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浅谈影响锅炉热效率的因素以及提高热效率的措施

摘要：某公司根据实际经营情况使用煤种为神混、准二、中煤、石炭及其他贫瘦煤等按比例的掺烧煤，在低位发热量、硫分、灰分、挥发分等指标上与锅炉设计要求煤种有较大的差异情况下，造成锅炉的现实工况和设计工况的不匹配，有可能导致煤粉在锅炉内不完全燃烧的概率变大。为了降低入炉煤成本，公司实行“配煤掺烧、分仓上煤”。为控制变量，保证试验结论的合理性，本论文只在煤种掺烧比例为神混∶准二∶中煤=2∶1∶1（A、B磨使用，挥发份较高）及神混∶准二∶石炭=1∶1∶1（C、D、E、F磨使用，挥发份较低）条件下进行，以下将从降低机械不完全燃烧这一点切入，对其重要因素进行分析，并提出具体解决措施。
关键词：锅炉；燃烧效率；措施
1 效率降低的主要因素
1.1 粗粉分离器的转速不当
#157锅炉磨煤机为中速碗型磨，原煤经磨煤机磨制成煤粉后经粗粉分离器进行分离，不合格的煤粉送回磨煤机继续磨制，粗粉分离器转速高煤粉细，煤粉细度R90小，反之粗粉分离器转速低煤粉粗，煤粉细度R90大。在对公司锅炉六台磨煤机煤粉细度数据进行采集，发现缩有磨煤机均有R90>15%不合格点，如表1。
1.2 氧量与负荷区间不匹配
煤粉燃烧过程中需要大量的氧量，锅炉负荷不同所需氧量不同，氧量过低煤粉中的碳缺氧不能完全燃烧，飞灰含碳大；氧量过高着火推迟，煤粉中的碳燃烧时间不够也会造成飞灰含碳大。公司机组锅炉现行的氧量标准值是机组投产初期规定的，随着电力市场需求变化，实际运行负荷区间也随之变化。按照现行的氧量标准带负荷，并采集对相应飞灰含碳数据50组进行记录并统计，发现实际飞灰含碳高于锅炉技术要求的标准值4.5%，且均高于标准值1%以上。
表1 六台磨煤机煤粉细度数据分析表
2 提高效率的方法
2.1 确定磨煤机合适的粗粉分离器转速
在综合技术和经济两方面后确定，以q2+q4+qn+qm之和为最小时所对应的分离器转速为经济转速（q2为排烟热损失，%；q4为固体未完全燃烧热损失，%；qn为磨煤机电耗，%；qm为制粉系统的金属消耗，%）。为便于分析因素变化对锅炉热效率的影响和运行中引起锅炉热效率降低的原因和部位，现对q2、q4进行修正。
排烟热损失采用干烟气与烟气中水蒸气的体积、两者对应的平均定压比热以及排烟温度与基准温度之差这3项乘积来计算。计算公式为这3项乘积来计算。计算公式为：

式中，Vgy和VH2O为每千克煤燃烧生成的干烟气体积和烟气中所含水蒸气体积，m3/kg;cgy、c H2O分别为烟气和水蒸气定压比热，k J/（m3·℃)。
采用设计保证条件下的煤质成分、修正的排烟温度、设计基准温度及修正后的输入热量重新计算排烟热损失即可完成对该项热损失的修正。
固体未完全燃烧热损失在简化计算时常忽略石子煤热损失，只用收到基灰分质量分数、灰渣中平均碳量与燃煤灰量的比率以及未燃尽碳的发热量这3项乘积来表示。计算公式为：

式中，Aar为收到基灰分质量分数，%； 为灰渣中平均碳量与燃煤灰量之比，%。
采用收到基灰分设计值、修正后的输入热量并结合实测飞灰、大渣含碳量重新计算即可完成对固体未完全燃烧热损失的修正。
原煤可磨性系数是指把原煤磨制成煤粉的难易程度，即在风干状态下标准煤样和待测煤样磨制时所耗电能之比，A、B磨上挥发份较高可磨系数为HGI95,C、B、D、E磨一般有两种煤可磨系数为HGI87/93。
根据试验结果，得出粗粉分离器经济转速如表2，并要求各值按要求执行。
表2 六台磨煤机粗粉分离器经济转速统计表
按粗粉分离器经济转速优化运行后，煤粉细度均小于标准值15%，优化后六台磨煤粉细度均符合要求。
2.2 确定适合不同负荷的氧量区间
我公司#157机组实际运行负荷区间与设计工况相差较大，根据锅炉技术要求，在不考虑深调的情况下，六台磨煤机同时运行最低安全负荷率为60%（400MW）。通过跟踪机组在实际运行中负荷660MW、600WM、550WM、500WM、450WM及400WM运行工况，在二次风配风方式、二次风箱差压、磨煤机出口风温、风速不变的情况下进行试验，记录不同负荷下氧量与飞灰含碳关系折线图。
3 结论
锅炉长期存在的炉膛内局部缺氧、燃烧恶化现象基本得到解决。此外，在不同负荷点下，锅炉的热效率都有提高，为企业带来显著经济效益。
（1）根据不同原煤可磨性系数，制定磨煤机粗粉分离器转速优化数据表纳入#157机组节能减排作业指导书中，用于指导运行操作。
（2）根据不同负荷区间燃烧特性，制定氧量数据表纳入#157机组节能减排作业指导书中，用于指导运行操作。
（3）定期对#157机组锅炉效率进行统计，发现偏离设计值情况时及时分析处理。
参考文献
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