注汽锅炉排烟热损失原因分析及处理措施

迟宇

注汽锅炉的热损失当中,排烟损失是最大的一项,一般占到7~8%,第二是机械不完全燃烧损失占到1~2%,而化学不完全燃烧损失、散热损失、灰渣物理显热损失只占很少份额。所以在研究锅炉经济性时应重点控制排烟损失和机械不完全燃烧损失,而影响排烟损失的主要是排烟量(用排烟氧量来标志大小)和排烟温度,影响机械不完全燃烧损失的主要是飞灰可燃物含量,这三个指标是研究锅炉效率最应注意的。

注汽锅炉;排烟损失;机械不完全热损失

我所在单位的注汽锅炉由于长期运行设备老化或因其它原因造成热效率逐渐降低,使运行成本增加,并给锅炉的安全运行带来一定的危害,通过对影响锅炉热效率各种因素的分析对比,发现排烟热损失在锅炉各项热损失中所占比例最大。一般情况下,排烟温度每升高15℃,排烟损失约增加1%,同时也对锅炉的安全运行构成威胁。

1.排烟温度高的原因

在理论分析与总结现场经验的基础上,对排烟温度升高的原因进行了总结,其主要原因有以下几个方面:

炉膛系统漏风;过剩空气量大;受热面积灰;对流段入口水温高;燃料温度低;受热面布置原因。

2.排烟温度高的原因分析及解决措施

A.漏风

分析。漏风是指炉膛及烟道漏风,是排烟温度升高的主要原因之一,是与运行管理、检修以及设备结构有关的问题。

措施。大修、小修中锅炉本体采用密封比较好的门、孔结构。经验表明,这一措施可降低排烟温度约2~3℃。

B.过剩空气量大

分析。实际运行中,进入炉膛的空气量往往大于燃料完全燃烧的理论空气量,为防止烟道冒黑烟,风门开度偏大,从而导致排烟量过大,排烟温度升高。

措施。设计合理的燃料空气比例,并测量烟气中的含氧量,防止实际运行中过剩空气量偏大。但空气量也不能过低,否则会导致火焰软散,热效率低,因此,要根据原始设计及设备的具体状况来决定燃料空气配比比例。

C.受热面积灰

分析。受热面积灰指锅炉受热面积灰、结焦,锅炉受热面积灰将使受热面传热系数降低,锅炉吸热量降低,烟气放热量减少,从而导致排烟温度升高。

措施。运行中加强锅炉吹灰,适当缩短吹灰间隔;及时调整燃烧,防止冒黑烟,保持各受热面的清洁,控制炉膛压力0.5KP以下。

D.对流段入口水温高

由于给水预热器旁通阀开度控制不当,或在夏季锅炉给水预热器入口水温度高,导致对流段入口水温升高,给水在对流段吸收的热量少,从而使排烟温度升高。但如果对流段入口给水温度控制过低,低于烟气的露点温度,会在对流段翅片管发生低温腐蚀,所以要根据环境温度变化的规律,及时调整对流段入口水温,一般控制在116~138℃。

E.燃油温度低

燃油温度低,会引起火焰燃烧不良,造成排烟温度升高,适当的提高燃油温度,可以解决这一问题,试验证明,燃油温度由75℃提高至80℃后,排烟温度可降低3~4℃,但燃油温度不易过高以防止挥发成分爆燃。

F.受热面布置原因

由于锅炉设计时受热面布置不合理,或者是由于结构不佳造成受热面吸热不足,导致烟温偏高,这需要重新设计计算。

3.通过设备改进,运用先进技术降低排烟热损失,提高锅炉热效率,提高锅炉运行安全性

在实践中总结的经验及实际测试的结果表明,合理的配风及良好的雾化对降低排烟温度起着重要的作用。

A.设计、调试“燃烧自动跟踪系统”改善配风

配风的关键在于空气量合适以及空气与燃料的混合要充分。空气量合适与否,最好是通过烟气成分分析来判断,但一般锅炉都没有这样的设备,因此都通过火焰的颜色或者烟气的颜色判断,火焰明亮表明空气量适合,若火焰颜色暗淡则表明空气量不足,颜色发白则表明空气过量。当然这些只能通过操作经验来判断了。如果控制不当,燃烧效率就会受到严重的影响。

我单位的注汽锅炉均使用北美燃烧器,在燃烧控制方式上采用原锅炉配套的风门调节方式,不能自动跟踪分析锅炉烟气变化,锅炉燃烧受各种参数变化影响较大,如果未及时调整燃烧参数,导致燃烧器瓦口严重结焦,容易发生二次燃烧等严重事故。针对这一情况,在作业区技术部门的帮助指导下,设计并调试“燃烧自动跟踪系统”。如图1所示:

安装在烟道内的氧化锆氧含量分析仪将数据传送到锅炉控制主机,经过PID调节程序的内部运算,输出一个变量控制信号,传递给风机变频,通过这种闭环控制系统,动态调节风机频率,改变进入炉膛的空气量,使燃料空气比例保持在最佳状态,从而达到稳定、经济控制锅炉燃烧的目的。

通过在现场实际应用,收到了很好的效果。由于采用PID运算控制,提高了其控制精度,提高了锅炉的燃烧效率。该项目在我中心站的两台锅炉实施,锅炉平均烟温由243.6℃下降到227.1℃,下降了16.5℃,由理论数据得出,锅炉烟温每降低15℃,锅炉热效率提高1%。即锅炉热效率提高1.1%。利用KM900烟气分析仪测试,实测锅炉的平均热效率由81.93%提高到83.24%,提高了1.31%,节能效果明显,锅炉运行稳定性也有了较大的提高。

B.设计调试“雾化自动跟踪系统”确保良好的雾化

良好的雾化可以增加燃料表面积提高燃烧速度,不完全燃烧往往是滴状燃料内部无法参加燃烧的结果,因此,理论上说滴状燃料直径越小,对提高完全燃烧率越有利。

我单位注汽锅炉在雾化控制上采用原锅炉配套的气动薄膜调节阀,由于使用期限较长,阀体、阀芯腐蚀磨损严重,不能自动跟踪控制雾化压力,锅炉燃烧受雾化压力影响较大,雾化效果差,严重影响锅炉高效、稳定运行。通过与作业区技术组结合,设计并调试“雾化自动跟踪系统”。如图2所示:

通过压力变送器采集压力信号,传送到PID调节仪,经过PID调节仪的内部运算,输出一个4-20mA的电流控制信号,传递给雾化电动阀,通过这种闭环控制系统,准确的调节雾化电动阀的开度,从而达到稳定控制雾化压力的目的。

在该项目实施过程中,我们有针对性地录取了设备运行相关参数,并且利用KM900烟气分析仪对锅炉的烟气进行测试,通过对比分析锅炉各项参数,计算出锅炉燃油单耗变化量,由此计算出项目实施后节能效果。该项目实施后,锅炉平均烟温由237.8℃下降到219.2℃,下降了18.6℃,由理论数据得出,锅炉烟温每降低15℃,锅炉热效率提高1%。即锅炉热效率提高1.24%。利用KM900烟气分析仪测试,实测锅炉的平均热效率由81.16%提高到82.78%,提高了1.62%,节能效果明显。通过对锅炉雾化系统自动控制方式的改进,使现场的安全技术水平有了进一步的提高,运行参数平稳,岗位操作人员劳动强度大幅度降低,重要的一点消除了雾化控制系统的安全隐患,防止事故的发生。

通过对排烟温度升高的各种原因进行了分析,找到了几点引起排烟温度升高的因素,并提出了一些简单可行的措施和方案,为锅炉设计和设备改造治理、降低排烟温度,提高锅炉热效率提供参考。

[1]张永照,陈听宽.工业锅炉.北京:机械工业出版社,1985

[2]徐东.注汽系统热效率.石油钻采工艺,2003