損失。[9-10]

參考文獻(xiàn)

[1] 趙奕奕，張萬(wàn)路.提高工業(yè)鍋爐和蒸氣系統(tǒng)效率培訓(xùn)教材[M].1版.中國(guó)計(jì)量出版，2007.

[2] 劉復(fù)田，沈元龍.工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程[M].1版.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

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[6] 王春昌.入爐風(fēng)量與爐膛出口煙氣溫度的相關(guān)性研究[J].熱力發(fā)電，2007（7）：37- 39.

[7] 陳慧，俞增盛，晏富年.節(jié)煤改造爐拱技術(shù)的應(yīng)用[J].上海節(jié)能，2007（2）：40-42.

[8] 王春昌.鍋爐漏風(fēng)對(duì)排煙溫度及排煙損失的影響[J].熱力發(fā)電，2007（8）：19-21.

[9] 陳明琪.一起典型燃煤鏈條爐排鍋爐的節(jié)能改造淺析[J].化工裝備，2012.2：35-38.

[10] 陳志剛，毛富杰，張旭，等.工業(yè)鍋爐低負(fù)荷工況節(jié)能分析與對(duì)策[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2011（9）：22-25.endprint

因此，低負(fù)荷下較高的過量空氣系數(shù)和爐膛水冷度，影響了爐內(nèi)煤的點(diǎn)燃和燃燒，并最終影響了煤的燃燒效率。造成爐內(nèi)工質(zhì)溫度較低，這不利于煤的點(diǎn)燃和穩(wěn)定燃燒。

2 提高熱效率途徑

2.1 改善煤燃燒效率途徑

爐內(nèi)燃燒工況主要受爐拱、風(fēng)量調(diào)節(jié)、煤層狀況、爐膛溫度、二次風(fēng)及爐膛空氣過量系數(shù)等因素影響。工業(yè)鍋爐爐拱對(duì)于組織燃料燃燒，提高燃燒效率至關(guān)重要。其作用方法主要有兩個(gè)方面：一是強(qiáng)化爐內(nèi)傳熱，包括固體輻射、對(duì)流和保溫三個(gè)方面，二是能夠加強(qiáng)爐膛內(nèi)氣流的混合，作用方式有導(dǎo)流、分隔、阻擋和組織噴射、旋轉(zhuǎn)及對(duì)沖等特殊流動(dòng)形式。爐拱作用的側(cè)重點(diǎn)依據(jù)種類及特性的不同而有所差異。當(dāng)燃用低揮發(fā)分燃料時(shí)以促進(jìn)煤層著火為主，燃用高揮發(fā)分時(shí)以加強(qiáng)爐內(nèi)氣流混合為主。但我國(guó)工業(yè)鍋爐使用的煤種往往經(jīng)常變化，加上鏈條爐排“單面著火”這一不利的燃燒特點(diǎn)，在運(yùn)行中，爐拱對(duì)煤層無法及時(shí)點(diǎn)燃并使其穩(wěn)定的著火，所以直接影響下一步煤的充分燃盡。

改善爐內(nèi)燃燒狀況，提高爐內(nèi)燃燒效率，降低不完全燃燒熱損失q3、q4，可以從燃料充分燃力爐拱配合蒸氣二次風(fēng)助燃的建議。采用高蓄熱能力輻射爐拱主要是低負(fù)荷爐膛溫度無法大幅度提高條件下，改善煤的點(diǎn)燃和穩(wěn)定燃燒來提高燃燒效率，采用蒸汽二次風(fēng)主要是在減少過量空氣系數(shù)條件下，提高爐內(nèi)流場(chǎng)湍流度，增加燃料與空氣混合度，進(jìn)而增加煙氣行程，延長(zhǎng)爐內(nèi)停留時(shí)間。爐膛內(nèi)前、后爐拱的作用不盡相同。前拱偏重于引燃新煤，后拱測(cè)重于強(qiáng)化主燃區(qū)和烤渣燃盡。提高爐拱溫度能夠加強(qiáng)對(duì)煤的點(diǎn)燃作用，提高燃燒區(qū)煤層溫度，進(jìn)一步改善煤的燃燒。因此，提高爐內(nèi)燃燒效率就要從合理送風(fēng)、控制爐膛過量空氣系數(shù)、維持爐膛高溫三方面入手。[7-8]

針對(duì)低負(fù)荷條件下爐膛溫度和過量空氣系數(shù)過高的特點(diǎn)，提出采用高蓄熱能力爐拱配合蒸氣二次風(fēng)助燃的建議。采用高蓄熱能力輻射爐拱主要是低負(fù)荷爐膛溫度無法大幅度提高條件下，改善煤的點(diǎn)燃和穩(wěn)定燃燒來提高燃燒效率，采用蒸汽二次風(fēng)主要是在減少過量空氣系數(shù)條件下，提高爐內(nèi)流場(chǎng)湍流度，增加燃料與空氣混合度，進(jìn)而增加煙氣行程，延長(zhǎng)爐內(nèi)停留時(shí)間。爐膛內(nèi)前、后爐拱的作用不盡相同。前拱偏重于引燃新煤，后拱測(cè)重于強(qiáng)化主燃區(qū)和烤渣燃盡。提高爐拱溫度能夠加強(qiáng)對(duì)煤的點(diǎn)燃作用，提高燃燒區(qū)煤層溫度，進(jìn)一步改善煤的燃燒

2.2 控制過量空氣系數(shù)的途徑

空氣系數(shù)值a對(duì)于鍋爐效率意義重大。其值過大造成熱效率急劇下降，但其值過小又會(huì)造成不完全燃燒損失的上升，污染排放升高，對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)都是不利的。有研究分析表明，a對(duì)主要影響鍋爐效率的q2與q4兩項(xiàng)之和呈現(xiàn)出隨著過量空氣系數(shù)增大，兩項(xiàng)熱損失之和先減小再增大的特點(diǎn)。一般來說，熱效率最佳值為a=1.5左右，并且隨著鍋爐負(fù)荷的降低，最佳過量空氣系數(shù)有增大趨勢(shì)，如最佳a(bǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式為ak=a+（0.7+D/Ded）。

實(shí)際上，低負(fù)荷運(yùn)行鍋爐的過量空氣系數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上述值。過高的過量空氣系數(shù)主要來自于鍋爐風(fēng)機(jī)本身的高風(fēng)量以及鍋爐爐膛和煙道的漏風(fēng)。目前，中小型工業(yè)鍋爐爐膛和各處煙道漏風(fēng)現(xiàn)象很普遍，這不僅使?fàn)t膛爐膛溫度降低，對(duì)燃燒不利，同時(shí)排煙量增加，排煙熱損失增大，使引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷增加。因此，—旦發(fā)現(xiàn)爐膛和煙道漏風(fēng)，必須盡快堵漏，從而控制排煙處的過量空氣系數(shù)，以降低排煙熱損失。

鍋爐風(fēng)機(jī)的參數(shù)是以滿足鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行條件下所需風(fēng)量進(jìn)行配置的，對(duì)于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，該風(fēng)量是偏大的。以所測(cè)試的三臺(tái)4t/h鍋爐為例，過量空氣系數(shù)分別達(dá)到了3.89、5.62和3.61。目前，大部分鍋爐所采用的風(fēng)機(jī)不具備變頻調(diào)速功能，風(fēng)量的調(diào)節(jié)只能通過司爐工經(jīng)驗(yàn)，人為改變進(jìn)風(fēng)擋板的位置來調(diào)節(jié)，如測(cè)試熱水鍋爐時(shí)的擋板打開度為1/2～2/3之間。

擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量實(shí)際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費(fèi)電能和金錢為代價(jià)來滿足工藝和工況對(duì)氣體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式，不僅浪費(fèi)了寶貴的能源，而且調(diào)節(jié)精度差。變頻器技術(shù)可以很好的解決鼓引風(fēng)機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行，造成電機(jī)實(shí)際效率低下的問題。采用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，屬于減少空氣動(dòng)力的節(jié)電方法，它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量的方法比較， 具有高控制精度和明顯的節(jié)電效果。

與鍋爐控制系統(tǒng)相結(jié)合，風(fēng)機(jī)變頻器的使用還有利于綜合控制爐膛壓力，防止正壓或負(fù)壓過大運(yùn)行，合理調(diào)節(jié)鍋爐通風(fēng)狀況。爐膛正壓通風(fēng)過大，實(shí)際上就要增加給煤量和厚度，加大鼓風(fēng)，超負(fù)荷燃燒，使得燃煤還未燃盡就排出爐外，造成q4損失增大。同時(shí)鍋爐爐墻、爐門、看火孔、撥火孔、檢修孔和排渣口等處密封條件有限，從該處漏火，因此，這類散熱損失q5約占50%左右。反之，爐膛通風(fēng)負(fù)壓過大，其一是引風(fēng)機(jī)電耗大大增加，其二是漏風(fēng)增加，爐膛過量空氣系數(shù)增大，爐膛火焰平均溫度降低，燃料著火時(shí)間推遲，熱效率降低，燃料的固體

未完全燃燒熱損失q增加，一般應(yīng)為5%～15%左右，排煙熱損失一般為8%～20%左右也隨著大大增加，因此鍋爐熱經(jīng)濟(jì)性降低，不利于節(jié)能。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）采用功能型輻射式爐拱。通過提高爐拱溫度，提高對(duì)煤層的輻射強(qiáng)度來改善煤層的點(diǎn)燃以及穩(wěn)定燃燒，同時(shí)增加了煤種的適應(yīng)性。

（2）合理配備蒸汽二次風(fēng)。通過一、二次風(fēng)的合理配合，減少入爐空氣量的同時(shí)，提高爐內(nèi)湍流度；借助蒸汽與未燃盡碳顆粒的還原反應(yīng)，減少未燃盡損失；蒸汽與二氧化碳相混合，提高煙氣輻射黑度，有利于煤的點(diǎn)燃和提高傳熱系數(shù)。

（3）合理調(diào)節(jié)一次風(fēng)量。風(fēng)機(jī)變頻器能夠提高風(fēng)量調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度，改善擋板調(diào)節(jié)的滯后性和模糊性，同時(shí)降低了風(fēng)機(jī)電耗。

（4）改善爐膛及煙道密封，及時(shí)封堵漏風(fēng)點(diǎn)。改善爐膛及煙道漏風(fēng)有利于控制過量空氣系數(shù)，降低q2損失。[9-10]

參考文獻(xiàn)

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[7] 陳慧，俞增盛，晏富年.節(jié)煤改造爐拱技術(shù)的應(yīng)用[J].上海節(jié)能，2007（2）：40-42.

[8] 王春昌.鍋爐漏風(fēng)對(duì)排煙溫度及排煙損失的影響[J].熱力發(fā)電，2007（8）：19-21.

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[10] 陳志剛，毛富杰，張旭，等.工業(yè)鍋爐低負(fù)荷工況節(jié)能分析與對(duì)策[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2011（9）：22-25.endprint