注汽锅炉热效率影响因素与对策研究

注汽锅炉热效率影响因素与对策研究

苏海英

中石化胜利油田胜利采油一矿热采管理区苏海英

摘要：热效率就是锅炉输出的热量占燃料燃烧放出的热量的百分数。影响锅炉热效率的主要因素是排烟热损失、气体不完全燃烧热损失、炉体散热损失。其中排烟热损失是影响热效率的重要因素。通过对各项因素的分析，找出提高锅炉热效率的途径：降低排烟温度和过剩空气系数以降低排烟热焓；选用高效保温材料，提高辅射段、对流段、过渡段保温效果，降低炉体散热损失；调整合理的过剩空气系数，保证锅炉良好燃烧，降低气体不完全燃烧损失。

关键词：排烟；散热；气体不完全燃烧；热损失排烟温度；过剩空气系数；锅炉热效率1、锅炉热效率锅炉的热平衡是研究热量燃烧放出的热量在锅炉中的利用情况，有多少热量被有效利用，有多少热量变成了热损失及热损失产生的原因。注汽锅炉产生的高温高压蒸汽所需的热量来源于热量燃烧放出的热量，但是由于种种原因，炉膛中的燃料不可能完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能全部用来产生蒸汽，其中必有一部分热量损失掉。锅炉热平衡是以1Kg固体或液体燃料（1Nm3气体热量）为单位进行讨论的。1Kg燃料燃烧放出的热量、锅炉有效利用的热量和损失热量之间的关系式，即热平衡方程。锅炉热效率就是蒸汽吸收的热量占燃料燃烧放出热量的百分数。

2、锅炉各种热损失分析2.1排烟热损失排烟热损失是注汽锅炉的主要热损失。影响排烟热损失主要因素是排烟温度的高低和过剩空气系数的大小。锅炉排烟带有大量的热量，排烟温度越高，排烟体积越大，所带走的热量越多。由于锅炉使用时间的增加，加上清灰手段不完善，对流段翅片管腐蚀严重，翅片脱落、堵塞，导致翅片管的换热效率急剧下降。不仅如此，由于翅片管堵塞，烟道流通体积下降，增加量气体化学不完全燃烧损失。燃料燃烧所需的氧气都来自空气，单位数量的1Kg（1Nm3）完全燃烧所需的空气量称为理论空气量。空气中的氧与燃料中的可燃成分完全反应，烟气中没有自由氧存在。注汽锅炉实际运行中，由于燃烧器的原因，燃料与空气的混合程度不可能达到理想的程度。为了保证燃料完全燃烧，实际供给燃料燃烧的空气量Vk要比理论空气量Vo多些。实际供给燃料空气量与理论供给燃料空气量之比称为过剩空气系数。过剩空气系数一般为1.1-1.5之间，取决于燃料的种类、燃烧方式燃烧设备及运行条件。

2.2化学不完全燃烧热损失燃料燃烧时，燃料的可燃气体在炉膛燃烧，如果部分可燃气体没有燃尽就随烟气排走，这就造成了燃料的化学不完全燃烧损失。在送风量不足，燃料与空气没有充分混合，燃料在炉膛停留时间太短都是造成燃料化学不完全燃烧热损失的原因。

注汽锅炉由于油温低、雾化参数不合理、瓦口旋风片结礁是造成燃料化学不完全燃烧热损失的原因。注汽锅炉化学不完全燃烧热损失值一般在0.5%。

2.3炉体散热损失注汽锅炉长期温度约950℃，最高温度约在1150℃以下，保温厚度170-200mm，（以180mm厚度为例）环境温度12℃。

注汽锅炉运行过程中，对流段、辐射段、过渡段都处于室外，由于炉体表面温度一般在60-80℃，比环境温度要高很多，因此要向环境散热。散热过程对流和辐射传热同时存在。散热损失大小与炉体表面积、温度，风速、环境温度有关。

引入辐射换热表面传热系数，的定义及计算方法。实际工程技术问题中对流与辐射常常同时存在。这种对流与辐射同时存在的换热过程称为复合换热。对于复合换热，工程上为计算方便，常常采用把辐射换热量折合成对流换热量的处理方法。

复合传热表面传热系数DFh?h?hDh为对流换热系数，与保温层外径、风速有关。排烟热损失是影响注汽锅炉热效率的主要因素，其次是炉体散热损失，气体不完全燃烧损失。

3、提高锅炉的方法与途径3.1设计制造方面锅炉的换热面积要达到设计要求。优化对流段、辐射段结构。对流段要选用高效、耐腐蚀翅片管。因为排烟热损失占总热损失的85.3%。降低排烟温度是提高热效率的关键。对流段的换热效果和排烟温度密切相关。对流段要设有高效清灰装置。

由一台空气压缩机、一个储气罐单独供气。通过手动阀、电磁阀切换蒸汽空气吹灰。使对流段翅片管始终处于高换热效率，以降低排烟温度。

3.2保温3.2.1选用高效保温材料。选用导热系数低、耐高温的保温材料对锅炉对流段、辐射段、过渡段进行保温。纤维毯平铺折叠采用多层错缝施工，避免直通缝的出现，也克服了纤维毯因收缩造成的直通缝，因此结构整体性好，散热损失小。

3.2.2选用铝薄板密封。采用铝薄板密封能够起到阻气的作用。纤维属于多孔的保温材料，当炉内处于正压时，内衬的传热方式除了传导传热外，强制对流也成为主要传热方式。铝薄板的采用能够避免产生强制对流，因此能取得更好的保温效果。

3.2运行维护方面。要定期打开对流段侧板进行清灰，清楚翅片间的油灰颗粒。保证自动清灰装置完好并投入是用。对腐蚀堵塞严重的翅片管进行更换。在有天然气的情况下，尽量燃用天然气，因为燃用天然气很少积灰。要定期清除瓦口、旋风片上的油礁，油温达到设计要求，保证燃料燃烧良好，降低气体不完全燃烧损失。定期测试锅炉过剩空气系数，保证其数值在设计范围。

4结论影响注汽锅炉热效率的因素是排烟热损失、炉体散热损失、气体不完全燃烧损失，其中排烟热损失占热损失的85%左右，是影响锅炉热效率的重要因素。提高锅炉热效率的途径和方法是降低排烟温度和排烟体积，从而减少烟气携带的热量；提高保温效果，降低炉体表面散热损失；合理配风，燃烧良好，降低气体不完全燃烧损失。

参考文献：[1]《工程热力学》严加騄编著，高等教育出版社；[2]《传热学》杨世铭陶文铨编著，高等教育出版社；