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淺談如何降低鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中耗能與爐率核算

合肥熱電集團(tuán) 薛仰峰

【摘 要】合肥天源熱電有限公司共有4臺(tái)75t/h中溫、中壓循環(huán)流化床蒸汽鍋爐，分別是無(wú)錫鍋爐廠UG-75/3.82-M41兩臺(tái)、濟(jì)南鍋爐廠YG-75/3.82-M1兩臺(tái)，主營(yíng)蒸汽、電力，實(shí)行城市集中供熱，目前主要為合肥市中、西區(qū)和高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)等范圍內(nèi)的政府、企業(yè)、賓館、醫(yī)院、寫(xiě)字樓、居民小區(qū)、浴場(chǎng)等終端熱用戶(hù)提供不同的需求和服務(wù)。
鍋爐是（熱）電廠的核心設(shè)備，是確保供熱、發(fā)電一體的關(guān)鍵，同時(shí)鍋爐也是耗能大戶(hù)。因此減少鍋爐各項(xiàng)損耗，不斷研究、利用新技術(shù)解決其各項(xiàng)損耗成為各個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)的必經(jīng)之路。
【關(guān)鍵詞】鍋爐 燃料 節(jié)能 應(yīng)用 效率

一、前 言
近年來(lái)，世界能源緊張，發(fā)電成本價(jià)格一路攀升，而上網(wǎng)電價(jià)、熱價(jià)增長(zhǎng)有限，熱電企業(yè)的利潤(rùn)空間越來(lái)越小，甚至造成虧損的局面。國(guó)家提出“節(jié)能減排”號(hào)召后，為了拓展生存空間，除了申請(qǐng)政府政策扶持外，主要靠熱電企業(yè)內(nèi)部開(kāi)展“節(jié)能降耗、降低成本、提高效益”的活動(dòng)，其中最有效的措施是降低鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中耗能和減少鍋爐各種熱損失。
鍋爐是（熱）電廠的主要設(shè)備，是確保供熱的關(guān)鍵設(shè)備，同時(shí)也是耗能大戶(hù)。受耐火材料及鋼材應(yīng)力等影響，75t/h循環(huán)流化床鍋爐一般冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間需要4-5小時(shí)，所消耗的燃油、燃煤、電、水等原材料約1.5萬(wàn)元，對(duì)于不能實(shí)現(xiàn)滑參數(shù)啟動(dòng)的機(jī)組，該部分能耗作為鍋爐的啟動(dòng)條件全部被損失掉了。因此，在不影響啟動(dòng)安全的情況下，只有盡量避免、減少影響鍋爐啟動(dòng)的因素并不斷探索、利用新技術(shù)等才能提高其經(jīng)濟(jì)性。
二、影響鍋爐啟動(dòng)耗能的主要因素
1、合適的料層厚度和顆粒度
鍋爐點(diǎn)火前如果加入的床料較厚，則床料加熱至投煤溫度需要的熱量就會(huì)很多，且需要較大的流化風(fēng)量才能將其流化，由于床下點(diǎn)火方式為二級(jí)點(diǎn)火，即油燃燒加熱流化風(fēng)，熱風(fēng)再加熱床料，那么需要的熱量也將隨之增加，還增大了風(fēng)機(jī)的電耗。如果床料較薄，雖然加熱容易但易造成吹穿，熱量被煙氣帶走，由于床料的儲(chǔ)熱能力小，易造成投煤燃燒不穩(wěn)定，甚至滅火。其次，床料的顆粒度如果過(guò)大，孔隙率大，流化風(fēng)量也將增加，熱量將被煙氣帶走，將增加一定的燃油消耗量。故啟動(dòng)時(shí)應(yīng)添加合適的床料，一般靜止厚度在300-400mm之間，顆粒度小于10mm，且1mm以下的物料應(yīng)在50%以上。
2、尋找最佳臨界流化風(fēng)量，合理配風(fēng)
鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火時(shí)，應(yīng)進(jìn)行流化試驗(yàn)，尋找最低流化風(fēng)量的臨界點(diǎn)。點(diǎn)火前期，主要以加熱床料為主，如果一次風(fēng)量較大，將造成熱量被煙氣帶走，床料加熱緩慢，熱量損失嚴(yán)重，點(diǎn)火時(shí)間延長(zhǎng)，燃油消耗量及風(fēng)機(jī)電耗將增加。如果一次風(fēng)量較小，低于最低流化風(fēng)量，將導(dǎo)致流化不良造成低溫結(jié)焦。故鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火時(shí)應(yīng)正確進(jìn)行流化試驗(yàn)，且應(yīng)進(jìn)行兩次，一般以第二次試驗(yàn)風(fēng)量為準(zhǔn)。
3、油槍霧化片選擇合理
床下點(diǎn)火油槍霧化是否良好很重要，霧化良好不僅能節(jié)省燃油，還能保證安全燃燒。兩只油槍流量應(yīng)基本一致，否則將造成一定的床料加熱偏差。床料加熱不均勻，投煤時(shí)間將被推遲，油槍投運(yùn)時(shí)間延長(zhǎng)，造成一定的浪費(fèi)。過(guò)早投煤溫度高的位置將會(huì)燃燒著火，而未達(dá)到著火溫度的地方燃料將不會(huì)著火，一旦達(dá)到著火溫度時(shí)將產(chǎn)生爆燃現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)將造成超溫結(jié)焦甚至發(fā)生安全事故。其次油槍?xiě)?yīng)選擇合適的霧化片，一般孔徑選用1.4-1.6mm，小孔過(guò)大將導(dǎo)致床溫升速過(guò)快，必然增大相應(yīng)的流化風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，熱損失大；如果霧化片小孔過(guò)小，床料加熱時(shí)間將會(huì)延長(zhǎng)，甚至無(wú)法達(dá)到煤著火溫度，增大燃油消耗和風(fēng)機(jī)電耗。
4、燃料特性的影響
鍋爐啟動(dòng)期間燃料的特性是決定燃油及燃煤耗量的主要因素，一般表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①燃料濕度。如果所用燃料的濕度過(guò)大，焦炭著火的前期階段將延長(zhǎng)，推遲著火時(shí)間。燃料中的水分吸收熱量從而形成熱煙氣被帶出爐膛，造成一定的熱損失；②燃料顆粒度。燃料的粒徑較大，為防止沉底結(jié)焦用于流化的風(fēng)量將相應(yīng)增大，從而形成的熱煙氣量增加。著火前的預(yù)熱、破碎過(guò)程較長(zhǎng)，延長(zhǎng)著火時(shí)間；③燃料揮發(fā)份。揮發(fā)份的大小直接決定著投煤著火的時(shí)間，揮發(fā)份大，著火點(diǎn)低，易于著火燃燒，投煤時(shí)間早，節(jié)省燃油。揮發(fā)份低，著火點(diǎn)高，投煤時(shí)間較遲，燃油耗量大。一般揮發(fā)份大于20%時(shí)，床溫在420℃時(shí)即可投煤，投油槍時(shí)間2.5小時(shí)即可；④燃料低位發(fā)熱量。熱值高的煤并不適合點(diǎn)火用煤，熱值高固定碳含量高，運(yùn)行人員投煤量難以掌握，且燃燒時(shí)間長(zhǎng)，形成灰渣量少，不易料層的積累。熱值低，灰分高，不易燃燒，形成灰渣量較大，物理熱損失大。
5、運(yùn)行調(diào)整方法的影響
運(yùn)行人員的操作經(jīng)驗(yàn)也是影響鍋爐啟動(dòng)燃料消耗量大小的關(guān)鍵因素，也是安全啟動(dòng)的關(guān)鍵。操作經(jīng)驗(yàn)豐富的人員會(huì)根據(jù)升溫曲線(xiàn)及時(shí)調(diào)整油壓、油量及一次風(fēng)量，并可根據(jù)升溫情況適當(dāng)放些循環(huán)灰，使鍋爐啟動(dòng)控制達(dá)到最佳狀態(tài)，既能保證啟動(dòng)安全，又可節(jié)省一定的燃料。
6、嘗試點(diǎn)火時(shí)燃用木炭和進(jìn)行點(diǎn)火排汽回收
煤的著火溫度遠(yuǎn)高于木炭，點(diǎn)火過(guò)程中有條件當(dāng)床溫升至400℃時(shí)適當(dāng)燃用一些木炭輔助升溫，可以節(jié)省燃油用量。由于循環(huán)流化床鍋爐的性質(zhì)決定其運(yùn)行周期一般為3-5個(gè)月，即要停爐檢修維護(hù)，加之全年熱負(fù)荷變化較大，導(dǎo)致鍋爐切換、啟停次數(shù)較頻繁，鍋爐設(shè)計(jì)要求及《運(yùn)行規(guī)程》規(guī)定，鍋爐啟動(dòng)升壓至并汽時(shí)間不得少于200分鐘，那么該段時(shí)間由于鍋爐蒸汽參數(shù)不符合要求，只能從向空排汽閥排向大氣，造成一定的浪費(fèi)，并產(chǎn)生巨大噪音。如果能把此期間的不合格蒸汽回收并加以利用，將產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，并可避免高壓排汽所產(chǎn)生的噪音。據(jù)統(tǒng)計(jì)每次點(diǎn)火時(shí)可回收蒸汽60-70t，減少經(jīng)濟(jì)損失近萬(wàn)元。
三、鍋爐熱效率的簡(jiǎn)算及提高措施
1、正平衡法
  鍋爐的有效利用熱量與燃料所能放出的全部熱量之比來(lái)計(jì)算熱效率。正平衡熱效率的計(jì)算公式可用下式表示：
熱效率η=■×100％
=■×100％
通過(guò)上述熱效率計(jì)算公式看出，正平衡法只能算出鍋爐的熱效率，而不能計(jì)算各項(xiàng)熱損失的大小，無(wú)法制定提高熱效率的措施。通常鍋爐熱效率計(jì)算大都采用反平衡法。
2、反平衡法
  熱平衡方程式如下：
Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6（kJ/kg），相應(yīng)的百分比熱平衡方程式100%=q1+q2+q3+q4+q5+q6（%）
其中Qr是伴隨1kg燃煤輸入鍋爐的總熱量，kJ/kg。
Q1是鍋爐的有效利用熱量，kJ/kg；
Q2是排煙熱損失量，kJ/kg；
Q3是化學(xué)不完全燃燒熱損失量，kJ/kg；
Q4是機(jī)械不完全燃燒熱損失量，kJ/kg；
Q5是鍋爐散熱損失量，kJ/kg；
Q6是鍋爐的灰渣物理熱損失量，kJ/kg；
η是鍋爐的反平衡熱效率，%。
為了降低上述各項(xiàng)熱損失，提高鍋爐熱效率，全面綜合降低鍋爐的耗能，還應(yīng)做好如下幾點(diǎn)：
1、控制合適的排煙溫度。排煙溫度過(guò)低易造成腐蝕，過(guò)高熱損失大。在尾部受熱面積一定的情況下，增加尾部受熱面的吹灰次數(shù)，防止受熱面積灰或結(jié)渣，控制送風(fēng)機(jī)入口空氣溫度、注意給水溫度影響、避免入爐風(fēng)量過(guò)大等可以減少排煙熱損失。
2、合理選擇煤的顆粒度，對(duì)爐膛內(nèi)一、二次風(fēng)的配比做進(jìn)一步調(diào)整，控制適量的過(guò)量空氣系數(shù)，加強(qiáng)燃燒調(diào)整，可以降低機(jī)械不完全燃燒熱損失。
3、保證冷渣器的可靠運(yùn)行。一方面要保證冷渣器的可靠排渣，控制爐膛床壓；另一方面控制冷渣器的運(yùn)行參數(shù)，降低排渣溫度，以減少灰渣物理熱損失。
4、加強(qiáng)對(duì)鍋爐外部保溫材料的完善，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)檢修，減少鍋爐的散熱損失。

參考文獻(xiàn)

［1］岑可法，倪明江等.循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)與運(yùn)行.中國(guó)電力出版社，1997.
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［4］無(wú)錫鍋爐廠UG-75/3.82-M41使用說(shuō)明書(shū)和能耗核算
［5］濟(jì)南鍋爐廠YG-75/3.82-M1使用說(shuō)明書(shū)和能耗核算