排煙熱損失

一、排煙熱損失與鍋爐熱效率的關系：

鍋爐排煙熱損失q2是由尾部排煙溫度、煙氣量與漏入系統內的冷空氣量綜合決定的。據大量測試資料顯示，工業鍋爐排煙熱損失一般占12％～20％，小型鍋爐有時不設空預熱器或省煤器，排煙溫度高，q2高達20％以上。它是鍋爐的主要熱損失，是影響鍋爐熱效率的突出問題。

鍋爐排煙溫度的高低，主要與鍋爐型號、結構、燃料品種與燃燒方式、受熱面的設置與清潔程度以及運行操作技術、空氣系數大小、系統漏入冷空氣量等因素有關。對已投入運行的鍋爐來講，前面幾項已固定，后面幾項是經濟運行需要特別關注的問題。

GB/T 15317《工業鍋爐節能監測方法》規定排煙溫度在160～250℃之間，小型鍋爐處于上限，大中型鍋爐在中下限。排煙溫度越高，q2熱損失越大，鍋爐熱效率越低。據測試資料統計，在一般情況下排煙溫度每提高15℃，q2熱損失增大1％或浪費燃料1.4％，如圖2-8所示。某鍋爐排煙溫度從260℃降到117℃，鍋爐熱效率約可提高3.6％。由于還有其他因素的影響，現在還無法列出一個計算式，只能根據試驗確定。因此，每臺鍋爐應根據自己的實際情況，選擇并控制一個合理的排煙溫度，對經濟運行是十分有利的。

二、加強系統密封，大力降低漏風率：

1. 漏風危害嚴重

根據多年來大量鍋爐熱平衡測試結果顯示，工業鍋爐排煙熱損失都比較大，遠超出鍋爐設計指標。但有時排煙溫度并不太高，節能監測合格，從表面看好像有點矛盾，其實并不矛盾。造成q2大的首要原因是空氣系數大，使煙氣量增大；其次是受熱面結垢、積灰、結渣，使傳熱效率下降，排煙溫度升高；再次是鍋爐系統漏風率大，由于漏入爐內大量冷風，稀釋并降低了排煙溫度，煙塵濃度、林格曼黑度也沖淡了，單測排煙溫度或用目測法并不能反映真實情況，因此用排煙處空氣系數來指導爐膛配風是不準確的。

鍋爐系統主要漏風部位有：出渣口、爐排側密封、風室之間、放灰門、給煤斗、爐門、檢查門、窺視孔以及爐墻、煙道裂縫等。一般鍋爐運行采取負壓操作，從這些部位吸入冷風，致使煙氣量增加，排煙熱損失加大，引風機電耗升高。據專門測試結果表明，漏風系數增加0.1，排煙熱損失提高0.2％～0.4％，鍋爐熱效率相應降低。這一點遠沒有引起人們的重視，需要納入鍋爐房規章制度，下力量切實抓好，方可取得節能減排功效。仍以某廠為例，在空氣預熱器后實測的空氣系數高達3.4，排煙損失為34.0％，當封堵出渣口等漏風處后，空氣系數降到2.1時，排煙熱損失下降到19.0％。因仍有漏風處，現場未能仔細封堵，排煙熱損失還有下降空間。

2.漏風系數的測定方法

鍋爐系統的漏風情況，應定期進行巡回檢查，發現問題及時采取措施解決。此外，還需要采用科學的方法進行測試，因為有些部位用目測法很難發現，對漏風大小的判斷不可能準確。通過實際測試，可準確判定鍋爐煙氣流程中每個部位的漏風系數，以便針對性地采取措施。漏風系數的測定方法有測定煙氣中的CO2法和測O2含量法之分。

三、合理配置尾部受熱面，回收煙氣余熱：

1. 設置省煤器，提高鍋爐進水溫度

省煤器是布置在煙道尾部的一種給水預熱裝置，用來回收一部分煙氣余熱，同時降低排煙溫度，減少排煙熱損失q2。由于所回收的熱量用于提高鍋爐給水溫度，因而可減少鍋爐的燃料消耗，提高熱效率。試驗研究表明，鍋爐給水溫度提高6～8℃，可節省燃料消耗1％。如圖2-9所示。排煙溫度的降低與給水溫度的提高大致是3:1的關系，即鍋爐排煙溫度降低3℃，給水溫度約能提高1℃左右。例如，排煙溫度250℃，安裝省煤器后降低到150℃，降低值為100℃，相應的給水溫度可提高32℃左右，燃料消耗可降低約4％。

圖　利用省煤器降低排煙溫度、提高給水溫度與燃料節約的關系

中小型工業鍋爐雖已安裝了省煤器，但維護差，積灰多，不吹掃，阻力增大，水的預熱溫度低，效果差。有些廠家干脆把省煤器拆除，這樣做極不合理。加強燃料管理、燃用洗選潔凈煤、減少灰分，并進行定期吹掃，保持省煤器受熱面清潔，強化熱交換，可提高給水溫度。實踐證明，把省煤器積灰吹掃干凈前后，鍋爐熱效率相差1％左右，節能減排效果很突出。

2.設置空氣預熱器，降低排煙熱損失

空氣預熱器是布置在煙道尾部的一種空氣預熱裝置，用來回收一部分煙氣余熱，加熱冷空氣，實施熱風助燃，并可降低排煙溫度，減小排煙熱損失q2，節省燃料消耗。用圖2-10表示空氣預熱器回收煙氣余熱的效果。例如某廠鍋爐排煙溫度280℃，設置空氣預熱器，加熱助燃空氣到120℃，排煙溫度下降100℃。如空氣系數原先控制在1.3，燃料節約率可達4.6％。

圖 降低排煙溫度、預熱助燃空氣與燃料節約的關系

中小型工業鍋爐尤其是10t/h以下的小鍋爐，有時不配置空氣預熱器，因而排煙溫度高，這是不合理的，是影響鍋爐熱效率的突出問題。應該安裝空氣預熱器，其優點如下。

（1）設置空氣預熱器的優點

①由于熱風助燃，著火快且穩定，可擴大煤種范圍。在當前動力配煤無保證、供煤質量差、煤末較多的情況下尤為重要；

②熱風助燃，有利于強化燃燒，降低灰渣含碳量，提高燃燒效率；

③由于熱風助燃，火焰溫度高，提高傳熱效率，保證出力；

④由于改進了高溫環境，不需要太大的空氣系數，便可促進低氧燃燒，降低排煙量，有利于環境保護。

（2）設置空氣預熱器的缺點及解決措施

①在預熱器處容易積灰，增加煙氣流通阻力，影響傳熱效果，需定期進行清掃，并配置合適的引風機；

②在空氣預熱器冷端管板容易產生低溫腐蝕，尤其在燃料硫含量高時，影響煙氣露點溫度升高，需采取措施解決，保證預熱器壽命。

四、保持受熱面清潔，提高傳熱效率：

1. 鍋爐受熱面結垢、積灰危害嚴重

鍋爐受熱面內、外結有水垢、積灰、結渣或結焦，均會增加熱阻，降低熱交換效率。水垢的熱導率很小，一般在0.58～2.3W/（m·℃）之間，是鋼的[插圖]。積灰、結渣或結焦的熱導率，與水垢屬于同一數量級，導熱性能同樣很差。試驗研究表明，鍋爐受熱面結垢、積灰厚1mm，熱損失要增加4％～5％，同時還會造成排煙溫度升高，導致鍋爐運行效率降低，出力下降。另外爐膛出口溫度升高，可促使過熱器升溫，有可能造成鋼管超溫起泡甚至爆管，危及鍋爐安全運行。

中小型工業鍋爐對于受熱面清潔與吹灰工作普遍重視不夠，主要表現在已安裝的吹灰設施不能正常投運，許多鍋爐房未設置吹灰裝置。遇有積灰、結渣、結焦，習慣于在停爐時集中清掃，不愿意在線處理，也是造成排煙溫度高、燃料浪費的原因之一。

2.搞好水處理工作，實現無垢運行

要保持鍋爐受熱面內側清潔，應貫徹以防垢為主的技術方針，因而必須搞好水處理工作。只有給水水質達標，方可實現無垢運行，提高傳熱效率。有關水處理工作，將在第七章作詳細介紹。

3.加強吹掃，保持受熱面清潔

燃煤鍋爐在運行中必須堅持定期吹灰、除渣和清焦，保持受熱面清潔，不能等到停爐時才去處理。目前國內主要的方法有：蒸汽吹灰、壓縮空氣吹灰、高壓水吹灰、振動除灰、化學除灰和燃氣微爆除灰等。我國已引進美國克里斯蒂L3型爐膛吹灰器，還有湖北省鍋爐輔機廠研制成功的G3A型固定旋轉式吹灰器等?；瘜W除灰劑的應用也取得了較好效果。當把除灰劑投入高溫爐膛后，隨煙氣流動與受熱面上的灰渣接觸，可分解結渣，促進爆裂脫落，并可中和低溫受熱面結露形成的硫酸等。

4.降低排煙溫度的瓶頸是煙氣露點溫度

（1）煙氣露點　煙氣結露是鍋爐低溫腐蝕的主要原因。降低排煙溫度可減少排煙熱損失，但卻受到煙氣露點溫度特別是預熱器冷端管板溫度的制約，成為一個瓶頸問題。由于鍋爐排煙溫度必須高于煙氣露點溫度以上一定范圍，限制了排煙溫度的降低。

（2）防止預熱器冷端腐蝕的措施

①以往通常采取的措施有：提高冷端預熱器材質，如采用耐熱鑄鐵、耐腐蝕鋼或金屬表面進行搪瓷處理，提高抗腐蝕能力；部分冷空氣繞過冷端入口進入預熱器內，以減少冷端入口冷空氣量，提高該處的壁溫；部分熱空氣從預熱器出口再循環進入冷端入口處，提高入口冷空氣溫度；在空氣管道上游采用同流換熱式蒸汽盤形管加熱器，提高冷空氣入口溫度等，以提高壁溫。

②采用玻璃管空氣預熱器。此種材質不但具有優良的抗腐蝕性能，而且如有積灰、結渣，很容易被吹掃除掉，價格又便宜。在小型鍋爐曾推廣應用，效果較好。

③采用回轉輪空氣預熱器。此種預熱器與管式空氣預熱器相比，可在較低排煙溫度下運行，且傳熱性能不受積灰的影響，煙氣通道流程短，積灰可相對減少。如采用特殊設計，在輪處覆蓋有吸水材料，可吸收煙氣中部分水蒸氣的汽化潛熱，這一點是別的預熱器所沒有的。該預熱器密封比較困難，且周圍空氣容易被污染。在電站或大型工業鍋爐有應用，在中小型工業鍋爐可進行試驗。

（3）采用熱管預熱器與省煤器　熱管是一種超導傳熱元件。天津華能集團能源設備有限公司等生產廠家，利用熱管元件組裝制造的鍋爐熱管系列空氣預熱器、熱管省煤器，具有傳熱效率高、結構緊湊、體積小、安裝方便靈活、流體阻力小、有利于降低排煙溫度、減緩露點腐蝕等優點?？晒澕s燃料10％，使用壽命8年以上，一年左右可收回投資，應大力推廣應用。有關熱管的傳熱原理、結構及其應用優勢，將在第九章中介紹。

（4）合理控制蒸汽壓力，有利于降低排煙溫度。如蒸汽壓力從1.05MPa降低為0.7MPa，排煙溫度可降低15.6℃，熱效率提高0.7％左右。只要用戶允許，可以進行試驗。

（5）燃天然氣鍋爐采用煙氣冷凝技術。預熱器采用銅材質或者經過特殊處理的材質，回收相變潛熱。目前北京市天然氣鍋爐已開始推廣應用，詳見第四章介紹。