锅炉排烟热损失对锅炉热效率的影响

中国西部科技

2011年02月(上旬)第10卷第04期 总第237期

锅炉排烟热损失对锅炉热效率的影响

付赟 家 丁朝银

(山东肥矿集团电力公司国庄电厂,山东 肥城 271613) 摘 要:本文从锅炉排烟热损失的概念入手,分析排烟热损失与热效率的关系,就排烟温度和过量空气系数两个方面 对 导致排烟热损失增加的因素进行论述,找到控制排烟热损失的措施。 关键词:锅炉;排烟热损失;热效率;影响 DOI:10.3969/j.issn.1671-6396.2011.04.008 1 锅炉排烟热损失的概念及其与锅炉热效率的关系 1.1 锅炉排烟热损失的概念 锅炉烟气离开最后一级传热面——空气预热器时,温 度约为120℃~160℃,含有大量的热量,这部分热量未被 利用而从烟囱排出。这部分热量损失占输入热量的百分数 称为排烟热损失,通常用q2 表示。 燃烧所需要的空气是送风机送入的冷风,如果没有附 设的暖风器,则风温为室温。如果是负压锅炉,则从炉膛 和尾部烟道漏入的也是冷风。 从冷空气变为120℃~160℃的排烟,必然要消耗一部 分燃料,所以形成了排烟热损失。很显然,排烟温度越 高,空气预热器后的过量空气系数越大,排烟热损失也越 大。 无论何种类型的锅炉,其热损失都由下列各项组成:① 排烟热损失q2;②化学不完全燃烧热损失q3 ;③机械不完全 燃烧热损失q4;④散热损失q5;⑤灰渣物理热损失q6。 各种锅炉燃用的燃料不同,燃烧方式和排渣方式不 同,上述各项热损失所占的比例也不一样。但总体上来 说,排烟热损失是锅炉各项热损失中最大的一项。 1.2 排烟热损失与锅炉热效率的关系 锅炉输出的热量与输入的热量之比称为锅炉的热效 率。热效率表明了锅炉利用热量的有效程度。锅炉热效率 常用反平衡法进行测试。即我们可以将锅炉输入的热量看 作100%,经测试得到锅炉各项热损失所占输入热量的百分 数后,将各项热损失剔除,则得锅炉热效率,如下式:η =q1 =100%-q2-q3-q4-q 5-q6,其中:q1为有效利用热量占送 入锅炉总热量的百分数,q2 为排烟热损失占送入锅炉总热 量的百分数,q3 为化学不完全燃烧损失占送入锅炉总热量 的百分数,q4为机械不完全燃烧损失占送入锅炉总热量的百 分数,q5 为散热损失占送入锅炉总热量的百分数,q6 为灰渣 物理热损失占送入锅炉总热量的百分数。 一般而言,散热损失所占的比例比较小,且随负荷变 化不大;锅炉的灰渣物理热损失很小,可忽略不计;因 此,排烟热损失q2 和化学不完全燃烧热损失q3 、机械不完 全燃烧热损失q4 一样,是决定锅炉热效率的主要因素之

收稿日期:2010-12-11 修回日期:2011-01-10 作者简介:付赟家(1972-),男,山东肥城籍,本科,工程师。

一。一般来说,排烟损失约占送入炉膛热量的6%左右,排烟 温度每增加12℃~15℃,排烟热损失约增加0.5%。所以排烟 温度是锅炉运行最重要的指标之一,必须重点监视。 排烟热损失q2 可按下表估算。过量空气系数及温度如不 是表中所列数值,可用插入法求得排烟热损失。

排烟热损失q2

(%)

导致排烟热损失增加的主要因素 锅炉排烟热损失决定于排烟温度和过量空气系数,因此 我们从这两个方面对导致排烟热损失增加的因素进行分析。 2.1 排烟温度升高的主要因素 排烟温度升高是导致排烟热损失增加的主要方面,因此 在锅炉运行中必须对排烟温度重点加以监控。导致排烟温度 升高主要有以下因素: (1)受热面结渣、积灰。无论是炉膛的水冷壁结渣积 灰,还是过热器、对流管束、省煤器和预热器积灰都会因烟 气侧的放热热阻增大,传热恶化使烟气的冷却效果变差,导 致排烟温度升高。 (2)过量空气系数过大。正常情况下,随着炉膛出口 过量空气系数的增加,排烟温度升高。过量空气系数增加 后,虽然烟气量增加,烟速提高,对流放热加强,但传热量 增加的程度不及烟气量增加的多。可以理解为烟速提高后, 烟气来不及把热量传给工质就离开了受热面。 (3)漏风系数过大。负压锅炉的炉膛和尾部竖井烟道 漏风是不可避免的,并规定了某一受热面所允许的漏风系 数。当漏风系数增加时,对排烟温度的影响与过量空气系数 增加相类似。而且漏风处离炉膛越近,对排烟温度升高的影 响就越大。 (4)给水温度。当汽轮机负荷太低或高压加热器解列 时都会使锅炉给水温度降低。一般来说,当给水温度升高 时,如果维持燃料量不变,省煤器的传热温差降低,省煤器 的吸热量降低,使排烟温度升高。

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开 发 应 用

(5)燃料中水分。燃料中水分的增加使烟气量增加, 因此排烟温度升高。 (6)锅炉负荷。虽然锅炉负荷增加,烟气量、蒸汽 量、给水量、空气量成比例地增加,但是由于炉膛出口烟 气温度增加,所以使排烟温度升高。负荷增加后炉膛出口 温度增加,其后的对流受热面传热温差增大,吸热量增 多,所以对流受热面越多,锅炉负荷变化对排烟温度的影 响越小。 (7)燃烧工况。当锅炉燃烧不良,经常冒黑烟时,易 造成炉膛水冷壁面和对流受热面挂灰,传热热阻增加,烟 气冷却效果变差,从而排烟温度升高。 2.2 排烟过量空气系数过高的主要因素 即使排烟温度不变,排烟过量空气系数增加,排烟热 损失也增加。排烟过量空气系数过高,还使风机耗电量增 加,所以运行中发现排烟过量空气系数过高,一定要找出 原因,设法消除。排烟过量空气系数过高的原因有下列几 种: (1)送风量太大。表现为炉膛出口过量空气系数和 送、引风机电流较大。 (2)炉膛漏风较大。负压锅炉的炉膛内是负压,而且 炉膛下部的负压比操作盘上的炉膛负压表指示值要大得 多。所以,空气从炉膛的入孔、检查孔、炉管穿墙处漏入 炉膛,都会使炉膛出口过量空气系数增大。 (3)尾部受热面漏风较大。由于锅炉尾部的负压较 大,空气容易从尾部竖井的入孔、检查孔及省煤器管穿墙 处漏入。在这种情况下,送风机电流不大,排烟的过量空 气系数与炉膛出口的过量空气系数之差超过允许值较多, 引风机的电流较大。 (4)空气预热器管泄漏。空气预热器由于低温腐蚀和 磨损,易发生穿孔、泄漏。在这种情况下,引、送风机电 流显著增加,预热器出口风压降低,严重时会限制锅炉负 荷。预热器前后的过量空气系数差值显著增大。 (5)炉膛负压过大。当不严密处的泄漏面积一定时, 炉膛负压增加,由于空气侧与烟气侧的压差增大,必然使 漏风量增加,造成排烟过量空气系数增大。 对于正压锅炉,由于炉膛和尾部烟道的大部分均是正 压,冷空气通常不会漏入炉膛和烟道,所以,排烟过量空 气系数过大,主要是由于送风量太大或空气预热器管腐 蚀、磨损后泄漏造成的。 3 控制排烟热损失的措施 从设计制造方面来讲,可以增大空气预热器的传热面 积,以降低排烟温度。但是降低排烟温度有个限度,一方 面当排烟温度比较低时,随着烟气温度的进一步降低,与 空气的温差减少,即空气预热器的传热面积增加很多,烟 气温度却降低很少;另一方面当排烟温度较低,预热器管 的壁温低于烟气露点时,会发生低温腐蚀,运行一二年就 要更换预热器,严重时半年就要更换。所以在设计时,锅 炉排烟温度不能太低。 从运行方面来讲,据此前对排烟热损失增加的主要因 素的分析,保证锅炉燃烧良好,防止冒黑烟,定期除灰, 保持受热面清洁,降低过量空气系数,减少漏风,都可以 有效地降低排烟热损失。

参考文献:(略)

(上接第31页) 系: T=0.0329H+12.009 R2=0.9432 ——(式3)

研究区中东部形成明显的地热异常,在代家屯与路家 那村处,地温梯度大于4.0℃/100m,而其它地段一般为3~ 4℃/100m,工作区地温梯度大于3.0℃/100m的异常区面积 约占总面积的2/3,西部与东南角小于3.0℃/100m。 4 结语 (1)新生界地温梯度的分布明显受基底凹凸构造和断 裂控制,大营断裂形成大营断凹构造,构造以东是故城断 凸。(2)位于大营断凹构造之中,东边靠近故城断凸构 造,新生界地温梯度靠近构造交会处的东边偏高,形成地 热异常区。(3)清河县县城位于地热异常区范围之内,适 合地热资源的开发利用,应将这种资源进行推广使用。

参考文献: [1] 刘 建,赵春永等.河北省清河县城区地热资源调查评价报告 [R].2008,3. [2] 河北省地质局水文地质远景区划组.河北省地下热水开采利用 水文地质远景区划报告[R].1982. [3] 乔光建,刘东国.邢台市地下热水资源合理开发利用的研究 [J],水资源保护, 2005,06.

从相关方程可以看出,工作区新生界平均地温梯度为 3.29℃/100m。

图5

新生界地温梯度图

地热异常区和与构造间的联系 根据各控制点的地温梯度,编制了工作区新生界地温 梯度图(图5)。

[4] 张 百 鸣 . 中 低 温 地 热 热 储 工 程 研 究 [D].中 国 地 质 大 学 (北 京),2006.

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