成都暖通設備廠家|影響鍋爐效率的因素
其實鍋爐效率的分析是基于能量守恒定律來進行的。鍋爐熱平衡反映了鍋爐在正常穩定的運行工況下建立鍋爐熱量的收、支平衡關系(以1kg或1m3燃料為基準)。下面成都暖通設備廠家帶大家具體了解一下鍋爐效率的影響因素——排煙熱損失和固體不完全燃燒損失。
排煙熱損失
排煙熱損失主要是根據鍋爐實際排煙溫度與設計排煙溫度的差別大小進行判斷。排煙溫度越低,排煙熱損失越小,一般情況下300MW燃煤機組鍋爐排煙溫度每升高10℃,影響機組供電煤耗升高1.5g/(kW.h)左右。降低鍋爐排煙溫度可以直接提高鍋爐的熱效率。但如果排煙溫度過低,達到煙氣露點溫度,則煙氣中的二氧化硫就會凝結在空氣預熱器的壁面上,形成低溫腐蝕。燃用含硫量多的燃料時,這種低溫腐蝕更加劇烈。因此,排煙溫度的高低應通過技術經濟比較確定。
影響排煙熱損失的因素如下:
1)燃燒器運行方式:
主要是通過爐膛火焰中心位置的相對變化來實現火焰中心位置上移,鍋爐出口煙氣溫度升高,在鍋爐對流受熱面吸熱一定的前提下,鍋排煙溫度升高。對多層燃燒器,投上層燃燒器,爐膛火焰中心位置上移。增加上層燃燒器出力,爐膛火焰中心位置上移。適當改變層間配風工況,也可改變爐膛火焰中心位置。
2)鍋爐送風量:
主要是通過影響燃燒和換熱體現。鍋爐風量增大,一方面鍋爐輻射、對流換熱比例發生變化,在入爐總熱量不變的情況下,輻射總熱量減少、對流總熱量增加,使更多的熱量交換由爐膛轉移到對流煙道中,鍋爐排煙溫度升高;另一方面同時通過預熱器受熱面的風量增加,預熱器受熱面傳熱量增加,鍋爐排煙溫度降低,鍋爐排煙溫度的變化是兩方面綜合作用的結果。但鍋爐風量大,排煙煙氣體積增大,同時鍋爐引風機、送風機耗電量增大。所以鍋爐送風量的大小一般要對鍋爐排煙熱損失、煤粉燃燒效率以及引風機、送風機耗電量的綜合因素來考慮
3)鍋爐漏風:
鍋爐漏風主要由鍋爐本體漏風、制粉系統漏風以及空氣預熱器漏風等組成,其中鍋爐本體漏風、制粉系統漏風影響鍋爐爐膛出口過??諝庀禂?,對鍋爐燃燒和排煙溫度都有一定影響。
4)受熱面玷污情況:
水冷壁結渣,爐膛輻射換熱量和水冷壁吸熱量減少,爐膛出口煙氣溫度升高,鍋爐排煙溫度升高。對流受熱面積灰,熱阻增加,傳熱量減少,各段煙溫升高,鍋爐排煙溫度升高。低溫對流受熱面堵灰,對流受熱面傳熱量減少,各段煙溫高,鍋爐排煙溫度升高;同時各對流受熱面煙氣側阻力增加,引風機耗電率增加。
5)送風溫度:
當環境溫度升高或需要暖風器投入運行時,送風溫度高于設計值。會減少空氣預熱器的傳熱溫差,降低空氣預熱器的傳熱量,鍋爐排煙溫度升高。
6)制粉系統運行方式:
制粉系統熱風利用量大,則通過空氣預熱器的空氣量多,鍋爐排煙溫度降低。所以保持制粉系統最佳干燥出力,不僅是提高制粉系統運行經濟性的需要,同時也是降低鍋爐排煙溫度的要求。
7)給水溫度:
給水溫度降低,會使鍋爐省煤器傳熱溫差大、吸熱量增大,在鍋爐燃料量不變的情況下鍋爐排煙溫度降低;但同時省煤器出口水溫度降低,鍋爐蒸發受熱面所需的熱量增加,為保持鍋爐蒸發量不變,就需要相應地增加燃料量,使鍋爐各部分煙氣溫度回升。這樣鍋爐排煙溫度同時受給水溫度下降與燃料量增加兩方面因素的影響。一般情況下,在機組負荷不變的情況下,給水溫度降低鍋爐排煙溫度將會降低。但這將降低汽輪機循環熱效率,是不足取的。
8)煤質:
煤質對鍋爐排煙溫度的影響主要通過水分、揮發分、灰分、發熱量來體現。水分、灰分增大,揮發分降低,都會使燃料著火晚、燃燒和燃燼過程推遲,爐膛火焰中心位置上移;發熱量降低,則會使燃料量增加,相應煙氣量增加,爐膛火焰中心位置提高,同時也使對流受熱面傳熱也增大;在鍋爐對流受熱面吸熱一定的前提下,鍋爐排煙溫度升。
9)煤粉細度:
煤粉過粗,燃盡時間延長,火焰中心上移,鍋爐排煙溫度升高;煤粉過細,燃燒提前,火焰中心下降,對汽溫調整產生影響,同時也增加了制粉系統電耗。
機組負荷:機組負荷降低,鍋爐排煙溫度相應降低。
10)對流受熱面面積:
固體不完全燃燒損失
固體不完全燃燒損失主要是指飛灰可燃物和爐渣可燃物所造成的損失。飛灰可燃物主要是指鍋爐飛灰中可燃物含量占總灰量的百分比,它是反映鍋爐燃燒效率的一項指標,降低飛灰可燃物含量可以提高鍋爐熱效率。爐渣可燃物主要是指鍋爐爐渣可燃物含量占灰總灰量的百分比。對于電站煤粉鍋爐一般飛灰占總灰量的90%份額,爐渣占總灰量的10%份額(注意到這點就會知道為何飛灰含炭量稍為升高一點對鍋爐效率的影響要比爐渣含炭量等量變化要大)。
1)煤質:
燃煤揮發分高,著火溫度低、著火距離近,燃燼程度高,飛灰可燃物含量低。揮發分低,鍋爐燃燒效率與燃燒穩定性都有可能下降,飛灰可燃物含量升高。
灰分高,著火溫度高、著火推遲,爐膛溫度降低,燃燼程度變差,飛灰可燃物含量。
水分高,由于水汽化吸收熱量,使鍋爐爐膛溫度降低,著火困難,燃燒推遲使飛灰可燃物含量升高。
低位發熱量Qar.net低于設計值時,燃料消耗量增加。對直吹式制粉系統,磨煤機出力有可能要超出力運行,一次風量增加,煤粉變粗。一次風速的增大和煤粉變粗都會對著火、燃燒產生不利影響。
2)煤粉細度:
煤粉越細,單位質量的煤粉表面積越大,揮發分易析出,著火及燃燒反應速度快,飛灰可燃物含量降低、燃燒效率提高。
3)鍋爐氧量:
在一定的變化范圍內,鍋爐氧量增加,過量空氣系數增加,由于供氧充分、爐內氣流混合擾動增強,鍋爐燃燒效率提高,飛灰可燃物含量降低,使得固體未完全燃燒熱損失減少。
4)一、二次風的影響:
一、二次風的配合特性也是影響鍋爐燃燒的重要因素。二次風過早混入一次風不利于著火,使著火熱量增加、著火推遲;如果二次風的過遲混入,又會使著火后的煤粉得不到燃燒所需的氧氣的及時補充,同樣影響燃燒效率。對于旋流燃燒器,各個燃燒器射流之間的相互配合作用遠不及四角切圓直流燃燒方式,因此一、二次風的配合問題更為重要,需要現場進行單只旋流燃燒器燃燒調整試驗來確定.
一次風:一次風率(一次風量占鍋爐總風量的百分比)過大,為達到煤粉氣流著火所需要的熱量增加,著火推遲;一次風率過小,煤粉燃燒之初氧量不足,揮發分析出時不能完全燃燒也會影響著火速度。一次風速過大,著火距離延長,燃燒器出口附近煙溫低,著火困難,另外一次風中大煤粉顆??赡芤蚱鋭幽艽蠖┻^燃燒區不能燃燼,使固體不完全燃燒熱損失增大。一次風速過低,一次風氣流剛性差,很容易偏轉和貼墻,而且卷吸高溫煙氣的能力也差,對低揮發分的煤種將會影響著火與燃燒;對于高揮發分的煤種,著火將會太靠近燃燒器出口,從而引起噴嘴燒損。
二次風:二次風各層之間的分配方式對煤粉燃燒有直接的影響。二次風必須保持一定的動量,使之能在一次風風粉著火以后及時穿透到一次風內部;否則由于補氧不及時,將會影響到燃燒,造成燃燒效率降低,飛灰可燃物含量增大。上層二次風能壓住火焰,不使其過分上飄,是控制爐膛火焰中心位置和煤粉燃盡的主要風源;中部二次風則是為煤粉燃燒提供的主要的空氣量;下部二次風則可以防止煤粉離析、火焰不至于下沖冷灰斗而使得灰渣可燃物含量增加。
燃燼風是鍋爐二次風的一部分,主要是在低NOx燃燒技術中控制煙氣中NOx的生成量。過燃風風量增加,使燃燒過程推遲,爐膛火焰中心位置相對提高,會使飛灰可燃物含量增加。
5)燃燒器傾角:
調整燃燒器上傾角過大,會引起鍋爐飛灰可燃物含量增加;若燃燒器下傾角過大,則可能引起火焰沖刷冷灰斗,導致結渣,也會使灰渣可燃物增加。
6)負荷率:
排煙熱損失
排煙熱損失主要是根據鍋爐實際排煙溫度與設計排煙溫度的差別大小進行判斷。排煙溫度越低,排煙熱損失越小,一般情況下300MW燃煤機組鍋爐排煙溫度每升高10℃,影響機組供電煤耗升高1.5g/(kW.h)左右。降低鍋爐排煙溫度可以直接提高鍋爐的熱效率。但如果排煙溫度過低,達到煙氣露點溫度,則煙氣中的二氧化硫就會凝結在空氣預熱器的壁面上,形成低溫腐蝕。燃用含硫量多的燃料時,這種低溫腐蝕更加劇烈。因此,排煙溫度的高低應通過技術經濟比較確定。
影響排煙熱損失的因素如下:
1)燃燒器運行方式:
主要是通過爐膛火焰中心位置的相對變化來實現火焰中心位置上移,鍋爐出口煙氣溫度升高,在鍋爐對流受熱面吸熱一定的前提下,鍋排煙溫度升高。對多層燃燒器,投上層燃燒器,爐膛火焰中心位置上移。增加上層燃燒器出力,爐膛火焰中心位置上移。適當改變層間配風工況,也可改變爐膛火焰中心位置。
2)鍋爐送風量:
主要是通過影響燃燒和換熱體現。鍋爐風量增大,一方面鍋爐輻射、對流換熱比例發生變化,在入爐總熱量不變的情況下,輻射總熱量減少、對流總熱量增加,使更多的熱量交換由爐膛轉移到對流煙道中,鍋爐排煙溫度升高;另一方面同時通過預熱器受熱面的風量增加,預熱器受熱面傳熱量增加,鍋爐排煙溫度降低,鍋爐排煙溫度的變化是兩方面綜合作用的結果。但鍋爐風量大,排煙煙氣體積增大,同時鍋爐引風機、送風機耗電量增大。所以鍋爐送風量的大小一般要對鍋爐排煙熱損失、煤粉燃燒效率以及引風機、送風機耗電量的綜合因素來考慮
3)鍋爐漏風:
鍋爐漏風主要由鍋爐本體漏風、制粉系統漏風以及空氣預熱器漏風等組成,其中鍋爐本體漏風、制粉系統漏風影響鍋爐爐膛出口過??諝庀禂?,對鍋爐燃燒和排煙溫度都有一定影響。
4)受熱面玷污情況:
水冷壁結渣,爐膛輻射換熱量和水冷壁吸熱量減少,爐膛出口煙氣溫度升高,鍋爐排煙溫度升高。對流受熱面積灰,熱阻增加,傳熱量減少,各段煙溫升高,鍋爐排煙溫度升高。低溫對流受熱面堵灰,對流受熱面傳熱量減少,各段煙溫高,鍋爐排煙溫度升高;同時各對流受熱面煙氣側阻力增加,引風機耗電率增加。
5)送風溫度:
當環境溫度升高或需要暖風器投入運行時,送風溫度高于設計值。會減少空氣預熱器的傳熱溫差,降低空氣預熱器的傳熱量,鍋爐排煙溫度升高。
6)制粉系統運行方式:
制粉系統熱風利用量大,則通過空氣預熱器的空氣量多,鍋爐排煙溫度降低。所以保持制粉系統最佳干燥出力,不僅是提高制粉系統運行經濟性的需要,同時也是降低鍋爐排煙溫度的要求。
7)給水溫度:
給水溫度降低,會使鍋爐省煤器傳熱溫差大、吸熱量增大,在鍋爐燃料量不變的情況下鍋爐排煙溫度降低;但同時省煤器出口水溫度降低,鍋爐蒸發受熱面所需的熱量增加,為保持鍋爐蒸發量不變,就需要相應地增加燃料量,使鍋爐各部分煙氣溫度回升。這樣鍋爐排煙溫度同時受給水溫度下降與燃料量增加兩方面因素的影響。一般情況下,在機組負荷不變的情況下,給水溫度降低鍋爐排煙溫度將會降低。但這將降低汽輪機循環熱效率,是不足取的。
8)煤質:
煤質對鍋爐排煙溫度的影響主要通過水分、揮發分、灰分、發熱量來體現。水分、灰分增大,揮發分降低,都會使燃料著火晚、燃燒和燃燼過程推遲,爐膛火焰中心位置上移;發熱量降低,則會使燃料量增加,相應煙氣量增加,爐膛火焰中心位置提高,同時也使對流受熱面傳熱也增大;在鍋爐對流受熱面吸熱一定的前提下,鍋爐排煙溫度升。
9)煤粉細度:
煤粉過粗,燃盡時間延長,火焰中心上移,鍋爐排煙溫度升高;煤粉過細,燃燒提前,火焰中心下降,對汽溫調整產生影響,同時也增加了制粉系統電耗。
機組負荷:機組負荷降低,鍋爐排煙溫度相應降低。
10)對流受熱面面積:
個別機組由于處理"四管泄漏"采取的堵管措施,會造成過熱器、再熱器以及省煤器傳熱面積減少,也會導致鍋爐排煙溫度升高。
固體不完全燃燒損失
固體不完全燃燒損失主要是指飛灰可燃物和爐渣可燃物所造成的損失。飛灰可燃物主要是指鍋爐飛灰中可燃物含量占總灰量的百分比,它是反映鍋爐燃燒效率的一項指標,降低飛灰可燃物含量可以提高鍋爐熱效率。爐渣可燃物主要是指鍋爐爐渣可燃物含量占灰總灰量的百分比。對于電站煤粉鍋爐一般飛灰占總灰量的90%份額,爐渣占總灰量的10%份額(注意到這點就會知道為何飛灰含炭量稍為升高一點對鍋爐效率的影響要比爐渣含炭量等量變化要大)。
1)煤質:
燃煤揮發分高,著火溫度低、著火距離近,燃燼程度高,飛灰可燃物含量低。揮發分低,鍋爐燃燒效率與燃燒穩定性都有可能下降,飛灰可燃物含量升高。
灰分高,著火溫度高、著火推遲,爐膛溫度降低,燃燼程度變差,飛灰可燃物含量。
水分高,由于水汽化吸收熱量,使鍋爐爐膛溫度降低,著火困難,燃燒推遲使飛灰可燃物含量升高。
低位發熱量Qar.net低于設計值時,燃料消耗量增加。對直吹式制粉系統,磨煤機出力有可能要超出力運行,一次風量增加,煤粉變粗。一次風速的增大和煤粉變粗都會對著火、燃燒產生不利影響。
2)煤粉細度:
煤粉越細,單位質量的煤粉表面積越大,揮發分易析出,著火及燃燒反應速度快,飛灰可燃物含量降低、燃燒效率提高。
3)鍋爐氧量:
在一定的變化范圍內,鍋爐氧量增加,過量空氣系數增加,由于供氧充分、爐內氣流混合擾動增強,鍋爐燃燒效率提高,飛灰可燃物含量降低,使得固體未完全燃燒熱損失減少。
4)一、二次風的影響:
一、二次風的配合特性也是影響鍋爐燃燒的重要因素。二次風過早混入一次風不利于著火,使著火熱量增加、著火推遲;如果二次風的過遲混入,又會使著火后的煤粉得不到燃燒所需的氧氣的及時補充,同樣影響燃燒效率。對于旋流燃燒器,各個燃燒器射流之間的相互配合作用遠不及四角切圓直流燃燒方式,因此一、二次風的配合問題更為重要,需要現場進行單只旋流燃燒器燃燒調整試驗來確定.
一次風:一次風率(一次風量占鍋爐總風量的百分比)過大,為達到煤粉氣流著火所需要的熱量增加,著火推遲;一次風率過小,煤粉燃燒之初氧量不足,揮發分析出時不能完全燃燒也會影響著火速度。一次風速過大,著火距離延長,燃燒器出口附近煙溫低,著火困難,另外一次風中大煤粉顆??赡芤蚱鋭幽艽蠖┻^燃燒區不能燃燼,使固體不完全燃燒熱損失增大。一次風速過低,一次風氣流剛性差,很容易偏轉和貼墻,而且卷吸高溫煙氣的能力也差,對低揮發分的煤種將會影響著火與燃燒;對于高揮發分的煤種,著火將會太靠近燃燒器出口,從而引起噴嘴燒損。
二次風:二次風各層之間的分配方式對煤粉燃燒有直接的影響。二次風必須保持一定的動量,使之能在一次風風粉著火以后及時穿透到一次風內部;否則由于補氧不及時,將會影響到燃燒,造成燃燒效率降低,飛灰可燃物含量增大。上層二次風能壓住火焰,不使其過分上飄,是控制爐膛火焰中心位置和煤粉燃盡的主要風源;中部二次風則是為煤粉燃燒提供的主要的空氣量;下部二次風則可以防止煤粉離析、火焰不至于下沖冷灰斗而使得灰渣可燃物含量增加。
燃燼風是鍋爐二次風的一部分,主要是在低NOx燃燒技術中控制煙氣中NOx的生成量。過燃風風量增加,使燃燒過程推遲,爐膛火焰中心位置相對提高,會使飛灰可燃物含量增加。
5)燃燒器傾角:
調整燃燒器上傾角過大,會引起鍋爐飛灰可燃物含量增加;若燃燒器下傾角過大,則可能引起火焰沖刷冷灰斗,導致結渣,也會使灰渣可燃物增加。
6)負荷率:
鍋爐負荷增加,爐膛溫度升高,飛灰可燃物含量降低,有利于提高鍋爐燃燒效率。
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