影响燃气锅炉热效率的主要因素分析

发表时间:2021/2/19   来源:《电力设备》2020年第31期   作者:刘昊
[导读] 摘要:随着科学技术的快速发展,我国各行业发展迅速,使得我国快速进入现代化发展阶段。
        (徐州南区热电有限责任公司  江苏徐州  221000)
        摘要:随着科学技术的快速发展,我国各行业发展迅速,使得我国快速进入现代化发展阶段。近年来,节能减排已成为当今社会的热门话题。我国由于能源结构的限制,传统锅炉使用的主要燃料为煤炭,天然气锅炉相对于传统燃煤锅炉,具有环保节能等优势。随着天然气开采行业的发展,燃气锅炉的研究与使用对节能减排意义重大。
        关键词:燃气锅炉热效率;主要因素
        引言
        我国整体经济建设自改革开放发展至今取得了非常不错的成就,为我国各行业的快速发展贡献力量的同时改善民生。在电厂的日常运营中,锅炉热效率的高低与运维质量的好坏有很大关系,对于电厂的效率和质量会产生直接影响。由于社会经济的发展,电力已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分,因此电厂需要提高运行效率,保证供电的稳定性,并做好节能减排工作。
        1燃气锅炉热效率影响因素分析
        1.过量空气系数对锅炉热效率的影响,锅炉的过量空气系数是反映燃料与空气比的一个参数,对于指导锅炉燃烧有重要的意义。一般来说,每一台燃气锅炉都有最佳的过量空气系数值。在实际运行中,当锅炉负荷发生变化后应及时调节风门的开度,使排烟处的氧量保持在2%-4%的合理值。燃气锅炉过量空气系数高,会造成烟气排放量增大,进而造成排烟热损失增加,锅炉热效率降低。经测试,某地区在用燃气锅炉的平均过量空气系数约为1.6,远超TSGG0002—2010要求的1.15-1.25的限值。此外,其中约有4%的燃气锅炉过量空气系数太小,导致CO含量过高,气体不完全燃烧损失增大,也使锅炉的热效率降低。2.排烟温度对锅炉热效率的影响,排烟热损失是燃气工业锅炉的主要热损失之一,通过降低排烟温度有利于燃气锅炉热效率的提高。在所测试的燃气锅炉中,尾部未安装节能器或节能器配置不当导致排烟温度过高的比例高达39%,导致燃气锅炉的热效率低下。一般来说,通过合理加装尾部冷凝式节能器或者,可以有效提高锅炉热效率约7个百分点。
        2加强燃气锅炉热效率措施
        2.1排烟温度对热效率的影响
        当燃气锅炉的排烟温度低于对应压力下的水蒸气饱和压力时,会有部分水蒸气从烟气中凝结为水并释放出汽化潜热,如果通过余热回收装置将这部分汽化潜热加以回收利用,则可以提高锅炉的热效率。在排烟温度为20℃变到70℃时,烟气温度低于其露点温度,处于冷凝段。将排烟温度降到55℃时,冷凝热回收效果明显,锅炉热效率变化较剧烈,低位热效率出现大于100%的情况;而当排烟温度从55℃降低到40℃后,热效率变化较为缓慢。这种变化的拐点温度为40℃,因此当烟气温度降到40℃左右时,再降低烟气温度,回收烟气潜热提高锅炉效率的效果将不是很明显。
        2.2科学控制风量的大小
        风量的控制对于控制烟气量的高低具有直接影响。因此为保证锅炉内部的燃烧情况,需要保证锅炉的通风情况。具体需要根据锅炉的规格情况对进风速率以及进风量进行控制。如果锅炉内部风量严重超标或出现漏风的情况锅炉内部就会承受巨大的排烟压力,影响燃料的充分燃烧。最终影响锅炉的热效率。因此工作人员需要根据实际工作的需求,对二次风向和锅炉炉膛内部的气压进行控制,保证一次风和二次风的混合情况,通过这种方式还能形成保护层,对于延长设备的使用寿命,对于进一步改善企业的生产效率具有重要意义。
        2.3回水温度对热效率的影响
        回水温度对排烟温度有直接影响,回水温度越低,排烟温度也越低,排烟热损失也越少,可显著提高燃气锅炉的热效率。当锅炉回水温度从50℃降低到40℃这一阶段,锅炉效率的提高主要是由于吸收烟气中的汽化潜热,锅炉热效率提高的速度最快;回水温度低于30℃后,效率提高速度变慢。

因此,冷凝锅炉回水温度在30-40℃范围内比较理想。
        2.4烟气再循环对SCR运行的影响
        烟气再循环可有效降低炉膛出口NOx的排放,其主要原因在于:1.投运一次风烟气再循环,可降低制粉系统出口氧量,降低一次风率,提高二次风率以及燃尽风率,其本质是一种深度的空气分级燃烧技术,能够强化主燃烧区域的还原性气氛,从而抑制燃料型NOx的生成;2.投运二次风烟气再循环,可增加炉膛烟气总量,使炉膛燃烧温度降低,降低热力型氮氧化物的生成速率,从而降低炉内氮氧化物的生成。
        2.5α下变化对燃烧的影响
        一是下层主燃烧区的缺氧状况呈现递增趋势。燃尽区域与炉膛出口之间所形成的相应燃烧距是相对短的,同时上层燃尽区的燃烧温度处于低温状态,煤粉、可燃气体燃烧不尽的概率得到明显提升,锅炉排放烟气里的飞灰含碳指数和CO含量存在递增的可能性,最终增加飞灰含碳量的机械不完全燃烧损失(以下用q4fh指代)、化学不完全损失(以下用q3指代)的概率提升,锅炉热效率不断降低。二是水冷壁高温腐蚀的可能性逐渐增加。在下层主燃烧区域与上层燃尽区域之间的脱氮还原区域中,还原性可燃气体(CO+H2)生成量最多;该还原性气体与燃料中的S发生化学反应生成H2S;在还原性气氛下,H2S气体与该区域水冷壁发生高温化学反应。H2S与金属铁直接反应生成硫化铁,部分硫化铁进一步氧化成氧化铁。这层硫化铁与氧化铁是多孔疏松型,起不到保护水冷壁作用,H2S气体会透过该多孔疏松层持续腐蚀水冷壁。
        2.6使用科学的磨煤机
        煤炭作为锅炉的主要燃料,其品质将会对热效率产生直接影响。因此电厂的工作管理人员需要提升对煤炭质量的重视程度。由于不同规格的磨煤机工作效果本身存在差异,打磨出的煤粉细度本身存在差异,因此这种处理本身会影响是否能完全燃烧。对于符合电厂实际工作的煤粉可以更好地做到完全燃烧,不仅提升了资源的利用率,同时还能提升锅炉的热效率。通过这种方式,可以更好地扩大电厂的经济效益。煤粉的细度只有控制在合理的范围内,才能充分发挥燃料的作用,避免造成燃料资源的不必要浪费。因此对于磨煤机的选择需要充分集合锅炉的实际情况,既要考虑成本,还需要考虑环境效益。
        2.7过量空气系数偏离原因和解决措施
        1.锅炉设备维护不当,锅炉烟气系统漏风。应查找或维修、更换损坏的设备,解决漏风问题,并加强锅炉设备的日常维护。2.锅炉运行负荷波动大,燃烧器风气比调整不当,或未及时调整。应加强日常锅炉运行监测,负荷变化时及时调整燃烧器的风气比。3.锅炉燃烧器选型不合理。锅炉制造单位应加强燃气燃烧器选配把关,并依据使用效果进一步优选燃烧器。4.燃气气压变化波动较大引起燃烧器工作不正常。应加强对燃气气压变化的监控,根据气压变化及时调整燃烧器风气比。
        结语
        电厂的发电对于我国人们的用电需求和工作需要会产生重要的影响,在很大程度上,当今社会电力产业已经成为经济发展的重要动力。正是由于市场需求量的提升,电厂的管理工作显得格外重要,工作效率问题、节能环保问题稍不重视,将会引起巨大的负面效应。因此企业应该提高重视程度,就设备方面、燃料方面以及管理方面全面做好节能减排和效率的提升工作。
        参考文献
        [1]Underwood,C.P.Evaluationofcondensingboilerperformanceandspaceheatinginashelteredhousingscheme[J].BuildingServiceEngineering,2019,13(3):155-161.
        [2]张厚良,张宇驰,郭洪建,等.浅析冷凝式燃气锅炉节能减排[J].数控与能源,2019(1):38-40.
        [3]魏立全.燃气锅炉烟气余热冷凝回收的研究与应用[J].中国科技纵横,2018(6):7-8.
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