【摘要】本文在分析鍋爐負(fù)荷變化時(shí)與運(yùn)行效率之間的分析，指出如何達(dá)到鍋爐的最佳運(yùn)行效率，并提出如何通過(guò)負(fù)荷變化，實(shí)現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】鍋爐;負(fù)荷變化;運(yùn)行效率

1.引言

目前，我國(guó)的工業(yè)鍋爐總量已經(jīng)超過(guò)50萬(wàn)臺(tái)，每年的耗煤量有5億噸之多，工業(yè)鍋爐的耗煤總量、煙塵和二氧化碳的排放總量占據(jù)了全國(guó)總量的三分之一左右。因此，提高工業(yè)鍋爐的運(yùn)行效率，對(duì)降低能源消耗和減少大氣污染有著重要的意義。影響鍋爐運(yùn)行效率的因素很多。本文在分析鍋爐負(fù)荷變化時(shí)與運(yùn)行效率之間的分析，指出如何達(dá)到鍋爐的最佳運(yùn)行效率，并提出如何通過(guò)負(fù)荷變化，實(shí)現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.鍋爐運(yùn)行的最佳效率區(qū)

鍋爐運(yùn)行的基本要求是保證生產(chǎn)、安全可靠、節(jié)約能源、減少污染。鍋爐銘牌上標(biāo)注的蒸發(fā)量為鍋爐的額定蒸發(fā)量，它是指鍋爐連續(xù)的最大產(chǎn)氣量。鍋爐的設(shè)計(jì)效率，就是指鍋爐在適用燃料的范圍內(nèi)，在額定蒸發(fā)量下穩(wěn)定運(yùn)行所能達(dá)到的效率。鍋爐的運(yùn)行效率與負(fù)荷密切相關(guān)。如果鍋爐的出力小于額定的蒸發(fā)量，由于供應(yīng)和消耗的燃料都有所減少，由此導(dǎo)致鍋爐內(nèi)部的傳熱發(fā)生變化，這樣各項(xiàng)熱損失所占的百分比也會(huì)發(fā)生變化。在設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行正常的情況下，負(fù)荷降低以后，就會(huì)導(dǎo)致氣體與未完全燃燒的固體燃料增加，在過(guò)量空氣系統(tǒng)不變的情況下，由于排煙溫度的降低，排煙熱損失將有所減少，這樣鍋爐效率就呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。通常，要實(shí)現(xiàn)鍋爐最佳的爐熱效率，必須要在額定蒸發(fā)量左右，也就是說(shuō)最佳效率區(qū)大約在額定蒸發(fā)量的85%—100%范圍內(nèi)。如果在80%以下的負(fù)荷或者短時(shí)間內(nèi)超過(guò)100%負(fù)荷運(yùn)行，將導(dǎo)致鍋爐效率急劇下降，這通常就是工業(yè)鍋爐負(fù)荷與熱效率之間的關(guān)系。

3.如何實(shí)現(xiàn)鍋爐在最佳效率區(qū)運(yùn)行

目前，我國(guó)的很多鍋爐仍然普遍存在低負(fù)荷和超負(fù)荷運(yùn)行的現(xiàn)象，這兩種現(xiàn)象都導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行效率的底下。其主要原因在于：

（1）當(dāng)鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，消耗的燃煤數(shù)量減少，爐內(nèi)溫度相對(duì)較低，由此導(dǎo)致燃燒工況變差，加大不完全燃燒的損失。特別是當(dāng)鍋爐負(fù)荷只有50%以下時(shí)，由于爐內(nèi)溫度大幅下降，鍋爐內(nèi)部很難維持穩(wěn)定的燃燒。此外，當(dāng)一些鍋爐自身出力不足，無(wú)法達(dá)到額定蒸發(fā)量，運(yùn)行效率也開(kāi)始下降。特別需要注意的是：如果使用品質(zhì)低的燃料，鍋爐運(yùn)行效率隨負(fù)荷減少而下降的趨勢(shì)會(huì)更加明顯。

（2）當(dāng)鍋爐超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于需要增加燃煤量，必須對(duì)鍋爐的煤層進(jìn)行加厚，加快爐排的速度，由此才能滿足鍋爐負(fù)荷增大的要求。煤層加厚和爐排加快加大了燃料的不完全燃燒程度，此外在超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于燃煤量增加，由此導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)溫度升高，也增加了排煙溫度，進(jìn)一步加大了排煙損失。

除了以上理論分析，實(shí)踐也進(jìn)一步證實(shí)了鍋爐低負(fù)荷或者超負(fù)荷都會(huì)降低運(yùn)行效率。比如一臺(tái)lOh鍋爐，如果每年按8000h運(yùn)行，超負(fù)荷15%，由此導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)煤消耗增加550噸。因此，要想實(shí)現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須使鍋爐負(fù)荷保持在最佳效率區(qū)。因此，為了實(shí)現(xiàn)鍋爐按照額定的負(fù)荷運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)效率，設(shè)計(jì)單位必須在設(shè)計(jì)時(shí)考慮這個(gè)問(wèn)題，在使用單位也應(yīng)在使用時(shí)注意到這個(gè)問(wèn)題，在生產(chǎn)過(guò)程中盡量使鍋爐在高效率區(qū)運(yùn)行，努力避免出現(xiàn)低負(fù)荷和超負(fù)荷運(yùn)行的情況。

4.力求實(shí)現(xiàn)鍋爐在平穩(wěn)負(fù)荷下運(yùn)行

上述分析的是鍋爐在低負(fù)荷或者超負(fù)荷運(yùn)行的情況下，運(yùn)行效率受到影響的幾個(gè)方面。此外，負(fù)荷的波動(dòng)也會(huì)對(duì)鍋爐的運(yùn)行效率產(chǎn)生影響。特別是頻繁變化的鍋爐工況，將直接影響到鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性及其經(jīng)濟(jì)性，其影響程度會(huì)超出第一個(gè)方面。

通常，如何鍋爐負(fù)荷的波動(dòng)范圍在額定值的5%范圍內(nèi)，這對(duì)工業(yè)鍋爐是完全正常的：如果波動(dòng)在l0%，將會(huì)加劇影響。加劇的程度除與波動(dòng)范圍以外，更取決于波動(dòng)的特征（也就是負(fù)荷變化的性質(zhì)）?？梢詫⒇?fù)荷變化分為四種類型：

（1）周期變化在一周期（如每隔1—2小時(shí)）范圍之內(nèi)的，負(fù)荷變化的范圍和趨勢(shì)基本相似，具有一定的規(guī)律性;

（2）頻繁懸殊變化而且經(jīng)常在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大范圍內(nèi)的變化，也就是相差較為懸殊，高、低負(fù)荷之比達(dá)到三倍，并且經(jīng)常改變的;

（3）不規(guī)則變化用氣設(shè)備的投運(yùn)和各種工藝的需求隨生產(chǎn)而變，且無(wú)一定規(guī)律，鍋爐的負(fù)荷也呈不規(guī)則狀態(tài)。但波動(dòng)的范圍還不大，高、低負(fù)荷之比二倍以內(nèi);

（4）不規(guī)則劇急變化其特征是多變而無(wú)規(guī)則，且波動(dòng)的范圍又很大，高、低負(fù)荷之比達(dá)3倍，甚至4倍之多。

負(fù)荷的變化對(duì)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響主要反映在兩個(gè)方面：一是燃燒調(diào)整滯后，無(wú)法及時(shí)適應(yīng)鍋爐負(fù)荷的變化，由此導(dǎo)致煤風(fēng)比例的失調(diào);二是為了與負(fù)荷變化相適應(yīng)，燃燒工況不穩(wěn)定，無(wú)法對(duì)燃燒進(jìn)行正常調(diào)整，由此導(dǎo)致進(jìn)煤區(qū)脫火、出渣區(qū)跑紅火、煙筒冒黑煙等不正?，F(xiàn)象，大大降低了燃燒效率。

由此不難看到，變化頻繁、差異較大以及不規(guī)則和急劇變化的負(fù)荷，對(duì)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響最為嚴(yán)重。如果希望通過(guò)司爐工的經(jīng)驗(yàn)和技能，進(jìn)行合理的調(diào)整和操作，或者通過(guò)安裝自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，目前還不完全具備條件，只能是有一定程度的緩解。

5.解決負(fù)荷波動(dòng)對(duì)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響

（1）調(diào)整用氣、用熱負(fù)荷、削峰填谷，交叉開(kāi)合，減小負(fù)荷波動(dòng)的趨勢(shì)。比如針對(duì)周期變化的負(fù)荷，可以根據(jù)生產(chǎn)工藝流程的要求，將同一類型的多臺(tái)用汽和用熱設(shè)備交叉投入使用，錯(cuò)開(kāi)各臺(tái)設(shè)備的用氣高峰期。針對(duì)變化不規(guī)則或者急劇變化的負(fù)荷，就要對(duì)那些用氣量大但又非連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備的工作時(shí)間進(jìn)行限定，努力安排在低峰時(shí)投運(yùn)。

（2）加強(qiáng)供氣和用氣之間的聯(lián)系，有準(zhǔn)備的適應(yīng)負(fù)荷變化。司爐應(yīng)當(dāng)了解負(fù)荷變化的趨勢(shì)，采取必要的防范措施。比如在負(fù)荷高峰到來(lái)之前，適當(dāng)提高鍋爐鍋筒的水位，提高爐子的燃燒強(qiáng)度。

（3）裝設(shè)蓄熱器，適當(dāng)平衡負(fù)荷，尤其是對(duì)于變化頻繁、差異較大以及不規(guī)則和急劇變化的負(fù)荷，最具有適用性。

（4）提高鍋爐的自動(dòng)化程度。在選用鍋爐的自動(dòng)控制燃燒系統(tǒng)以及相關(guān)儀表的選用等，一定要考慮考慮環(huán)繞以提高應(yīng)變能力。

（5）提高司爐的操作技能和經(jīng)驗(yàn)水平，更好的適應(yīng)燃燒調(diào)整規(guī)律。

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