遲宇

注汽鍋爐的熱損失當中,排煙損失是最大的一項,一般占到7~8%,第二是機械不完全燃燒損失占到1~2%,而化學不完全燃燒損失、散熱損失、灰渣物理顯熱損失只占很少份額。所以在研究鍋爐經(jīng)濟性時應(yīng)重點控制排煙損失和機械不完全燃燒損失,而影響排煙損失的主要是排煙量(用排煙氧量來標志大小)和排煙溫度,影響機械不完全燃燒損失的主要是飛灰可燃物含量,這三個指標是研究鍋爐效率最應(yīng)注意的。

注汽鍋爐;排煙損失;機械不完全熱損失

我所在單位的注汽鍋爐由于長期運行設(shè)備老化或因其它原因造成熱效率逐漸降低,使運行成本增加,并給鍋爐的安全運行帶來一定的危害,通過對影響鍋爐熱效率各種因素的分析對比,發(fā)現(xiàn)排煙熱損失在鍋爐各項熱損失中所占比例最大。一般情況下,排煙溫度每升高15℃,排煙損失約增加1%,同時也對鍋爐的安全運行構(gòu)成威脅。

1.排煙溫度高的原因

在理論分析與總結(jié)現(xiàn)場經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,對排煙溫度升高的原因進行了總結(jié),其主要原因有以下幾個方面:

爐膛系統(tǒng)漏風;過?？諝饬看?受熱面積灰;對流段入口水溫高;燃料溫度低;受熱面布置原因。

2.排煙溫度高的原因分析及解決措施

A.漏風

分析。漏風是指爐膛及煙道漏風,是排煙溫度升高的主要原因之一,是與運行管理、檢修以及設(shè)備結(jié)構(gòu)有關(guān)的問題。

措施。大修、小修中鍋爐本體采用密封比較好的門、孔結(jié)構(gòu)。經(jīng)驗表明,這一措施可降低排煙溫度約2~3℃。

B.過?？諝饬看?/p>

分析。實際運行中,進入爐膛的空氣量往往大于燃料完全燃燒的理論空氣量,為防止煙道冒黑煙,風門開度偏大,從而導致排煙量過大,排煙溫度升高。

措施。設(shè)計合理的燃料空氣比例,并測量煙氣中的含氧量,防止實際運行中過?？諝饬科?。但空氣量也不能過低,否則會導致火焰軟散,熱效率低,因此,要根據(jù)原始設(shè)計及設(shè)備的具體狀況來決定燃料空氣配比比例。

C.受熱面積灰

分析。受熱面積灰指鍋爐受熱面積灰、結(jié)焦,鍋爐受熱面積灰將使受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)降低,鍋爐吸熱量降低,煙氣放熱量減少,從而導致排煙溫度升高。

措施。運行中加強鍋爐吹灰,適當縮短吹灰間隔;及時調(diào)整燃燒,防止冒黑煙,保持各受熱面的清潔,控制爐膛壓力0.5KP以下。

D.對流段入口水溫高

由于給水預熱器旁通閥開度控制不當,或在夏季鍋爐給水預熱器入口水溫度高,導致對流段入口水溫升高,給水在對流段吸收的熱量少,從而使排煙溫度升高。但如果對流段入口給水溫度控制過低,低于煙氣的露點溫度,會在對流段翅片管發(fā)生低溫腐蝕,所以要根據(jù)環(huán)境溫度變化的規(guī)律,及時調(diào)整對流段入口水溫,一般控制在116~138℃。

E.燃油溫度低

燃油溫度低,會引起火焰燃燒不良,造成排煙溫度升高,適當?shù)奶岣呷加蜏囟?可以解決這一問題,試驗證明,燃油溫度由75℃提高至80℃后,排煙溫度可降低3~4℃,但燃油溫度不易過高以防止揮發(fā)成分爆燃。

F.受熱面布置原因

由于鍋爐設(shè)計時受熱面布置不合理,或者是由于結(jié)構(gòu)不佳造成受熱面吸熱不足,導致煙溫偏高,這需要重新設(shè)計計算。

3.通過設(shè)備改進,運用先進技術(shù)降低排煙熱損失,提高鍋爐熱效率,提高鍋爐運行安全性

在實踐中總結(jié)的經(jīng)驗及實際測試的結(jié)果表明,合理的配風及良好的霧化對降低排煙溫度起著重要的作用。

A.設(shè)計、調(diào)試“燃燒自動跟蹤系統(tǒng)”改善配風

配風的關(guān)鍵在于空氣量合適以及空氣與燃料的混合要充分。空氣量合適與否,最好是通過煙氣成分分析來判斷,但一般鍋爐都沒有這樣的設(shè)備,因此都通過火焰的顏色或者煙氣的顏色判斷,火焰明亮表明空氣量適合,若火焰顏色暗淡則表明空氣量不足,顏色發(fā)白則表明空氣過量。當然這些只能通過操作經(jīng)驗來判斷了。如果控制不當,燃燒效率就會受到嚴重的影響。

我單位的注汽鍋爐均使用北美燃燒器,在燃燒控制方式上采用原鍋爐配套的風門調(diào)節(jié)方式,不能自動跟蹤分析鍋爐煙氣變化,鍋爐燃燒受各種參數(shù)變化影響較大,如果未及時調(diào)整燃燒參數(shù),導致燃燒器瓦口嚴重結(jié)焦,容易發(fā)生二次燃燒等嚴重事故。針對這一情況,在作業(yè)區(qū)技術(shù)部門的幫助指導下,設(shè)計并調(diào)試“燃燒自動跟蹤系統(tǒng)”。如圖1所示:

安裝在煙道內(nèi)的氧化鋯氧含量分析儀將數(shù)據(jù)傳送到鍋爐控制主機,經(jīng)過PID調(diào)節(jié)程序的內(nèi)部運算,輸出一個變量控制信號,傳遞給風機變頻,通過這種閉環(huán)控制系統(tǒng),動態(tài)調(diào)節(jié)風機頻率,改變進入爐膛的空氣量,使燃料空氣比例保持在最佳狀態(tài),從而達到穩(wěn)定、經(jīng)濟控制鍋爐燃燒的目的。

通過在現(xiàn)場實際應(yīng)用,收到了很好的效果。由于采用PID運算控制,提高了其控制精度,提高了鍋爐的燃燒效率。該項目在我中心站的兩臺鍋爐實施,鍋爐平均煙溫由243.6℃下降到227.1℃,下降了16.5℃,由理論數(shù)據(jù)得出,鍋爐煙溫每降低15℃,鍋爐熱效率提高1%。即鍋爐熱效率提高1.1%。利用KM900煙氣分析儀測試,實測鍋爐的平均熱效率由81.93%提高到83.24%,提高了1.31%,節(jié)能效果明顯,鍋爐運行穩(wěn)定性也有了較大的提高。

B.設(shè)計調(diào)試“霧化自動跟蹤系統(tǒng)”確保良好的霧化

良好的霧化可以增加燃料表面積提高燃燒速度,不完全燃燒往往是滴狀燃料內(nèi)部無法參加燃燒的結(jié)果,因此,理論上說滴狀燃料直徑越小,對提高完全燃燒率越有利。

我單位注汽鍋爐在霧化控制上采用原鍋爐配套的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥,由于使用期限較長,閥體、閥芯腐蝕磨損嚴重,不能自動跟蹤控制霧化壓力,鍋爐燃燒受霧化壓力影響較大,霧化效果差,嚴重影響鍋爐高效、穩(wěn)定運行。通過與作業(yè)區(qū)技術(shù)組結(jié)合,設(shè)計并調(diào)試“霧化自動跟蹤系統(tǒng)”。如圖2所示:

通過壓力變送器采集壓力信號,傳送到PID調(diào)節(jié)儀,經(jīng)過PID調(diào)節(jié)儀的內(nèi)部運算,輸出一個4-20mA的電流控制信號,傳遞給霧化電動閥,通過這種閉環(huán)控制系統(tǒng),準確的調(diào)節(jié)霧化電動閥的開度,從而達到穩(wěn)定控制霧化壓力的目的。

在該項目實施過程中,我們有針對性地錄取了設(shè)備運行相關(guān)參數(shù),并且利用KM900煙氣分析儀對鍋爐的煙氣進行測試,通過對比分析鍋爐各項參數(shù),計算出鍋爐燃油單耗變化量,由此計算出項目實施后節(jié)能效果。該項目實施后,鍋爐平均煙溫由237.8℃下降到219.2℃,下降了18.6℃,由理論數(shù)據(jù)得出,鍋爐煙溫每降低15℃,鍋爐熱效率提高1%。即鍋爐熱效率提高1.24%。利用KM900煙氣分析儀測試,實測鍋爐的平均熱效率由81.16%提高到82.78%,提高了1.62%,節(jié)能效果明顯。通過對鍋爐霧化系統(tǒng)自動控制方式的改進,使現(xiàn)場的安全技術(shù)水平有了進一步的提高,運行參數(shù)平穩(wěn),崗位操作人員勞動強度大幅度降低,重要的一點消除了霧化控制系統(tǒng)的安全隱患,防止事故的發(fā)生。

通過對排煙溫度升高的各種原因進行了分析,找到了幾點引起排煙溫度升高的因素,并提出了一些簡單可行的措施和方案,為鍋爐設(shè)計和設(shè)備改造治理、降低排煙溫度,提高鍋爐熱效率提供參考。

[1]張永照,陳聽寬.工業(yè)鍋爐.北京:機械工業(yè)出版社,1985

[2]徐東.注汽系統(tǒng)熱效率.石油鉆采工藝,2003