锅炉排烟热损失对锅炉热效率的影响

中国西部科技

２０１１年０２月（上旬）第１０卷第０４期 总第２３７期

锅炉排烟热损失对锅炉热效率的影响

付赟 家 丁朝银

（山东肥矿集团电力公司国庄电厂，山东 肥城 ２７１６１３） 摘 要：本文从锅炉排烟热损失的概念入手，分析排烟热损失与热效率的关系，就排烟温度和过量空气系数两个方面 对 导致排烟热损失增加的因素进行论述，找到控制排烟热损失的措施。 关键词：锅炉；排烟热损失；热效率；影响 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６３９６．２０１１．０４．００８ １ 锅炉排烟热损失的概念及其与锅炉热效率的关系 １．１ 锅炉排烟热损失的概念 锅炉烟气离开最后一级传热面——空气预热器时，温 度约为１２０℃～１６０℃，含有大量的热量，这部分热量未被 利用而从烟囱排出。这部分热量损失占输入热量的百分数 称为排烟热损失，通常用ｑ２ 表示。 燃烧所需要的空气是送风机送入的冷风，如果没有附 设的暖风器，则风温为室温。如果是负压锅炉，则从炉膛 和尾部烟道漏入的也是冷风。 从冷空气变为１２０℃～１６０℃的排烟，必然要消耗一部 分燃料，所以形成了排烟热损失。很显然，排烟温度越 高，空气预热器后的过量空气系数越大，排烟热损失也越 大。 无论何种类型的锅炉，其热损失都由下列各项组成：① 排烟热损失ｑ２；②化学不完全燃烧热损失ｑ３ ；③机械不完全 燃烧热损失ｑ４；④散热损失ｑ５；⑤灰渣物理热损失ｑ６。 各种锅炉燃用的燃料不同，燃烧方式和排渣方式不 同，上述各项热损失所占的比例也不一样。但总体上来 说，排烟热损失是锅炉各项热损失中最大的一项。 １．２ 排烟热损失与锅炉热效率的关系 锅炉输出的热量与输入的热量之比称为锅炉的热效 率。热效率表明了锅炉利用热量的有效程度。锅炉热效率 常用反平衡法进行测试。即我们可以将锅炉输入的热量看 作１００％，经测试得到锅炉各项热损失所占输入热量的百分 数后，将各项热损失剔除，则得锅炉热效率，如下式：η ＝ｑ１ ＝１００％－ｑ２－ｑ３－ｑ４－ｑ ５－ｑ６，其中：ｑ１为有效利用热量占送 入锅炉总热量的百分数，ｑ２ 为排烟热损失占送入锅炉总热 量的百分数，ｑ３ 为化学不完全燃烧损失占送入锅炉总热量 的百分数，ｑ４为机械不完全燃烧损失占送入锅炉总热量的百 分数，ｑ５ 为散热损失占送入锅炉总热量的百分数，ｑ６ 为灰渣 物理热损失占送入锅炉总热量的百分数。 一般而言，散热损失所占的比例比较小，且随负荷变 化不大；锅炉的灰渣物理热损失很小，可忽略不计；因 此，排烟热损失ｑ２ 和化学不完全燃烧热损失ｑ３ 、机械不完 全燃烧热损失ｑ４ 一样，是决定锅炉热效率的主要因素之

收稿日期：２０１０－１２－１１ 修回日期：２０１１－０１－１０ 作者简介：付赟家（１９７２－），男，山东肥城籍，本科，工程师。

一。一般来说，排烟损失约占送入炉膛热量的６％左右，排烟 温度每增加１２℃～１５℃，排烟热损失约增加０．５％。所以排烟 温度是锅炉运行最重要的指标之一，必须重点监视。 排烟热损失ｑ２ 可按下表估算。过量空气系数及温度如不 是表中所列数值，可用插入法求得排烟热损失。

排烟热损失ｑ２

（％）

２

导致排烟热损失增加的主要因素 锅炉排烟热损失决定于排烟温度和过量空气系数，因此 我们从这两个方面对导致排烟热损失增加的因素进行分析。 ２．１ 排烟温度升高的主要因素 排烟温度升高是导致排烟热损失增加的主要方面，因此 在锅炉运行中必须对排烟温度重点加以监控。导致排烟温度 升高主要有以下因素： （１）受热面结渣、积灰。无论是炉膛的水冷壁结渣积 灰，还是过热器、对流管束、省煤器和预热器积灰都会因烟 气侧的放热热阻增大，传热恶化使烟气的冷却效果变差，导 致排烟温度升高。 （２）过量空气系数过大。正常情况下，随着炉膛出口 过量空气系数的增加，排烟温度升高。过量空气系数增加 后，虽然烟气量增加，烟速提高，对流放热加强，但传热量 增加的程度不及烟气量增加的多。可以理解为烟速提高后， 烟气来不及把热量传给工质就离开了受热面。 （３）漏风系数过大。负压锅炉的炉膛和尾部竖井烟道 漏风是不可避免的，并规定了某一受热面所允许的漏风系 数。当漏风系数增加时，对排烟温度的影响与过量空气系数 增加相类似。而且漏风处离炉膛越近，对排烟温度升高的影 响就越大。 （４）给水温度。当汽轮机负荷太低或高压加热器解列 时都会使锅炉给水温度降低。一般来说，当给水温度升高 时，如果维持燃料量不变，省煤器的传热温差降低，省煤器 的吸热量降低，使排烟温度升高。

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开 发 应 用

（５）燃料中水分。燃料中水分的增加使烟气量增加， 因此排烟温度升高。 （６）锅炉负荷。虽然锅炉负荷增加，烟气量、蒸汽 量、给水量、空气量成比例地增加，但是由于炉膛出口烟 气温度增加，所以使排烟温度升高。负荷增加后炉膛出口 温度增加，其后的对流受热面传热温差增大，吸热量增 多，所以对流受热面越多，锅炉负荷变化对排烟温度的影 响越小。 （７）燃烧工况。当锅炉燃烧不良，经常冒黑烟时，易 造成炉膛水冷壁面和对流受热面挂灰，传热热阻增加，烟 气冷却效果变差，从而排烟温度升高。 ２．２ 排烟过量空气系数过高的主要因素 即使排烟温度不变，排烟过量空气系数增加，排烟热 损失也增加。排烟过量空气系数过高，还使风机耗电量增 加，所以运行中发现排烟过量空气系数过高，一定要找出 原因，设法消除。排烟过量空气系数过高的原因有下列几 种： （１）送风量太大。表现为炉膛出口过量空气系数和 送、引风机电流较大。 （２）炉膛漏风较大。负压锅炉的炉膛内是负压，而且 炉膛下部的负压比操作盘上的炉膛负压表指示值要大得 多。所以，空气从炉膛的入孔、检查孔、炉管穿墙处漏入 炉膛，都会使炉膛出口过量空气系数增大。 （３）尾部受热面漏风较大。由于锅炉尾部的负压较 大，空气容易从尾部竖井的入孔、检查孔及省煤器管穿墙 处漏入。在这种情况下，送风机电流不大，排烟的过量空 气系数与炉膛出口的过量空气系数之差超过允许值较多， 引风机的电流较大。 （４）空气预热器管泄漏。空气预热器由于低温腐蚀和 磨损，易发生穿孔、泄漏。在这种情况下，引、送风机电 流显著增加，预热器出口风压降低，严重时会限制锅炉负 荷。预热器前后的过量空气系数差值显著增大。 （５）炉膛负压过大。当不严密处的泄漏面积一定时， 炉膛负压增加，由于空气侧与烟气侧的压差增大，必然使 漏风量增加，造成排烟过量空气系数增大。 对于正压锅炉，由于炉膛和尾部烟道的大部分均是正 压，冷空气通常不会漏入炉膛和烟道，所以，排烟过量空 气系数过大，主要是由于送风量太大或空气预热器管腐 蚀、磨损后泄漏造成的。 ３ 控制排烟热损失的措施 从设计制造方面来讲，可以增大空气预热器的传热面 积，以降低排烟温度。但是降低排烟温度有个限度，一方 面当排烟温度比较低时，随着烟气温度的进一步降低，与 空气的温差减少，即空气预热器的传热面积增加很多，烟 气温度却降低很少；另一方面当排烟温度较低，预热器管 的壁温低于烟气露点时，会发生低温腐蚀，运行一二年就 要更换预热器，严重时半年就要更换。所以在设计时，锅 炉排烟温度不能太低。 从运行方面来讲，据此前对排烟热损失增加的主要因 素的分析，保证锅炉燃烧良好，防止冒黑烟，定期除灰， 保持受热面清洁，降低过量空气系数，减少漏风，都可以 有效地降低排烟热损失。

参考文献：（略）

（上接第３１页） 系： Ｔ＝０．０３２９Ｈ＋１２．００９ Ｒ２＝０．９４３２ ——（式３）

研究区中东部形成明显的地热异常，在代家屯与路家 那村处，地温梯度大于４．０℃／１００ｍ，而其它地段一般为３～ ４℃／１００ｍ，工作区地温梯度大于３．０℃／１００ｍ的异常区面积 约占总面积的２／３，西部与东南角小于３．０℃／１００ｍ。 ４ 结语 （１）新生界地温梯度的分布明显受基底凹凸构造和断 裂控制，大营断裂形成大营断凹构造，构造以东是故城断 凸。（２）位于大营断凹构造之中，东边靠近故城断凸构 造，新生界地温梯度靠近构造交会处的东边偏高，形成地 热异常区。（３）清河县县城位于地热异常区范围之内，适 合地热资源的开发利用，应将这种资源进行推广使用。

参考文献： ［１］ 刘 建，赵春永等．河北省清河县城区地热资源调查评价报告 ［Ｒ］．２００８，３． ［２］ 河北省地质局水文地质远景区划组．河北省地下热水开采利用 水文地质远景区划报告［Ｒ］．１９８２． ［３］ 乔光建，刘东国．邢台市地下热水资源合理开发利用的研究 ［Ｊ］，水资源保护， ２００５，０６．

从相关方程可以看出，工作区新生界平均地温梯度为 ３．２９℃／１００ｍ。

图５

新生界地温梯度图

地热异常区和与构造间的联系 根据各控制点的地温梯度，编制了工作区新生界地温 梯度图（图５）。

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［４］ 张 百 鸣 ． 中 低 温 地 热 热 储 工 程 研 究 ［Ｄ］．中 国 地 质 大 学 （北 京），２００６．

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