降低锅炉热损失提高锅炉效率

初 旭

（中国石油大庆石化公司热电厂，黑龙江大庆 163000）

0 引言

采取各种技术手段提升锅炉热效率是永恒不变的话题，只有提升热效率，才能满足日益严格的排放要求，才能提高锅炉的经济指标。提高锅炉的热效率需要应用热平衡原理分析锅炉的燃烧与热损失，了解锅炉的运行状态，对影响热效率的因素进行优化，使各项因素向着提高锅炉热效率的方向转变，最终实现提升锅炉热效率的目的。

1 锅炉运行热效率的相关概述

1.1 锅炉热效率

锅炉的效率是指燃料燃烧总热量中锅炉有效利用热量所占的百分比。一般运用热平衡原理进行分析，全面分析热损失的组成成分，热损失减少了，有效利用的热量就增多了，锅炉热效率就得以提升。因此，提升锅炉热效率的有效办法就是降低锅炉的热损失，只有采取各种科学办法降低锅炉的热损失，才能促进锅炉热效率的提升，解决目前的能源矛盾。

1.2 热损失

本文涉及的热损失是指燃料燃烧产生的能量中没有被锅炉有效利用的那一部分热量。导致热量损失的原因较多，燃料燃烧不完全、高温烟气带走热量、灰渣损失、锅炉散热等因素都能导致热量的损失，其中又以燃烧不完全与高温烟气带走热量所造成的影响最大，能达到总热量的30%左右。因此，对造成锅炉热损失的因素进行分析，并采取有效措施是十分必要的。

2 降低热损失提高锅炉热效率控制因素

2.1 锅炉散热损失

锅炉在实际使用过程中，不可避免地与外部环境进行热量交换造成散热损失，锅炉散热量的多少与制造锅炉的材料密切相关，不同材料的保温性能有较大差异，只有对不同材料的保温性能进行深入分析，才能设计出更合理的锅炉布局，降低锅炉散热损失。燃料在锅炉内部燃烧，使锅炉内部的温度大大高于锅炉外部的温度，就与外部环境形成热传导，使用导热性差的材料对锅炉进行保温或提高锅炉的密闭性都能有效降低锅炉散热。现阶段，我国广泛使用的锅炉中，很多存在密封不良的情况，这对于提高我国锅炉的整体性能非常不利。

2.2 锅炉排放引起的热损失

在锅炉的运行过程中，随着烟气排放而散失的热量也是造成锅炉热损失的原因之一，必须对其加以控制。锅炉排放控制也是提高锅炉热效率的主要手段，应该根据锅炉的使用需求，选择合理的排放技术。随着烟气散发的热量会引起锅炉内部压力的变化，当锅炉内部充满煤粉或燃气时，通过燃料的燃烧产生热量，除有效做功的热量外，有一部分热量会留存在烟气或炉渣内，但锅炉的持续运行需要及时清除烟气和炉渣，以保障锅炉内的压力维持在一个安全的数值，不可避免会带走一部分热量，这应引起技术人员的重视。

2.3 燃料燃烧不充分造成的热损失

燃料的燃烧是一个复杂的化学过程，燃料的燃烧效果不仅取决于燃料自身的性质，还取决于燃烧条件。外部条件发生变化时，燃料的燃烧也会发生很大变化，所释放的热量有很大差距，研究锅炉热损失时，有必要研究燃料燃烧不完全这一因素。没有充分燃烧的煤粉随着烟气排放到大气中，会形成一定的热损失，锅炉内空气供给不足、燃料质量差或煤粉分布不均匀等也会造成燃烧不完全，这些未燃烧完全的燃料会随着烟气排放或炉渣清理而损失，降低锅炉的热效率。

3 提高锅炉运行热效率的重要措施

降低锅炉热损失才能提高锅炉的热效率，符合节能减排要求，必须对锅炉的运行进行分析，找到有效提高锅炉热效率的措施。在这一过程中要积极寻求理论支撑，从影响锅炉工作效率的各方面因素入手，有针对性地做出优化，才能真正提高锅炉的热效率，推动锅炉在各项生产中的应用。

3.1 降低排烟热损失

排烟热损失是锅炉热损失的主要组成部分，在锅炉的实际运行中，降低排烟热损失是有效提升锅炉热效率的方法之一，采取各种科学手段降低排烟热损失是提升锅炉热效率的首选途径，应当给予高度重视。降低排烟热损失应从以下3 个方面做起。

（1）控制排烟温度。在烟气排入大气之前尽量完成热量交换，在实际使用中严禁用户私自改造锅炉，以免造成锅炉密封性下降的问题。如果因锅炉密封不严而导致烟气泄漏，势必提升热量损失，要立即检查排烟系统存在的问题，并及时修复。

（2）提高热交换区的面积，控制热交换设备的导热系数。如果锅炉内部结渣现象严重，会大大降低换热表面的导热系数，使排烟温度升高，这时应及时清理炉渣，使换热设备的导热系数维持在优良的数值内。因此在锅炉实际运行中，应对锅炉的运行状态进行监控，及时处理影响热交换的问题。

（3）换热管结垢要及时清理。导致换热管结垢的因素有很多，锅炉内循环水的酸碱值不合适，水中含有的金属离子过多都能加速换热管结垢，因此要定期清理换热管污垢，维持换热管热交换效率在一定的数值内，使锅炉内的烟气能充分交换热量。对炉膛内的温度进行管理，送风不合理会影响锅炉内的燃烧，烟道漏风也能影响锅炉内的燃烧，要定期检查送风系统与烟道是否存在问题，实现对锅炉内燃烧状态的监测，保障炉膛内始终处于高效燃烧状态。

3.2 避免燃料燃烧不完全造成的热损失

燃料燃烧不完全是造成热损失的主要原因之一，燃料燃烧不完全将会产生更多的炉渣和烟尘，不仅加大了对环境的污染，也使炉膛内的燃烧环境变差。要避免燃料燃烧不完全的现象，就要对炉膛温度进行有效控制。一般炉膛出口温度应达到800 ℃以上，并且在燃烧过程中需要加入一定的水分，才能有效促进燃烧，使燃料燃烧更加完全。提高燃料与空气的混合程度，也能有效提高燃料的燃烧率。在锅炉的实际运行中，应采用更加科学的炉内结构来促进燃料的燃烧，并对燃烧状态进行科学监测，使送风量、吹煤量、排渣速度3 项指标相互适应，一旦指标匹配不好就会造成燃料燃烧不完全。

3.3 降低气体不完全燃烧的热损失

气体不完全燃烧就无法释放全部的热量，降低锅炉的热效率。在提升锅炉热效率优化设计时，必须考虑气体的燃烧率，采取积极手段提高气体的燃烧程度：①对空气量进行调节，使燃料与空气的混合状态达到最优，采取分层燃烧的方式，使炉膛内的燃烧更加完全；②采取有效措施延长烟气的停留时间，使气体有足够的时间完成燃烧；③对炉膛内的燃烧状态进行全方位的监控，准确测量锅炉散热量与水温，在锅炉外层采取有效的保温措施，从而全方位提升锅炉的热效率。

4 实例分析

4.1 吸收式热泵设计参数

某工程要求排烟温度超过60 ℃，其实际排烟温度可达70 ℃，排烟速度符合设计要求，基本符合溴化锂吸收式热泵的使用条件，因此可采用这种方式设计锅炉的热量回收装置，最终确定的设计指标为：制热量4000 kW，最终烟气温度28 ℃，整体冷却能力超过144 ℃。

4.2 换热量及热能转换率

热能转换效率是热泵的主要性能指标，也是热泵检验指标。为了达到需要的转换率，需计算出锅炉热交换总量与各分机构的热交换量，这里的热交换总量是指热泵最终有效转化的热量。在热泵两侧分别加入不同流体，在管壳热交换器中实现热量的交换，热量由烟气高温测向低温测交换介质传递，以实现热量的回收。最终冷凝器将回收的热量返回到锅炉水中，实现热量的完整循环。各换热机构的性能指标见表1、表2。

表1 冷凝器（管壳式换热器）性能数据

表2 蒸发器（管壳式换热器）性能数据

蒸发器一侧的水温大大高于管壳另一侧冷却介质的温度，从而诱导它们以较快的速度进行热量传递，实现热量交换的目的。循环水的热量被冷却介质吸收后，传递到热泵中，由热泵进行热量循环。冷凝器内的情况与之类似，管壳外的冷却剂流经热交换器时吸收锅炉水的热量，使水蒸气放出的热量产生相变，并且由锅炉水吸收这些热量，形成热量的完整循环。

5 结束语

锅炉热损失包含的因素很多，只有从影响锅炉热效率的因素出发，采取针对性的措施，才能有效提升锅炉的热效率。通过本文的论述可以看出，锅炉热效率不仅取决于燃料的燃烧程度，也取决于锅炉的运行状态。因此在提高锅炉热效率时，要从降低排烟热损失、避免燃料燃烧不完全造成的热损失、降低气体不完全燃烧的热损失等3 个方面出发，进行锅炉结构与设备的优化，提升锅炉管理水平，才能最大限度提升锅炉热效率，满足节能减排的要求。在未来一段时间内，相关企业应遵循热平衡原理，从锅炉运行的实际情况出发，有针对性地采取各种措施降低锅炉的热损失，对锅炉的运行进行全方位把控，才能真正提升我国锅炉运行水平，实现节能减排目标。