孫道華，孫又權

（馬鋼集團安徽長江鋼鐵股份有限公司，安徽 馬鞍山243100）

長鋼發(fā)電車間1#、2#鍋爐已經運行5 年半左右，為了解1#鍋爐熱平衡情況，特抽取2018 年12 月11日零點至17 日24 點的鍋爐參數平均值進行熱平衡計算。

1 車間內外部生產運行情況

公司2#高爐檢修，發(fā)電車間煤氣發(fā)電2#、3#機組（含鍋爐檢修），只有1#鍋爐正常運行。1#鍋爐12月11 日零點至17 日的參數如表1 所示。

2 熱平衡計算

2.1 數值取值

混合煤氣成分見表2。

2.2 熱平衡計算

2.2.1 按反平衡法計算

因是氣體燃料，機械不完全燃燒損失q4=0，灰渣物理熱損失q6=0。

（1）化學未完全燃燒熱損失q3=0（根據現場煙氣尾氣測算）。

表1 1#鍋爐七日熱工參數

表2 混合煤氣成分

（2）機械不完全燃燒損失q4=0。

（3）散熱損失按《冶金動力設備》圖2-3 得q5=0.7×130/121.66=0.75[1]。

（4）灰渣物理熱損失q6=0。

（5）排煙熱損失q2 按完全燃燒及空氣過剩系數為1.0、1.265、1.365、1.47 計算，結果見表3、表4[2]。

根據原始參數，選取150 ℃，α=1.365 作為排煙焓計算。

2.2.2 鍋爐熱平衡計算表

1#鍋爐熱平衡計算見表5。

與初始參數的110 000 m3/h 基本一致，可以認為計算正確。

3 降低燃料消耗的措施

由上述計算過程可得，降低燃料消耗，提高鍋爐熱效率的方法有以下幾點。

表3 按排煙溫度150 ℃計算所得結果

表4 按排煙溫度174.5 ℃計算所得結果

表5 1#鍋爐熱平衡計算

3.1 降低排煙熱損失

3.1.1 降低空氣過剩系數（空煤比）

按煤氣流量為100 000 m3/h，則完全燃燒需要空氣量為78 000 m3/h，假設進入鍋爐的空氣過剩系數為1.23，因爐膛壓力要控制在-50～-20 Pa，漏風率很小，考慮火檢冷卻風量2 714.5 m3/h，到上級省煤器處的空氣過剩系數為1.27。一般來說，根據文獻[3]，氣體燃料的空氣過剩系數在1.05～1.2 之間，1#爐的助燃風量略大，需要調小。

從上級省煤器處到引風機入口為負壓區(qū)，是長度約30 m 的鋼制煙道，中間有空預器，按照每10 m煙道漏風0.01 及空預器漏風0.03 計算，到煙道引風機入口空氣過剩系數為1.33，煙道引風機出口到脫硫入口為正壓區(qū)，應該沒有漏風，考慮到脫硫密閉風機8 400 m3/h，空氣過剩系數為1.44，而實際通過脫硫入口含氧量反算的氣過剩系數為1.474，所以空預器漏風在0.074 以上，即1#爐空預器需要更換。（在3月份檢修時發(fā)現，1#空預器下部位置管道腐蝕嚴重，有多處漏點。）

3.1.2 降低排煙溫度

由計算可知，排煙溫度降低可以提高鍋爐熱效率。一般鍋爐通過低壓省煤器在保證一定水量的前提下，通過改變凝結水出口溫度來降低排煙溫度?？紤]露點腐蝕，一般來說，排煙溫度不低于150 ℃。

3.1.3 燃料的影響

按排煙溫度150 ℃時，高爐煤氣、轉爐煤氣在空氣過剩系數為1.0～1.5 時，完全燃燒的情況下排煙損失及煤氣用量見表6、表7。

高爐煤氣100%熱值3 750 kJ/m3。

表6 全燒高爐煤氣排煙熱損失及煤氣用量

表7 全燒轉爐煤氣排煙熱損失及煤氣用量

轉爐煤氣100%熱值5 500 kJ/m3。

根據計算可以看出，在相同的條件下，采用高熱值燃料，排煙熱損失會降低，但是高熱值燃料隨著空氣過剩系數的上升，殘氧量上升較快，需要控制空氣過剩系數在1.3 內為宜。

3.2 降低化學未完全燃燒熱損失

因高爐煤氣和轉爐煤氣混合后的熱值相對較低，可能會出現因與助燃風混合不好而出現化學未完全燃燒的情況，未完全燃燒熱損失應通過煙氣的CO 殘留量測定。根據一段時間的現場檢測，發(fā)電車間的煙氣基本沒有CO，可以認定為完全燃燒?；瘜W未完全燃燒主要跟燒嘴形式、燃燒方式、配風量、燒嘴堵塞程度有關，合理的配風量、停爐后定期清理燒嘴可以降低化學未完全燃燒及排煙熱損失。

為此，對現場CO 殘留量和過熱器后氧含量（煙氣殘氧量）進行了抽測，典型數據見表8。

以按殘氧量2 作為主要運行控制數據，殘氧量1作為參考數據，根據上表的數據可以得出以下推論。

表8 1#鍋爐煙氣殘氧量與CO 含量表

1#鍋爐的殘氧量2 在0.35%~0.94%均有不完全燃燒現象發(fā)生，產生殘余CO，CO 的濃度與該段時間內最低殘氧量成一定的關聯。殘氧量0.35%~0.50%，煙氣中大約0.1%～1%的CO 未燃燒完全； 殘氧量0.5%~0.94%，煙氣中大約7×10-6~0.1%的CO 未燃燒完全。圖1、圖2 為1#鍋爐6 月26 日殘氧量曲線與CO 的曲線。

圖1 1#鍋爐6 月26 日殘氧量曲線圖

圖2 1#鍋爐6 月26 日煙氣CO 含量折線圖

從1#鍋爐的情況來看，最佳燃燒區(qū)域可能發(fā)生在殘氧量為0.7%~1%時，燃料煤氣中CO 基本燃燒完成；殘氧量低于0.7%以后，燃料發(fā)生不完全燃燒，很快會造成較高的不完全燃燒損失。根據燃燒計算反推，初始的空氣過剩系數大約為1.07～1.1。

所以我們可以得出以下結論：

（1）為了節(jié)能，考慮到燃料完全燃燒，鍋爐的殘氧量控制在1%（對應空煤比約1.1）以上為宜。但是考慮到現場煤氣的壓力波動和人員操作帶來的不及時性和滯后，平常操作控制在2%左右為宜。

（2）在150 ℃煙氣殘氧量每升高1%，排煙熱損失大約增加0.4%，為了達到節(jié)能效果最大化，降低鍋爐工人操作強度和操作滯后、 不及時帶來的熱損失，如能在兩臺鍋爐尾部煙道上安裝CO 在線監(jiān)測系統并增設燃燒智能優(yōu)化控制系統，理論上還能給鍋爐帶來0.4%以上節(jié)能效果。

3.3 提高鍋爐主給水溫度

在130 t 煤氣鍋爐運行規(guī)程中，正常運行的給水溫度為215 ℃，而實際主給水溫度為145 ℃，提高主給水溫度可以有效降低鍋爐燃料消耗。提高主給水溫度的方法是投運高加。

4 結語

根據1#鍋爐熱平衡的計算及現場的情況，我們可以看出鍋爐節(jié)能降耗的主要措施有：通過智能操作合理降低空氣過剩系數、更換空預器減少漏風損失、控制排煙溫度及提高燃料熱值實現降低排煙熱損失和降低化學未完全燃燒損失，另外可以通過投運高加提高給水溫度。