优化电厂锅炉效率的策略分析 |
| 2012-06-14 15:02 作者：赵艳峰 位金栓 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑：GuiGu 【搜索试试】
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摘要：在中国的广袤面积上，一共13亿人，在这个地域差异明显的地方，电力一直都是一个热门话题。而在电厂中，以水电厂居多，但在东南部地区还存在数量巨大的火电厂，在以煤炭为主要燃料的这些电厂中，自然而然地就考虑到其中包括的燃烧效率问题。在现今的电厂中，锅炉的效率问题已经摆在桌面上，亟待解决。
关键词：锅炉；效率；热损失；再利用
中图分类号：X933文献标识码：A文章编号：1671—7597（2012）0420
【《硅谷》杂志2012年4月刊文】工业锅炉在我国的利用范围较广。我国工业锅炉每年用煤量约占全国煤年产量的三分之一，而热效率一般都比较低。热效率是锅炉的综合指标，体现了锅炉作为一个能源转换设备的综合性能。我国工业锅炉设计效率为72%-80%，平均运行效率仅为60%-65%，比国外先进水平低15-20个百分点。而在工业锅炉中，电厂锅炉又占有相当一部分的比重。而本文就现今大部分的电厂锅炉的利用率，特别是燃烧热效率低下展开讨论，在优化其效率的问题上找到好的策略。
1原因
在探讨解决方案前，先分析一下导致我国电厂锅炉效率低下的原因：
1）燃料的方面存在很大的问题。在我国现今的电厂运转过程中，随着煤炭价格的攀升，锅炉用的煤大都是原产煤，没有设置统一的标准，各种规格的煤炭均可使用，这样就使得炉渣的含碳量达到了20%甚至更多，使燃料的燃烧率大大降低了。比如现在大部分工厂在使用的含硫煤，既污染环境又大大阻碍效率的提高。
2）锅炉本身的问题也是一个重要的原因。在投资上出要低投入的要求使得大部分锅炉存在炉膛容积小，而使散热不均而使其温度偏高，炉壁漏风，炉腔中结渣。国内的锅炉大都是用的不太先进的机器，所以直接使得效率的大大降低。
3）炉工的操作技术存在问题。在乡镇一级的电厂中，聘请的工人大都凭靠经验主义操作机器，缺乏必要的文化素养，也没有进行集中培训，并且管理过程中叶没有统一标准，使得每次换班之后锅炉的负荷不同，变化很大，是机器磨损，还导致燃料的浪费。再者，维修工在中国是个大问题，明显存在供不应求的状况，所以在锅炉的小问题上，人们往往选择视而不见，导致很大的浪费，使得效率直接下降。
而热损失表现在：①排烟热损失。顾名思义，排烟即是指在燃料燃烧是产生的大量固体小颗粒，这些固体小颗粒不仅是燃料的损失的一大途径，并且在通过烟囱排出的过程中带走大量的热，直接关系到热效率的大小。排烟温度高主要是由燃料本身颗粒大小有关，在形成小颗粒的过程中，吸附的热并不会很快散去，而是在空气中被冷却了，并且还有漏风口的间隙散热使得热效率又降低。还有空气中的风，使得热被带出后快速散去，温度降低，造成的内外温差使得热量进一步损失。②锅炉表面热损失。由于锅炉的材料考虑到成本问题，所采用的材料并不是严格的高质量的绝热材料，特别是在年久失修之后，表面的材料脱落使得热损失增加迅速。③灰渣的热处理的损失。在燃料燃烧之后产生的废渣，一般都是运用物理方法进行的处理，所以在他们分子内部存在的热不会得到开发利用，而是当作废物处理掉了。
还存在一下两种热损失。①化学不完全燃烧的热损失。煤炭的燃烧就是一个碳与空气中的氧发生的化学反应。而化学反应是有限度的，不可能使反应达到100%。特别是在锅炉的供氧达不到要求的前提下，而使得很多直接生成了一氧化碳而不是二氧化碳就排除空气，在通空气的过程中，要求的不同将会是热损失不可避免。②机械的不完全燃烧。机械的不完全燃烧就直接跟燃料有关，由于燃料中含有水分，在含水量达到一定的量的时候，没有将燃料燃烧的时候就已经生成水煤气了，也有可能导致颗粒大的碳不能完全燃尽。还有煤层太厚，使得短时间内燃不透，使得对于空气比例的要求变高，使得难度加大。
2面对这些问题的策略
面对以上的问题，直接对症下药才是好的。针对于在燃料方面的问题。首先我们要看到煤炭的质量提高的过程中，虽然是在成本上有所提高，但是在其产出上也有所提高，并且如果采用高质量，高纯度的燃料，可以在环境上得到收益。所以首先就是在原料的选择上要有一个规范的标准，严格按照这个规格进行选择，使得在第一关卡上就避免问题的出现。然后就是在操作员工培训的问题上，操作人员直接关系到效率是否能够得到提高，所以电力局和电厂的有关部门应该以予重视，经过严格的培训，并且可以考虑大学生中选择人才。具有专业素养，在操作过程中能够依据实际问题的不同而当场变动方法是十分重要的。而后就是锅炉的本身问题，我们可以在选材上下功夫，选择价格合适性价比高的材料来制作锅炉，在与国际接轨的过程中，与技术成熟的国家合作，借鉴好的技术，使得材料上，特别是绝热材料上采用尽可能寿命长的，这样可以增加维修周期。再者就是维修问题，每个电厂都应该成立一个纪律严明的维修部门，使得机器一旦出现问题的情况下，在第一时间就有人去维修。
管道的布置上要有进一步的改进。汽水管道、煤气管道和风烟管道的弯头和阀门可增大管道中流体流动的阻力。这些阀门的设立就是为了使燃料和进风口的比例能够得到合适的调节，所以在这些管道的布置上尽可能避免弯管接头的使用，在弯管处气体会有压力，这样产生的阻力使得流体的流速减慢，而这关系到空气和燃料的配比，就算采用也要采用曲率半径大的弯管，使得在阀门不需要完全打开的情况下也使得燃烧地尽可能充分。
再者就是热损失。关于排烟热损失，一般排烟温度每升高15℃，排烟热损失将上升1%。而排烟时固体小颗粒的温度有这几个因素决定，一个是锅炉的受热面积，锅炉的受热面积越大，表示与固体小颗粒的接触面越大，这样烟的温度就越低。所以在设计锅炉的形状的时候要考虑到这个因素，比如使锅炉中的水冷管的长度加长或者使其弯曲度增加，还有使得锅炉形状偏向椭圆或圆形。还有就是废垢的问题，像水垢一样，它增加了锅炉的厚度，阻止了热交换，所以要定期清洗避免其减小面积。而关于表面热损失，这就关系大上诉中的绝热材料及其维修工作的进行，对于大型的电厂，可以采用进口的材料或新型材料，再用的传统材料的情况下，可以保持修缮的顺利进行。灰渣的处理，其实可以进行二次利用，比如在一些专门的机器中，就可以重复利用这些还含有大量能源的材料进行生产活动，产生的热量又可以再用于电厂的一些设备。
对于化学不完全反应的对策，关键是平衡移动的问题，在燃料燃烧的过程中要及时将产物移出反应器，在炉膛的氧量上也要有一个严格的比例，这样就可以使得燃料在过剩的氧气中充分反应，使得利用率大幅提高。在化学反应的问题上，就是要注意其反应的要求和最佳条件，可以考虑可逆热机的运用原理。机械的不完全燃烧，这就是燃烧前的准备工作，要充分保证煤炭的厚度，在投入燃料的监控过程中，要设立标准，对应不同的型号的锅炉厚度应该不一样，在进风比例上也有要求。太大的颗粒煤炭要被剔除，进行加工成为标准范围内的颗粒之后才能够很好地燃烧。在燃料的投入的管道中可以设有多种的筛选装置，达到合格标准。火焰在炉膛中的位置也是个重要的因素，可通过调节各层热风阀的开度进行调节。可以应用于产生高温的蒸汽时，减少温水的使用上采用，使燃料的路线变长，空间变大，燃烧变充分，降低负荷，使得效率显著提高。
3总结
在我国的电厂中，总是存在锅炉效率低下的问题，由于远远低于国际标准因而要受到重视。特别是在火电厂对于民生的重要地位上，我们一定要看到必要性。通过通篇的讨论，在其产生原因上归结为设备问题和燃料问题还有内部人员问题。而相对应的有一系列的相关措施，这些措施有些已经在应用过程中。对于效率问题，通过不独断的发展，在近期内应该可以取得突破。只有真正地做到科学合理地进行使用和研究还有保护，才能使其更加地先进，效率更高。
参考文献：
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[4]张勇胜、马晓斌、刘永刚，锅炉热效率测试的不确定度分析[J].热力发电，2008（01）.
[5]王薇，提高燃煤锅炉热效率方法探讨[J].科技创新导报，2008（26）.
作者简介：
赵艳峰（1979-），男，汉族，河南郑州人，本科，研究方向：电厂汽轮机，锅炉经济安全运行；位金栓（1982-），男，汉族，河南郑州人，本科，研究方向：电厂汽轮机，锅炉经济运行。（注：本文版权归作者本人和硅谷杂志所有，禁止他人未经授权转载） |
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