浅谈如何降低锅炉启动过程中耗能与炉率核算
合肥热电集团 薛仰峰
【摘 要】合肥天源热电有限公司共有4台75t/h中温、中压循环流化床蒸汽锅炉，分别是无锡锅炉厂UG-75/3.82-M41两台、济南锅炉厂YG-75/3.82-M1两台，主营蒸汽、电力，实行城市集中供热，目前主要为合肥市中、西区和高新技术开发区等范围内的政府、企业、宾馆、医院、写字楼、居民小区、浴场等终端热用户提供不同的需求和服务。
锅炉是（热）电厂的核心设备，是确保供热、发电一体的关键，同时锅炉也是耗能大户。因此减少锅炉各项损耗，不断研究、利用新技术解决其各项损耗成为各个热电联产企业的必经之路。
【关键词】锅炉 燃料 节能 应用 效率
一、前 言
近年来，世界能源紧张，发电成本价格一路攀升，而上网电价、热价增长有限，热电企业的利润空间越来越小，甚至造成亏损的局面。国家提出“节能减排”号召后，为了拓展生存空间，除了申请政府政策扶持外，主要靠热电企业内部开展“节能降耗、降低成本、提高效益”的活动，其中最有效的措施是降低锅炉启动过程中耗能和减少锅炉各种热损失。
锅炉是（热）电厂的主要设备，是确保供热的关键设备，同时也是耗能大户。受耐火材料及钢材应力等影响，75t/h循环流化床锅炉一般冷态启动时间需要4-5小时，所消耗的燃油、燃煤、电、水等原材料约1.5万元，对于不能实现滑参数启动的机组，该部分能耗作为锅炉的启动条件全部被损失掉了。因此，在不影响启动安全的情况下，只有尽量避免、减少影响锅炉启动的因素并不断探索、利用新技术等才能提高其经济性。
二、影响锅炉启动耗能的主要因素
1、合适的料层厚度和颗粒度
锅炉点火前如果加入的床料较厚，则床料加热至投煤温度需要的热量就会很多，且需要较大的流化风量才能将其流化，由于床下点火方式为二级点火，即油燃烧加热流化风，热风再加热床料，那么需要的热量也将随之增加，还增大了风机的电耗。如果床料较薄，虽然加热容易但易造成吹穿，热量被烟气带走，由于床料的储热能力小，易造成投煤燃烧不稳定，甚至灭火。其次，床料的颗粒度如果过大，孔隙率大，流化风量也将增加，热量将被烟气带走，将增加一定的燃油消耗量。故启动时应添加合适的床料，一般静止厚度在300-400mm之间，颗粒度小于10mm，且1mm以下的物料应在50%以上。
2、寻找最佳临界流化风量，合理配风
锅炉启动点火时，应进行流化试验，寻找最低流化风量的临界点。点火前期，主要以加热床料为主，如果一次风量较大，将造成热量被烟气带走，床料加热缓慢，热量损失严重，点火时间延长，燃油消耗量及风机电耗将增加。如果一次风量较小，低于最低流化风量，将导致流化不良造成低温结焦。故锅炉启动点火时应正确进行流化试验，且应进行两次，一般以第二次试验风量为准。
3、油枪雾化片选择合理
床下点火油枪雾化是否良好很重要，雾化良好不仅能节省燃油，还能保证安全燃烧。两只油枪流量应基本一致，否则将造成一定的床料加热偏差。床料加热不均匀，投煤时间将被推迟，油枪投运时间延长，造成一定的浪费。过早投煤温度高的位置将会燃烧着火，而未达到着火温度的地方燃料将不会着火，一旦达到着火温度时将产生爆燃现象，严重时将造成超温结焦甚至发生安全事故。其次油枪应选择合适的雾化片，一般孔径选用1.4-1.6mm，小孔过大将导致床温升速过快，必然增大相应的流化风量进行调节，热损失大；如果雾化片小孔过小，床料加热时间将会延长，甚至无法达到煤着火温度，增大燃油消耗和风机电耗。
4、燃料特性的影响
锅炉启动期间燃料的特性是决定燃油及燃煤耗量的主要因素，一般表现在以下几个方面：①燃料湿度。如果所用燃料的湿度过大，焦炭着火的前期阶段将延长，推迟着火时间。燃料中的水分吸收热量从而形成热烟气被带出炉膛，造成一定的热损失；②燃料颗粒度。燃料的粒径较大，为防止沉底结焦用于流化的风量将相应增大，从而形成的热烟气量增加。着火前的预热、破碎过程较长，延长着火时间；③燃料挥发份。挥发份的大小直接决定着投煤着火的时间，挥发份大，着火点低，易于着火燃烧，投煤时间早，节省燃油。挥发份低，着火点高，投煤时间较迟，燃油耗量大。一般挥发份大于20%时，床温在420℃时即可投煤，投油枪时间2.5小时即可；④燃料低位发热量。热值高的煤并不适合点火用煤，热值高固定碳含量高，运行人员投煤量难以掌握，且燃烧时间长，形成灰渣量少，不易料层的积累。热值低，灰分高，不易燃烧，形成灰渣量较大，物理热损失大。
5、运行调整方法的影响
运行人员的操作经验也是影响锅炉启动燃料消耗量大小的关键因素，也是安全启动的关键。操作经验丰富的人员会根据升温曲线及时调整油压、油量及一次风量，并可根据升温情况适当放些循环灰，使锅炉启动控制达到最佳状态，既能保证启动安全，又可节省一定的燃料。
6、尝试点火时燃用木炭和进行点火排汽回收
煤的着火温度远高于木炭，点火过程中有条件当床温升至400℃时适当燃用一些木炭辅助升温，可以节省燃油用量。由于循环流化床锅炉的性质决定其运行周期一般为3-5个月，即要停炉检修维护，加之全年热负荷变化较大，导致锅炉切换、启停次数较频繁，锅炉设计要求及《运行规程》规定，锅炉启动升压至并汽时间不得少于200分钟，那么该段时间由于锅炉蒸汽参数不符合要求，只能从向空排汽阀排向大气，造成一定的浪费，并产生巨大噪音。如果能把此期间的不合格蒸汽回收并加以利用，将产生一定的经济效益，并可避免高压排汽所产生的噪音。据统计每次点火时可回收蒸汽60-70t，减少经济损失近万元。
三、锅炉热效率的简算及提高措施
1、正平衡法
锅炉的有效利用热量与燃料所能放出的全部热量之比来计算热效率。正平衡热效率的计算公式可用下式表示：
热效率η=■×100％
=■×100％
通过上述热效率计算公式看出，正平衡法只能算出锅炉的热效率，而不能计算各项热损失的大小，无法制定提高热效率的措施。通常锅炉热效率计算大都采用反平衡法。
2、反平衡法
热平衡方程式如下：
Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6（kJ/kg），相应的百分比热平衡方程式100%=q1+q2+q3+q4+q5+q6（%）
其中Qr是伴随1kg燃煤输入锅炉的总热量，kJ/kg。
Q1是锅炉的有效利用热量，kJ/kg；
Q2是排烟热损失量，kJ/kg；
Q3是化学不完全燃烧热损失量，kJ/kg；
Q4是机械不完全燃烧热损失量，kJ/kg；
Q5是锅炉散热损失量，kJ/kg；
Q6是锅炉的灰渣物理热损失量，kJ/kg；
η是锅炉的反平衡热效率，%。
为了降低上述各项热损失，提高锅炉热效率，全面综合降低锅炉的耗能，还应做好如下几点：
1、控制合适的排烟温度。排烟温度过低易造成腐蚀，过高热损失大。在尾部受热面积一定的情况下，增加尾部受热面的吹灰次数，防止受热面积灰或结渣，控制送风机入口空气温度、注意给水温度影响、避免入炉风量过大等可以减少排烟热损失。
2、合理选择煤的颗粒度，对炉膛内一、二次风的配比做进一步调整，控制适量的过量空气系数，加强燃烧调整，可以降低机械不完全燃烧热损失。
3、保证冷渣器的可靠运行。一方面要保证冷渣器的可靠排渣，控制炉膛床压；另一方面控制冷渣器的运行参数，降低排渣温度，以减少灰渣物理热损失。
4、加强对锅炉外部保温材料的完善，发现缺陷及时检修，减少锅炉的散热损失。
参考文献
［1］岑可法，倪明江等.循环流化床锅炉理论设计与运行.中国电力出版社，1997
［2］刘德昌主编.流化床燃烧技术的工业应用.中国电力出版社，1998
［3］丁明舫.锅炉技术问答［M］.中国电力出版社，2002
［4］无锡锅炉厂UG-75/3.82-M41使用说明书和能耗核算
［5］济南锅炉厂YG-75/3.82-M1使用说明书和能耗核算
