燃煤气锅炉效率分析及提升对策

燃煤气锅炉效率分析及提升对策

张皓陈光棋

（铂瑞能源环境工程有限公司浙江省310010）

摘要：当前，钢铁企业形势异常严峻，能源效率是关乎企业竞争力的重要因素。燃煤气锅炉作为冶金企业余能利用项目是能源利用大户，在提供能源动力的同时消化大量煤气，在企业节能减排和能效提升方面意义巨大。热力系统的综合效率主要是由锅炉和其管网效率组成。鉴于此，本文是对燃煤其锅炉的效率进行简单分析，针对其中存在的问题提出相应的解决措施，仅供参考。

关键词：燃煤气锅炉；热效率；提升对策

一、影响锅炉热效率的因素分析及措施

锅炉的运行效率是指燃料送入的热量中有效热量所占的百分数。提高锅炉运行效率就是增加有效利用热量，减少锅炉各项热损失。锅炉热效率=100%-各项热损失的百分比之和=100%-（Q2+Q3+Q4+Q5+Q6）

由上式可以看出，要想做到节约燃料，提高锅炉的有效利用热量，就要采取相应的措施来降低这些热损失。反映到当前的经济技术指标便是降低锅炉燃耗(各项热损失)；而同时蒸汽电耗也是蒸汽生产过程不可回避的能源消耗，因此要提高锅炉运行效率，必须寻找出导致锅炉燃耗和电耗高的原因并予以消除。下面介绍几种在燃气锅炉实际运行中探索出的几种重点提高锅炉效率的方法。

1、锅炉适当采用富氧燃烧

送风机送入炉膛的热空气中氧气含量为21%，其余78%则为氮气。而燃料的燃烧化学反应为燃料中的一氧化碳和氢气与氧气在高温状态下发生的反应，此过程中氮气并未参与反应。氮气的存在不仅带走炉膛的高温热量造成热损失还占据了较大的炉膛空间。燃气锅炉采用富氧燃烧提高助燃空气中氧气的含量，燃料在富氧的状态下不仅能降低燃料着火温度使燃料更易着火加快燃烧速度，同时降低了锅炉化学不完全燃烧热损失，提高燃烧火焰强度和辐射能力，从而达到降低燃料消耗的效果。同时由于空气、烟气生成量的大幅度减少，空气、烟气流动阻力降低，可以大幅降低锅炉引、送风机电耗。据经验，在额定负荷下采用30%的富氧燃烧，效率将提高0.6%左右。实施时可从氧气站过来的纯氧减压后和空气的混合气体通过送风管道送到锅炉，利用氧气管道的流量调节阀和压力调节阀控制进入锅炉内的氧气，结合氧量分析仪把空气富氧含量控制在26%耀30%。考虑安全因素，在氧气流量大于12000m3/h、流量调节阀后压力低于0.15MPa、2台送风机送空气总量小于50000m3/h、快切阀后氧气压力低于0.3MPa等任一条件满足时，快切阀切断氧气，停止富氧燃烧，以确保安全。

2、优化热风与燃料配比

燃气锅炉的燃料主要为高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气，其燃烧需要提供高温的二次风，最佳风燃配比作为燃气锅炉效率提升的首要条件。风燃比过小会导致燃料不能完全燃烧燃耗升高。风燃比过大则会导致燃料理论燃烧温度降低炉膛出口烟温降低，同时炉内辐射换热减少及炉膛出口烟温升高，造成热损失增大效率降低。因此针对燃气锅炉在送风量操作时因遵循以下原则：

(1)根据煤气压力波动实时调整二次风门开度，严禁出现“为防止风量不足，使二次风门固定仅调整风机挡板”的操作模式，加强风煤混合力度做到细调和微调。(2)加大下层煤气投烧量，调整二次配风，以排烟温度的对比来监测火焰中心下调情况。严格按照规定2%~3%进行控制，(3)当锅炉运行负荷受外界影响不足75%时，通过含氧量已经无法调整，根据锅炉设计运行要求和实际运行调整相结合,应变更送风机的运行方式，由双引、双送改用单引、单送运行。同时采用炉膛火焰中心位置上移，将上、中、下三层燃烧器调节门开度按照比例为10:5:2的“倒直角梯形”式的方法调节。二次风上、中、下三层调节门开度按照比例为3:5:10的“正直角梯形”式的方法调节。(4)在燃料调整方面，应采用一至四层高炉煤气阀门开度依次减小，即下层开度大上层开度小。在保持含氧量系数在2~3前提下，第一层热风阀开度相对较大，二三层相对减小，为压低火焰中心，第四层相对较大，这样可以保证煤气在炉膛内部有充足的完全燃烧时间。

二、工业锅炉的能耗特点

1、固体不完全燃烧热损耗

固体不完全燃烧热损耗是因为进入炉膛燃料的一部分未参加燃烧而造成的热耗损。燃油锅炉不完全燃烧热耗损通常不会太多，但如果燃烧不合理，耗损则较多，可达约1%。另外，未完全燃烧的炭黑子会造成尾部的再燃烧，并对空气造成污染。所以，燃油锅炉也要进行碳的不完全燃烧热损耗。

2、化学不完全燃烧热损耗

化学不完全燃烧热损耗是因为烟气中有部分可燃气体未燃烧放热就排出而造成的损耗。正常情况下，化学不完全燃烧产物主要是一氧化碳、氢气、甲烷等气体。化学不完全燃烧热损耗的大小，一般取决于锅炉的结构、燃料特性、燃烧过程等。

3、排烟热损耗

排烟热损耗，即排烟所带走的热量，是因为烟气从锅炉排出时的温度大于气温所致。排烟热损耗是锅炉热损耗的主要特点之一。影响排烟热损耗的主要因素包括排烟温度、炉膛出口过剩空气系数、燃料水分等。

4、散热损耗

散热损耗是因为锅炉运作时，烟道、风道、汽水管道等外表温度高于气温，通过自然对流与辐射向周围散热所致。锅炉在非额定容量下，散热表面积的温度不会有大幅度改变，但总的散热量却会发生改变。影响散热损耗的因素主要包括锅炉散热表面积大小、保温层性质、大气温度等。

三、影响蒸汽管网热效率的因素分析及措施

目前，莱钢燃气锅炉主蒸汽管网大多采用母管制，在母管正常运行过程中，由于主蒸汽母管管线长，在长距离输送蒸汽时会因阻力产生较大的能量损失，要求降低区域间蒸汽输送量。但蒸汽输送量降低后，蒸汽流动性变差，实际运行中有可能会导致蒸汽在管道内长时间流动性变差甚至不流动导致凝结成饱和水，汽温下降，在系统压力波动时对安全生产造成重大影响。区域间蒸汽输送流量单母管一般应不低于10t/h，严寒或大风天气应不低于15t/h，这时可保证蒸汽输送距离300m温降低于10益。因此在投运母管时采用以下方法，降低温降提高管网热效率。

1、锅炉蒸汽母管有时会出现末端无用户的情况，此时管道内蒸汽不流动，时候长了蒸汽凝结成水，受热胀冷缩、水浸泡等多种因素影响，末端的阀门垫片容易出现泄漏，系统有大的波动时容易出现水冲击等事故，操作时可稍开末端疏水及时排除凝结水，阀门垫片应避免使用石棉垫片。若蒸汽母管已经有部分管段内蒸汽长时间不流动凝结，开疏水时应缓慢稍微开启，防止大量排水导致系统变化发生水冲击事故。

2、在母管投运时，若存在母管两端均有用户，投运中间一段母管的情况，特别中间一段在室外时，蒸汽母管疏水管径偏小且不能全开，蒸汽流通量小，可能存在局部温度低的问题，在开母管分段阀蒸汽流通量突然增大情况下会产生蒸汽温度短时间骤降问题。（锅炉在并炉时也存在这一问题，两隔离汽门前疏水全开、集汽集箱温度已达要求情况下，受蒸汽流通量小影响，主蒸汽温度长时间不能满足并炉要求）因此在进行母管切换操作时，须杜绝投运母管两端均有用户的情况。至少保证一侧无用户，锅炉也退出该母管。一端无用户后方可进行该母管投运工作。母管疏水至少全部开启3组以上，确保蒸汽流通量满足要求。用母管分段阀（旁路）暖管，待蒸汽母管末端温度升至350益以上时，逐步跨该母管锅炉隔离汽门投运，投运完毕后通知汽机侧投运该母管。

结束语

燃气锅炉作为钢铁企业节能减排的重要设备，其节能潜力巨大这里只是简单介绍一些基本和常见重要的提升措施，还有很多新技术需要我门继续研究开发应用，进一步为企业降本增效做出贡献。

参考文献

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