工业锅炉热工试验目的及燃烧工况调整

工业锅炉热工试验目的及燃烧工况调整1.0概述燃料在锅炉中是不可能完全得到燃烧的，燃料的燃烧产物----高温烟气的热量也不可能全部得到利用，也就是说，燃料的总输入热量Qr中只有一部分对锅炉的工质（热水锅炉中水，蒸汽锅炉中的水和蒸汽，导热油炉中的导热油等等）所利用。称为锅炉的有效利用热量Q1；其余未利用部分则称为锅炉的热损失。锅炉损失主要有排烟损失Q2，气体不完全燃烧损失Q3，固体不完全燃烧损失Q4，散热损失Q5，和灰渣物理热损失Q6等。当锅炉工况稳定时，上述燃料的输入热量Qr应和锅炉的有效利用热量及各项热量之和相平衡，即：Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q61.1锅炉正平衡即直接测量锅炉输入热量和输出热量，也称作直接测量法或输入输出法。锅炉正平衡效率η1η1=Q1/Qr×100；（%）1.2锅炉反平衡即测量锅炉各项损失，也称作间接接测量法或热损失法。锅炉反平衡效率η2η2=1-Q2/Qr–Q3/Qr–Q4/Qr-Q5/Qr–Q6/Qr×100；（%）η2=100-q2–q3–q4-q5–q6；（%）由于锅炉的燃烧工况及换热在很大程度上影响着锅炉设备运行的经济性和安全性，因此，对锅炉燃烧工况及换热做全面的热工测量，就可以看出燃料有多少热量被有效利用了，有多少成为损失，将取得的结果进行科学分析，从经济性，安全性等方面加以比较，从而判断锅炉的设计和运行水平，最后确定出锅炉的最佳工况，求出锅炉的热效率。这样的试验、测量和分析研究工作，就是我们通常称为的锅炉热工试验。对新设计的锅炉或经改造的锅炉，其设计性能和实际运行性能究竟如何，也必须根据热工试验的结果来作出评定。通过热工试验，对设计制造厂的锅炉产品在性能上提供综合评价。为设计制造厂以后的产品提供设计依据。并为锅炉制造厂提供测试报告，以供产品鉴定之用。通过热工试验，还可以使用户的运行人员更好地了解设备运行性能，掌握燃烧过程的内在规律，寻求节约燃料的途径，从而在安全、经济运行等方面发挥更大的作用。我国工业锅炉热工试验的现行主要标准为：《工业锅炉热工试验规范》（GB10180-88）。正在报批的标准为《工业锅炉性能试验规范》（GBT10180-200X）。，这在以后还有专门章节讲到。2.0热工试验的目的和任务2.1新产品鉴定试验,对锅炉制造厂所开发研制的新产品进行热工技术性能测试,所提供的报告作为产品鉴定的文件之一。产品鉴定试验主要确定锅炉产品在燃用设计燃料时，在设计工作压力下的额定蒸发量（出力）、耗煤量、热效率、蒸汽品质以及超负荷能力、低负荷适应性、各项热损失及配套辅机与附件的性能等。该试验必须严格按《工业锅炉热工试验规范》（GB10180-88）的要求进行。2.2锅炉产品改造验证试验,对锅炉进行技术改造之后,为了检查或验证该项改造的效果,需要对该改造的锅炉产品进行验证.产品改造验证试验主要在以下两方面:1)测量出锅炉的出力和热效率,判断锅炉经济运行水平;2)查明各项热损失,分析热损失增加的原因,从而找出降低热损失,提高热效率,节约燃料的方法.该项可参照《工业锅炉热工试验规范》（GB10180-88）进行.也可在满足生产需要的锅炉参数下进行,试验中所需要的测量项目应根据试验目的来确定.2.3锅炉运行试验,对锅炉日常运行工况的燃烧调整试验。该项试验不仅在锅炉大修或改造后，为了考核其效果应进行外，并且在锅炉燃用燃料品种变动很大时，或锅炉负荷因生产需要而变动过大时，或者锅炉某些单项指标偏离正常值过大时，都需要进行这项试验。其目的：1）使运行人员更好地了解锅炉运行特征，掌握燃烧规律，确定锅炉的最佳运行工况。2）及时查明锅炉运行当中存在的问题，例如漏风，各风室配风及串风，飞灰比增加，炉渣可燃物含量增加，蒸汽品质超标等。3）确定合理的过剩空气系数，煤层厚度，炉排速度，各风仓送风开度，煤的粒度及煤的水分含量等。4）为制定或修改锅炉运行操作规程提供依据。该项试验属于比较简单的试验，只要能够得到被测参数或数据变化规律，确定或保持最佳运行工况，就可以达到试验目的。2.4锅炉产品性能仲裁试验，随着我国社会主义市场经济的不断完善，锅炉产品的仲裁试验也将会越来越多。锅炉产品性能仲裁试验，有制造厂委托，有用户委托，主要是法院委托，针对该锅炉产品的主要争议性能（如锅炉出力、锅炉效率或蒸汽品质等），对有争议的性能进行仲裁试验。由于各方面的原因，仲裁试验的难度要比其它试验的难度大许多。以上几种试验，在试验中都必须要求锅炉在给定负荷下，保持工况稳定，这样才能准确地得到被测量值。试验中还要求所用煤种的工业分析值（水分、灰分、挥发分、固定碳、应用基低位发热量）与设计选用煤种的计量值或锅炉日常运行所用的煤种的平均值相一致。3.0热工试验前的组织和准备工作、试验要求、试验人员职责及试验标准等有专节讲述。4.0燃烧调整4.1燃油锅炉的燃烧调整燃油锅炉的燃烧调整，主要是调整空气量（风量、风压，鼓风机风门调整），油量（油压）调整，燃油的雾化调整等。4.2燃气锅炉的燃烧调整燃气锅炉的燃烧调整，主要是调整空气量（风量、风压，鼓风机风门调整），燃气压力一般经煤气公司调压好,就不调整了。4.3燃煤锅炉的燃烧调整1、链条炉排锅炉的燃烧调整（1）链条炉的燃烧过程链条炉是一种应用最广泛的火床炉，至今已有百余年的历史。目前，在我国中小型热电厂和工业锅炉中使用很普遍，运行经验也比较丰富。目前，采用链条炉排的锅炉，其最大容量可达100吨/时以上。链条炉是典型的前饲燃料式炉子。炉排如同皮带运输机一样，自前向后缓慢移动。燃料从煤斗下来落在炉排上，随炉排一起前进。空气从炉排下自下而上引入。当燃料经过煤渣门时，被刮成一定的厚度，随后便进入炉膛。燃料在炉膛内受到辐射加热后，就进入燃烧阶段。开始是烘干并放出挥发分，继而着火燃烧和燃烬，灰渣则随炉排移动而排除。以上个阶段是沿炉排长度相继进行的，但又是同时发生的。下图为燃料层燃烧阶段示意图。燃料层燃烧阶段示意图。燃料受到烘干，析出挥发分以至挥发分着火阶段为热力准备阶段，在这个阶段燃料需要吸热。挥发分着火后，燃料层进入焦碳燃烧区，即主要燃烧阶段。最后为燃烬阶段，燃料层燃烬形成灰渣。灰渣随着炉排的移动而倾入渣斗。在链条炉中，由于燃料层是沿着炉排长度分阶段燃烧的。其在整个炉排长度方向上所需的空气量是不同的，在炉排前部的烘干阶段及炉排后部的燃烬阶段，所需的空气量较少，而在炉排的中部，燃料的焦碳燃烧区需要大量的空气。因此，链条炉排一般采用分仓送风。即把炉排下面的风室隔成几段（一般分为4—6段）进行分段调节。根据炉排上燃料层的燃烧情况，炉排头尾的风门开度不大，而中部风门则开得很大。（2）链条炉排燃烧调整链条炉排上燃料层燃烧的出力取决于燃料层厚度、送风量和炉排速度三个因素。为了使燃烧工况正常，此三个因素必须合理配合。当燃烧工况正常时，着火一般应该在距煤闸口约0.3米处开始，过早可能烧毁煤闸门，过迟则又会使燃烧阶段推后，以致来不及燃烬。燃烧层上火焰应该密而匀，火床上没有发黑和喷火发红（火口）的地区，火床平整，从烟囱冒出的烟呈淡灰色。燃烬阶段应整齐一致，燃料层一般应在炉排尾部0.3—0.5米处燃烧完毕，在靠近挡灰设备前灰渣呈暗色。链条炉排上燃料层的厚度是借助于煤闸门来调节的。根据煤种、煤质和颗粒度的不同，燃料层厚度一般在100—150mm左右。对于粘结性烟煤，其煤层厚度一般为60—120mm，不粘结性烟煤为80--140mm，无烟煤和贫煤为100—160mm。对于易着火的高挥发分燃料，燃料的进给速度要快些，而燃料层要薄些。这样可减小燃料层上方气体成分沿炉排长度的不均匀性，拨火的操作也可减轻。对于高水分的劣质煤（当灰熔点不太低时），则应采用较厚的煤层，适当降低炉排速度。这样可以保持前部着火稳定，减少后部跑火（未燃烬的炽热的焦碳掉入渣斗）。此外，当粉煤含量增多时，煤层应稍薄，否则通风阻力将过大。煤层厚度过薄或过厚都是不利的。煤层过薄可能使火床工作不稳定，不均匀。过厚则又使通风阻力过大，燃烬阶段煤粒裹灰严重，造成燃烧工况不正常。煤层厚度经试验确定后，在运行中一般不宜多变动。仅当燃煤的品质（特别是水分和粒度）变化很大，或锅炉负荷大幅度改变时，才可以适当加以调整。在运行调节中，主要调节风量和炉排行进速度。调节送风量对适应负荷的变动最为灵敏和急迫。因为火床燃烧的温度很高，燃烧反应取决于空气的供应量。因此，增加送风量，提高风速，就能使燃烧加快，并使出力立即增大，反之亦然。相反，由于链条炉排上积储的燃料很多，一般可接近一小时所需的燃料量，因此，煤量调节的灵敏度就较次一些。为了使燃烧正常而持续地进行，燃料量的调节必须与送风调节很好地配合。一般情况下，当锅炉负荷改变时，总是先调节送风量，随即调节炉排速度与之配合。也不排斥在预知负荷变化规律的情况下适当地提前改变炉排速度，以便更好地适应负荷的变动。链条炉中，燃料系单面引燃，着火条件比较差；同时在整个燃烧过程中，需借助人力拨火。