摘要：锅炉是一次能源(燃料)变换为二次能源(蒸汽或热水)的一种能源转换设备，其能量转换效率的高低,代表锅炉运行经济性的好坏。本文分析了锅炉效率计算及提高锅炉运行效率的措施。
关键词：锅炉效率计算；原因；措施
在锅炉运行中，应根据热负荷变化调节，从燃料特性、燃料输入的均匀性、炉膛温度供给空气量、空气量分配、空气与燃料的接触混合情况等方面，根据炉型结构合理组织燃烧过程，有针对性地采取措施，创造良好的燃烧条件，优化锅炉运行，从而减少灰渣含碳量，提高锅炉效率，达到节能减排的目的。
一、锅炉概述
锅炉是一种能量转换器，它是利用燃料燃烧释放的热能或其他热能将工质水或其他流体加热到一定参数的设备。锅炉分“锅”和“炉”两部分，“锅”是容纳水和蒸汽的受压部件，对水进行加热、汽化和汽水分离，“炉”是进行燃料燃烧或其他热能放热的场所，有燃烧设备和燃烧室炉膛及放热烟道等。
二、锅炉效率的计算分析
1、锅炉效率计算方法。锅炉效率的计算方式分为正平衡法及反平衡法两种。①正平衡法是指在单位时间里，为锅炉发生蒸汽的有效可用热量与供给给锅炉的入热之比。使用该方法时，必须准确测出燃料的燃料流量、发热量、其他输入热量及流体所吸收的热量。想要准确地测出流体与燃料的流量相当困难，因此若以此方法计算锅炉效率，误差较大。②反平衡法则是以计算锅炉各部分热量的损失，按热平衡方程分析锅炉热效率。本法主要在于测量烟道气成分、烟道气温度及燃烧空气的温度等，利用干空气的热损、燃料中水分所造成的热损、燃料中氢元素形成水分所造成的热损、未燃碳及锅炉本身热辐射所造成的热损等，从而求得锅炉效率。该法的优点为需先知道各项损失，有益于对各部分热损进行研究，从而制定提高效率的方法。
式中：Q1-锅炉有效利用热；
Qr-输入炉内的热量；
D-锅炉输出蒸发量；
h2-工质输出焚烧炉热焓；
h1-工质输入焚烧炉热焓，即给水焓；
1号炉锅炉效率η=Q1/Qr×100％=D(h2-h1)/Qr×100％=75.01％
2号炉锅炉效率η=Q1/Qr×100％=D(h2-h1)/Qr×100％=74.143％
3号炉锅炉效率η=Q1/Qr×100％=D(h2-h1)/Qr×100％=76.01％
2）反平衡法的计算
主要技术
处理能力：15.2t/h×3台，24h连续运行
焚烧残渣热灼减量≤5％
余热锅炉过热蒸汽：4.0 Mpa，400℃
表1为焚烧炉燃料热平衡表，表2为锅炉燃料热平衡表。
利用反平衡法计算l号锅炉效率：
η=[1-Qr/Qs]×100％
①输入热量QR的分析。是由燃料的物理热QR、燃料的低位发热量QD、和助燃空气的物理热QK三部分组成，QR=QD+QR+QK，即QR=4868.8 kJ/kg。
②热损失率Qs分析。Qs=Qpy+Qgt+Qqt+Qsr+Qhz，热损失共由气体未完全燃烧热损失排烟热损失、散热热损失、排烟热损失、固体未完全燃烧热损失和灰渣热损失组成。
排烟热损失率可计算为
Qpy=(Ipy-apy×Ilk)×(1-Qgt)/Qr=15.6％
式中：Ipy-排演焓；apy-排烟过剩空气系数；Ilk-冷空气焓；Qgt-固体未完全燃烧热损失率。
其余各项热损失率则可根据图表或工程经验直接测算，数值如下：排烟热损失率Qpy为15.6％；固体未完全燃烧热损失率Qgt为5.8％；气体未完全燃烧热损失率Qqt为1．2％；散热热损失率Qsr为1．8％；灰渣物理热损失率Qhz为0.8％；合计37.8％。所以，热损失率Qs为25．2％。
Qs=Qpy+Qgt+Qqt+Qsr+Qhz=25.2％
③锅炉热效率ηgl和锅炉总吸热功率Pgl分析。锅炉热效率ηgl=[1-Qr/Qs]×100％=74.8％，2号炉和3号炉的计算结果基本相近。
三、锅炉效率下降的原因
1、烟囱排气温度高。若烟囱的排气温度大于200℃，则说明焚烧炉里有热交换不佳和后段燃烧等问题，在检查焚烧炉的焚烧情况之余，还应于焚烧炉后段安装热交换器用来接收热量，需注意的是为防止造成设备的温度过低引起的腐蚀，排气温度必须高于酸性气体的露点。
2、燃料水份过高。因燃料中含水率或氢元素燃烧所生成的水份，会吸收热量而变成水蒸气，随着烟道气排出，形成热损失。可通过脱水等燃烧前的处理，来减少热量损失。
3、过量的燃烧空气量。理想状况下燃烧空气量应为计算空气，为避免不完全燃烧的情况，通常会加入适量的过量空气，这些过量空气量需要随着燃烧设备、燃料等的不同而有所不同。过量空气不足会产生燃烧不完全，而燃烧空气过量又会造成热损失，因而必须配合燃烧器与锅炉，通入正确的过量空气。
4、燃烧不完全。若燃料的焚烧不完全，除导致造成热量损失外，也可能造成CO及未燃碳等一些污染物质的产出。为避免因燃烧不完全而造成的热损失，必须保证良好的燃烧条件，并适当调整燃烧装置。
5、炉体热损失。由于锅炉的原始设计因素，炉体的热损失据设备的不同也不尽相同。为避免大量的炉体损失，保温与隔热的工作需要电厂人员好好完成。
6、其他。如积灰、热传面的结构和炉水品质不良等原因。
四、提高燃烧效率的措施
1、根据燃料特性变化调节运行参数。燃料特性是指燃料的各种组成、燃料的颗粒度及颗粒分布等，燃料特性的变化对锅炉燃烧有着直接影响。例如，链条锅炉对燃料特性变化十分敏感，燃料特性中某一因素变化都会改变燃料在炉内的燃烧进程，若不能及时调节运行参数，使之与燃料特性变化相适应，会导致不良燃烧。
2、使燃料在炉膛内均匀分布。燃料进入炉膛的均匀程度，在很大程度上会影响燃料受热的均匀性，以及与空气接触混合的程度，对燃料能否及时着火、完全燃烧都有直接影响。比如，链条锅炉煤层厚度在炉排上的均匀性、颗粒分布、密实程度等，决定煤层的导热性、通风率等，导热性、通风率不好，可能导致局部异常燃烧，造成不完全燃烧。再如，循环流化床锅炉，投料量在炉膛截面上是否均匀，直接影响密相区燃料的流态化状况，同样会影响燃料正常、稳定地燃烧。
五、结语
锅炉技术是相当悠久的工业技艺，是工业制造不可或缺的设备。另外，许多操作者由于实际操作的便利性或其他原因，无法将锅炉使用于最佳状况。在了解诸多影响锅炉效率的因素后，需从多方面着手，来提高其燃烧效率。
参考文献：
[1]叶江明.电厂锅炉原理及设备[M].北京：中国电力出版社，2014．
[2]陈瑞兴.蒸汽锅炉效率诊断与分析[J].能源、资源与环境期刊，2014．
[3]孙斌.工业锅炉热效率分析[J].应用技术，2015．
论文作者:宋文强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/12
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