淺談如何降低鍋爐啟動過程中耗能與爐率核算

合肥熱電集團 薛仰峰

【摘 要】合肥天源熱電有限公司共有4臺75t/h中溫、中壓循環(huán)流化床蒸汽鍋爐，分別是無錫鍋爐廠UG-75/3.82-M41兩臺、濟南鍋爐廠YG-75/3.82-M1兩臺，主營蒸汽、電力，實行城市集中供熱，目前主要為合肥市中、西區(qū)和高新技術(shù)開發(fā)區(qū)等范圍內(nèi)的政府、企業(yè)、賓館、醫(yī)院、寫字樓、居民小區(qū)、浴場等終端熱用戶提供不同的需求和服務(wù)。
鍋爐是（熱）電廠的核心設(shè)備，是確保供熱、發(fā)電一體的關(guān)鍵，同時鍋爐也是耗能大戶。因此減少鍋爐各項損耗，不斷研究、利用新技術(shù)解決其各項損耗成為各個熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)的必經(jīng)之路。
【關(guān)鍵詞】鍋爐 燃料 節(jié)能 應(yīng)用 效率

一、前 言
近年來，世界能源緊張，發(fā)電成本價格一路攀升，而上網(wǎng)電價、熱價增長有限，熱電企業(yè)的利潤空間越來越小，甚至造成虧損的局面。國家提出“節(jié)能減排”號召后，為了拓展生存空間，除了申請政府政策扶持外，主要靠熱電企業(yè)內(nèi)部開展“節(jié)能降耗、降低成本、提高效益”的活動，其中最有效的措施是降低鍋爐啟動過程中耗能和減少鍋爐各種熱損失。
鍋爐是（熱）電廠的主要設(shè)備，是確保供熱的關(guān)鍵設(shè)備，同時也是耗能大戶。受耐火材料及鋼材應(yīng)力等影響，75t/h循環(huán)流化床鍋爐一般冷態(tài)啟動時間需要4-5小時，所消耗的燃油、燃煤、電、水等原材料約1.5萬元，對于不能實現(xiàn)滑參數(shù)啟動的機組，該部分能耗作為鍋爐的啟動條件全部被損失掉了。因此，在不影響啟動安全的情況下，只有盡量避免、減少影響鍋爐啟動的因素并不斷探索、利用新技術(shù)等才能提高其經(jīng)濟性。
二、影響鍋爐啟動耗能的主要因素
1、合適的料層厚度和顆粒度
鍋爐點火前如果加入的床料較厚，則床料加熱至投煤溫度需要的熱量就會很多，且需要較大的流化風(fēng)量才能將其流化，由于床下點火方式為二級點火，即油燃燒加熱流化風(fēng)，熱風(fēng)再加熱床料，那么需要的熱量也將隨之增加，還增大了風(fēng)機的電耗。如果床料較薄，雖然加熱容易但易造成吹穿，熱量被煙氣帶走，由于床料的儲熱能力小，易造成投煤燃燒不穩(wěn)定，甚至滅火。其次，床料的顆粒度如果過大，孔隙率大，流化風(fēng)量也將增加，熱量將被煙氣帶走，將增加一定的燃油消耗量。故啟動時應(yīng)添加合適的床料，一般靜止厚度在300-400mm之間，顆粒度小于10mm，且1mm以下的物料應(yīng)在50%以上。
2、尋找最佳臨界流化風(fēng)量，合理配風(fēng)
鍋爐啟動點火時，應(yīng)進行流化試驗，尋找最低流化風(fēng)量的臨界點。點火前期，主要以加熱床料為主，如果一次風(fēng)量較大，將造成熱量被煙氣帶走，床料加熱緩慢，熱量損失嚴重，點火時間延長，燃油消耗量及風(fēng)機電耗將增加。如果一次風(fēng)量較小，低于最低流化風(fēng)量，將導(dǎo)致流化不良造成低溫結(jié)焦。故鍋爐啟動點火時應(yīng)正確進行流化試驗，且應(yīng)進行兩次，一般以第二次試驗風(fēng)量為準。
3、油槍霧化片選擇合理
床下點火油槍霧化是否良好很重要，霧化良好不僅能節(jié)省燃油，還能保證安全燃燒。兩只油槍流量應(yīng)基本一致，否則將造成一定的床料加熱偏差。床料加熱不均勻，投煤時間將被推遲，油槍投運時間延長，造成一定的浪費。過早投煤溫度高的位置將會燃燒著火，而未達到著火溫度的地方燃料將不會著火，一旦達到著火溫度時將產(chǎn)生爆燃現(xiàn)象，嚴重時將造成超溫結(jié)焦甚至發(fā)生安全事故。其次油槍應(yīng)選擇合適的霧化片，一般孔徑選用1.4-1.6mm，小孔過大將導(dǎo)致床溫升速過快，必然增大相應(yīng)的流化風(fēng)量進行調(diào)節(jié)，熱損失大；如果霧化片小孔過小，床料加熱時間將會延長，甚至無法達到煤著火溫度，增大燃油消耗和風(fēng)機電耗。
4、燃料特性的影響
鍋爐啟動期間燃料的特性是決定燃油及燃煤耗量的主要因素，一般表現(xiàn)在以下幾個方面：①燃料濕度。如果所用燃料的濕度過大，焦炭著火的前期階段將延長，推遲著火時間。燃料中的水分吸收熱量從而形成熱煙氣被帶出爐膛，造成一定的熱損失；②燃料顆粒度。燃料的粒徑較大，為防止沉底結(jié)焦用于流化的風(fēng)量將相應(yīng)增大，從而形成的熱煙氣量增加。著火前的預(yù)熱、破碎過程較長，延長著火時間；③燃料揮發(fā)份。揮發(fā)份的大小直接決定著投煤著火的時間，揮發(fā)份大，著火點低，易于著火燃燒，投煤時間早，節(jié)省燃油。揮發(fā)份低，著火點高，投煤時間較遲，燃油耗量大。一般揮發(fā)份大于20%時，床溫在420℃時即可投煤，投油槍時間2.5小時即可；④燃料低位發(fā)熱量。熱值高的煤并不適合點火用煤，熱值高固定碳含量高，運行人員投煤量難以掌握，且燃燒時間長，形成灰渣量少，不易料層的積累。熱值低，灰分高，不易燃燒，形成灰渣量較大，物理熱損失大。
5、運行調(diào)整方法的影響
運行人員的操作經(jīng)驗也是影響鍋爐啟動燃料消耗量大小的關(guān)鍵因素，也是安全啟動的關(guān)鍵。操作經(jīng)驗豐富的人員會根據(jù)升溫曲線及時調(diào)整油壓、油量及一次風(fēng)量，并可根據(jù)升溫情況適當(dāng)放些循環(huán)灰，使鍋爐啟動控制達到最佳狀態(tài)，既能保證啟動安全，又可節(jié)省一定的燃料。
6、嘗試點火時燃用木炭和進行點火排汽回收
煤的著火溫度遠高于木炭，點火過程中有條件當(dāng)床溫升至400℃時適當(dāng)燃用一些木炭輔助升溫，可以節(jié)省燃油用量。由于循環(huán)流化床鍋爐的性質(zhì)決定其運行周期一般為3-5個月，即要停爐檢修維護，加之全年熱負荷變化較大，導(dǎo)致鍋爐切換、啟停次數(shù)較頻繁，鍋爐設(shè)計要求及《運行規(guī)程》規(guī)定，鍋爐啟動升壓至并汽時間不得少于200分鐘，那么該段時間由于鍋爐蒸汽參數(shù)不符合要求，只能從向空排汽閥排向大氣，造成一定的浪費，并產(chǎn)生巨大噪音。如果能把此期間的不合格蒸汽回收并加以利用，將產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益，并可避免高壓排汽所產(chǎn)生的噪音。據(jù)統(tǒng)計每次點火時可回收蒸汽60-70t，減少經(jīng)濟損失近萬元。
三、鍋爐熱效率的簡算及提高措施
1、正平衡法
鍋爐的有效利用熱量與燃料所能放出的全部熱量之比來計算熱效率。正平衡熱效率的計算公式可用下式表示：
熱效率η=■×100％
=■×100％
通過上述熱效率計算公式看出，正平衡法只能算出鍋爐的熱效率，而不能計算各項熱損失的大小，無法制定提高熱效率的措施。通常鍋爐熱效率計算大都采用反平衡法。
2、反平衡法
熱平衡方程式如下：
Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6（kJ/kg），相應(yīng)的百分比熱平衡方程式100%=q1+q2+q3+q4+q5+q6（%）
其中Qr是伴隨1kg燃煤輸入鍋爐的總熱量，kJ/kg。
Q1是鍋爐的有效利用熱量，kJ/kg；
Q2是排煙熱損失量，kJ/kg；
Q3是化學(xué)不完全燃燒熱損失量，kJ/kg；
Q4是機械不完全燃燒熱損失量，kJ/kg；
Q5是鍋爐散熱損失量，kJ/kg；
Q6是鍋爐的灰渣物理熱損失量，kJ/kg；
η是鍋爐的反平衡熱效率，%。
為了降低上述各項熱損失，提高鍋爐熱效率，全面綜合降低鍋爐的耗能，還應(yīng)做好如下幾點：
1、控制合適的排煙溫度。排煙溫度過低易造成腐蝕，過高熱損失大。在尾部受熱面積一定的情況下，增加尾部受熱面的吹灰次數(shù)，防止受熱面積灰或結(jié)渣，控制送風(fēng)機入口空氣溫度、注意給水溫度影響、避免入爐風(fēng)量過大等可以減少排煙熱損失。
2、合理選擇煤的顆粒度，對爐膛內(nèi)一、二次風(fēng)的配比做進一步調(diào)整，控制適量的過量空氣系數(shù)，加強燃燒調(diào)整，可以降低機械不完全燃燒熱損失。
3、保證冷渣器的可靠運行。一方面要保證冷渣器的可靠排渣，控制爐膛床壓；另一方面控制冷渣器的運行參數(shù)，降低排渣溫度，以減少灰渣物理熱損失。
4、加強對鍋爐外部保溫材料的完善，發(fā)現(xiàn)缺陷及時檢修，減少鍋爐的散熱損失。

參考文獻
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［2］劉德昌主編.流化床燃燒技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用.中國電力出版社，1998
［3］丁明舫.鍋爐技術(shù)問答［M］.中國電力出版社，2002
［4］無錫鍋爐廠UG-75/3.82-M41使用說明書和能耗核算
［5］濟南鍋爐廠YG-75/3.82-M1使用說明書和能耗核算