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锅炉负荷变化时运行效率的影响

【摘要】本文在分析锅炉负荷变化时与运行效率之间的分析，指出如何达到锅炉的最佳运行效率，并提出如何通过负荷变化，实现锅炉的经济运行。

【关键词】锅炉;负荷变化;运行效率

引言

目前，我国的工业锅炉总量已经超过50万台，每年的耗煤量有5亿吨之多，工业锅炉的耗煤总量、烟尘和二氧化碳的排放总量占据了全国总量的三分之一左右。因此，提高工业锅炉的运行效率，对降低能源消耗和减少大气污染有着重要的意义。影响锅炉运行效率的因素很多。本文在分析锅炉负荷变化时与运行效率之间的分析，指出如何达到锅炉的最佳运行效率，并提出如何通过负荷变化，实现锅炉的经济运行。

锅炉运行的最佳效率区

锅炉运行的基本要求是保证生产、安全可靠、节约能源、减少污染。锅炉铭牌上标注的蒸发量为锅炉的额定蒸发量，它是指锅炉连续的最大产气量。锅炉的设计效率，就是指锅炉在适用燃料的范围内，在额定蒸发量下稳定运行所能达到的效率。锅炉的运行效率与负荷密切相关。如果锅炉的出力小于额定的蒸发量，由于供应和消耗的燃料都有所减少，由此导致锅炉内部的传热发生变化，这样各项热损失所占的百分比也会发生变化。在设计合理、运行正常的情况下，负荷降低以后，就会导致气体与未完全燃烧的固体燃料增加，在过量空气系统不变的情况下，由于排烟温度的降低，排烟热损失将有所减少，这样锅炉效率就呈现出下降的趋势。通常，要实现锅炉最佳的炉热效率，必须要在额定蒸发量左右，也就是说最佳效率区大约在额定蒸发量的85%—100%范围内。如果在80%以下的负荷或者短时间内超过100%负荷运行，将导致锅炉效率急剧下降，这通常就是工业锅炉负荷与热效率之间的关系。

如何实现锅炉在最佳效率区运行

目前，我国的很多锅炉仍然普遍存在低负荷和超负荷运行的现象，这两种现象都导致锅炉运行效率的底下。其主要原因在于：

当锅炉在低负荷运行时，消耗的燃煤数量减少，炉内温度相对较低，由此导致燃烧工况变差，加大不完全燃烧的损失。特别是当锅炉负荷只有50%以下时，由于炉内温度大幅下降，锅炉内部很难维持稳定的燃烧。此外，当一些锅炉自身出力不足，无法达到额定蒸发量，运行效率也开始下降。特别需要注意的是：如果使用品质低的燃料，锅炉运行效率随负荷减少而下降的趋势会更加明显。

当锅炉超负荷运行时，由于需要增加燃煤量，必须对锅炉的煤层进行加厚，加快炉排的速度，由此才能满足锅炉负荷增大的要求。煤层加厚和炉排加快加大了燃料的不完全燃烧程度，此外在超负荷运行时，由于燃煤量增加，由此导致炉内温度升高，也增加了排烟温度，进一步加大了排烟损失。

除了以上理论分析，实践也进一步证实了锅炉低负荷或者超负荷都会降低运行效率。比如一台lOh锅炉，如果每年按8000h运行，超负荷15%，由此导致标准煤消耗增加550吨。因此，要想实现锅炉的经济运行，必须使锅炉负荷保持在最佳效率区。因此，为了实现锅炉按照额定的负荷运行，实现最佳经济效率，设计单位必须在设计时考虑这个问题，在使用单位也应在使用时注意到这个问题，在生产过程中尽量使锅炉在高效率区运行，努力避免出现低负荷和超负荷运行的情况。

力求实现锅炉在平稳负荷下运行

上述分析的是锅炉在低负荷或者超负荷运行的情况下，运行效率受到影响的几个方面。此外，负荷的波动也会对锅炉的运行效率产生影响。特别是频繁变化的锅炉工况，将直接影响到锅炉运行的稳定性及其经济性，其影响程度会超出第一个方面。

通常，如何锅炉负荷的波动范围在额定值的5%范围内，这对工业锅炉是完全正常的：如果波动在l0%，将会加剧影响。加剧的程度除与波动范围以外，更取决于波动的特征（也就是负荷变化的性质）。可以将负荷变化分为四种类型：

周期变化在一周期（如每隔1—2小时）范围之内的，负荷变化的范围和趋势基本相似，具有一定的规律性;

频繁悬殊变化而且经常在短时间内出现大范围内的变化，也就是相差较为悬殊，高、低负荷之比达到三倍，并且经常改变的;

不规则变化用气设备的投运和各种工艺的需求随生产而变，且无一定规律，锅炉的负荷也呈不规则状态。但波动的范围还不大，高、低负荷之比二倍以内;

不规则剧急变化其特征是多变而无规则，且波动的范围又很大，高、低负荷之比达3倍，甚至4倍之多。

负荷的变化对锅炉运行经济性的影响主要反映在两个方面：一是燃烧调整滞后，无法及时适应锅炉负荷的变化，由此导致煤风比例的失调;二是为了与负荷变化相适应，燃烧工况不稳定，无法对燃烧进行正常调整，由此导致进煤区脱火、出渣区跑红火、烟筒冒黑烟等不正常现象，大大降低了燃烧效率。

由此不难看到，变化频繁、差异较大以及不规则和急剧变化的负荷，对锅炉运行经济性的影响最为严重。如果希望通过司炉工的经验和技能，进行合理的调

整和操作，或者通过安装自动调节装置来解决这个问题，目前还不完全具备