锅炉是国民经济发展中重要的热能来源, 为冶金、电力、食品、化工等行业和工业、民用供应了大量热能, 可它所消耗的煤炭量已超过建材、钢铁、石化等行业, 跃居国内能源消耗排放第二, 带来了严重的污染和能源消耗问题。而目前大多数锅炉企业都专注于对锅炉本体进行设计, 忽视了对燃烧设备的探究, 使得减排、环保、调节及检测等均有很大程度的落后, 因此在锅炉的燃烧、热传递、废气处理、水处理及回收预热等方面, 和发达国家相对已大大滞后, 在能源消耗方面却比其他发达国家高了很多。
对于锅炉定型产品能效测试和运行工况详细能效测试:
(1) 应用正平衡法对电加热锅炉、下饲式锅炉及手烧锅炉进行测试; (2) 用反平衡法对额定蒸发量 (额定热功率) 不小于20t/h (14MW) 的锅炉进行测试; (3) 同时, 测试中采用正反平衡法对其余锅炉进行测试。注:锅炉热效率可以通过计算各种热损失来间接确定, 就是热效率的反平衡测量法, 计算方法为:
式中:q2为排烟热损失;q3为气体未完全燃烧热损失;q4为固体未完全燃烧热损失;q5为散热损失;q6为灰渣物理热损失[1]。对于运行工况简单能效测试采用反平衡法进行测试。
通过分析工业锅炉的热效率可以知道, 对锅炉热效率产生影响的主要是以下因素:灰渣物理热损失;固体未完全燃烧热损失;气体未完全燃烧热损失;排烟热损失;散热损失等。在实际运行中, 可以对锅炉热效率损失的问题进一步完善和改进。
大部分锅炉操作员在实际操作中都没有考虑设备的实际特性, 依据个人的经验工作。而事实证明, 锅炉效率会受到锅炉排烟温度高低的直接影响。要想排烟温度控制在经济合理的水平下运行, 主要需要平衡好排烟温度和送风量之间的关系, 就是要将过量空气系数控制好。如果炉内有着过小或过大的空气系数α, 锅炉效率都会降低。通常情况下, 空气系数α增加排烟热损失也会随之增大, 然而空气系数α降低机械、气体不完全燃烧产生的热损失随之降低。只有空气系数α太大, 炉内燃料停留时间减短, 炉温大幅降低时例外。针对排烟热损失, 最佳的过量空气系数是气体、固体不完全燃烧热损失之和为最小的值, 这个数值使得锅炉的燃烧效率较高。加强锅炉吹灰和增大氧气浓度等措施, 可以有效减低锅炉运行时受热面积灰、炉膛结焦带来的温度升高的问题, 使得排烟温度显著降低。锅炉效率在排烟温度每降100℃时就会提升1%, 当锅炉的某些受热面上积灰、结垢及结渣时, 就会降低受热面和烟气部分的传热量, 就会提升锅炉的排烟温度[2]。所以, 必须要经常清洁受热面, 才能使得锅炉的经济运行得以保证。
工业锅炉有不同的燃煤来源, 存在煤类太多、煤质较差的问题, 所以煤的颗粒及燃用热值等指标也不一样, 给锅炉固体未完全燃烧带来影响, 与锅炉设计的煤种要求不相符, 使得锅炉热效率降低。劣质煤有着低挥发份、高灰份及发热量低的缺点, 在燃烧此类煤时, 应把一次风量减小, 将一次风温升高, 尽量使得火焰中心降低, 让排烟温度及炉膛出口温度降低, 使锅炉效率进一步提高, 所以要尽量选择适合锅炉设计的煤类品种, 当改变了煤的品种后, 锅炉的燃烧状况也会随之发生变化。锅炉设计煤种的要求无法被满足时, 煤层的厚度和风煤配比应根据燃煤性质进行调整, 煤炭的颗粒细度需控制好, 才能使得着火燃烧的速度加快, 使得炉内燃烧增强;当煤炭燃烧时间延长后, 煤炭的完全燃烧才能得以保证。二次回风系统也可以加以采用, 这样不仅能够充分燃烧燃料, 还能使炉内的温度降低, 让炉内受热的利用率提升, 采用该系统可以让锅炉的热效率提升5%至10%, 大大节省了能源[3]。
很多在用锅炉都处在低负荷的运行状态的主要原因是:第一, 设计院和用户在选用锅炉时, 考虑到今后的发展需要, 或者过度强调满足最大负荷等因素, 所选锅炉的容量和台数往往超过实际需求很多, 造成系统能力配置冗余较大, 实际运行中各单机设备又长期处于低负荷状态, 运行效率偏低, 对锅炉设备的设计选型不合理。第二, 对输送管道 (热水管道、蒸汽) 及热交换器、热水箱等锅炉房内设备的保温工作不够完善, 对锅炉房的管理不够规范, 使得周围空气的散热增大, 使得能源消耗进一步增加。第三, 锅炉在运行一段时间后, 烟道上、炉膛内和其他部位都会有烟灰粘附, 与水垢类似, 烟灰也有着较差的导热性, 会使热效率降低, 能耗增加, 所以维护人员应定期对锅炉水垢及受热面上的烟灰进行清除。第四, 管理人员和操作人员能力不足, 应加强培训和教育锅炉节能知识, 规范其锅炉的操作, 维护及保养, 对能源要节约使用, 让锅炉的热效率最大化。
总而言之, 锅炉产业随着我国经济提升得到了快速发展, 然而目前能源短缺消耗大的情况, 使得工业锅炉的质量控制工作势在必行, 研究怎样提高在用工业锅炉能效测试中的热效率问题, 提出有效的措施, 降低锅炉热损失, 使得锅炉热效率进一步提升, 从而让工业锅炉运行更为高效。
摘要：本文简单介绍了工业锅炉能效现状, 对在用工业锅炉能效测试方法进行了概述, 并就锅炉热效率有关问题及提高锅炉热效率措施展开探讨, 以供同仁参考。
关键词：锅炉能效测试,测试质量,控制措施
[1] 浦一梅.锅炉能效测试中检测质量的控制[J].科技展望, 2015, (03) .
[2] 陈晓梅.研究锅炉能效测试的必要性及检测质量控制[J].能源与节能, 2014, (03) .
[3] 马骏.锅炉能效测试中检测质量的控制[J].中国新技术新产品, 2016, (08) .
