一、排煙熱損失與鍋爐熱效率的關(guān)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(tǒng)內(nèi)的冷空氣量綜合決定的。據(jù)大量測(cè)試資料顯示，工業(yè)鍋爐排煙熱損失一般占12％～20％，小型鍋爐有時(shí)不設(shè)空預(yù)熱器或省煤器，排煙溫度高，q2高達(dá)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(hào)、結(jié)構(gòu)、燃料品種與燃燒方式、受熱面的設(shè)置與清潔程度以及運(yùn)行操作技術(shù)、空氣系數(shù)大小、系統(tǒng)漏入冷空氣量等因素有關(guān)。對(duì)已投入運(yùn)行的鍋爐來講，前面幾項(xiàng)已固定，后面幾項(xiàng)是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需要特別關(guān)注的問題。

GB/T 15317《工業(yè)鍋爐節(jié)能監(jiān)測(cè)方法》規(guī)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(jù)測(cè)試資料統(tǒng)計(jì)，在一般情況下排煙溫度每提高15℃，q2熱損失增大1％或浪費(fèi)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(xiàn)在還無法列出一個(gè)計(jì)算式，只能根據(jù)試驗(yàn)確定。因此，每臺(tái)鍋爐應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際情況，選擇并控制一個(gè)合理的排煙溫度，對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是十分有利的。

二、加強(qiáng)系統(tǒng)密封，大力降低漏風(fēng)率：

1. 漏風(fēng)危害嚴(yán)重

根據(jù)多年來大量鍋爐熱平衡測(cè)試結(jié)果顯示，工業(yè)鍋爐排煙熱損失都比較大，遠(yuǎn)超出鍋爐設(shè)計(jì)指標(biāo)。但有時(shí)排煙溫度并不太高，節(jié)能監(jiān)測(cè)合格，從表面看好像有點(diǎn)矛盾，其實(shí)并不矛盾。造成q2大的首要原因是空氣系數(shù)大，使煙氣量增大；其次是受熱面結(jié)垢、積灰、結(jié)渣，使傳熱效率下降，排煙溫度升高；再次是鍋爐系統(tǒng)漏風(fēng)率大，由于漏入爐內(nèi)大量冷風(fēng)，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(cè)排煙溫度或用目測(cè)法并不能反映真實(shí)情況，因此用排煙處空氣系數(shù)來指導(dǎo)爐膛配風(fēng)是不準(zhǔn)確的。

鍋爐系統(tǒng)主要漏風(fēng)部位有：出渣口、爐排側(cè)密封、風(fēng)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(yùn)行采取負(fù)壓操作，從這些部位吸入冷風(fēng)，致使煙氣量增加，排煙熱損失加大，引風(fēng)機(jī)電耗升高。據(jù)專門測(cè)試結(jié)果表明，漏風(fēng)系數(shù)增加0.1，排煙熱損失提高0.2％～0.4％，鍋爐熱效率相應(yīng)降低。這一點(diǎn)遠(yuǎn)沒有引起人們的重視，需要納入鍋爐房規(guī)章制度，下力量切實(shí)抓好，方可取得節(jié)能減排功效。仍以某廠為例，在空氣預(yù)熱器后實(shí)測(cè)的空氣系數(shù)高達(dá)3.4，排煙損失為34.0％，當(dāng)封堵出渣口等漏風(fēng)處后，空氣系數(shù)降到2.1時(shí)，排煙熱損失下降到19.0％。因仍有漏風(fēng)處，現(xiàn)場未能仔細(xì)封堵，排煙熱損失還有下降空間。

2.漏風(fēng)系數(shù)的測(cè)定方法

鍋爐系統(tǒng)的漏風(fēng)情況，應(yīng)定期進(jìn)行巡回檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取措施解決。此外，還需要采用科學(xué)的方法進(jìn)行測(cè)試，因?yàn)橛行┎课挥媚繙y(cè)法很難發(fā)現(xiàn)，對(duì)漏風(fēng)大小的判斷不可能準(zhǔn)確。通過實(shí)際測(cè)試，可準(zhǔn)確判定鍋爐煙氣流程中每個(gè)部位的漏風(fēng)系數(shù)，以便針對(duì)性地采取措施。漏風(fēng)系數(shù)的測(cè)定方法有測(cè)定煙氣中的CO2法和測(cè)O2含量法之分。

三、合理配置尾部受熱面，回收煙氣余熱：

1. 設(shè)置省煤器，提高鍋爐進(jìn)水溫度

省煤器是布置在煙道尾部的一種給水預(yù)熱裝置，用來回收一部分煙氣余熱，同時(shí)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(yàn)研究表明，鍋爐給水溫度提高6～8℃，可節(jié)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(guān)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(yīng)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(jié)約的關(guān)系

中小型工業(yè)鍋爐雖已安裝了省煤器，但維護(hù)差，積灰多，不吹掃，阻力增大，水的預(yù)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(qiáng)燃料管理、燃用洗選潔凈煤、減少灰分，并進(jìn)行定期吹掃，保持省煤器受熱面清潔，強(qiáng)化熱交換，可提高給水溫度。實(shí)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(jié)能減排效果很突出。

2.設(shè)置空氣預(yù)熱器，降低排煙熱損失

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

圖 降低排煙溫度、預(yù)熱助燃空氣與燃料節(jié)約的關(guān)系

中小型工業(yè)鍋爐尤其是10t/h以下的小鍋爐，有時(shí)不配置空氣預(yù)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(yīng)該安裝空氣預(yù)熱器，其優(yōu)點(diǎn)如下。

（1）設(shè)置空氣預(yù)熱器的優(yōu)點(diǎn)

①由于熱風(fēng)助燃，著火快且穩(wěn)定，可擴(kuò)大煤種范圍。在當(dāng)前動(dòng)力配煤無保證、供煤質(zhì)量差、煤末較多的情況下尤為重要；

②熱風(fēng)助燃，有利于強(qiáng)化燃燒，降低灰渣含碳量，提高燃燒效率；

③由于熱風(fēng)助燃，火焰溫度高，提高傳熱效率，保證出力；

④由于改進(jìn)了高溫環(huán)境，不需要太大的空氣系數(shù)，便可促進(jìn)低氧燃燒，降低排煙量，有利于環(huán)境保護(hù)。

（2）設(shè)置空氣預(yù)熱器的缺點(diǎn)及解決措施

①在預(yù)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(jìn)行清掃，并配置合適的引風(fēng)機(jī)；

②在空氣預(yù)熱器冷端管板容易產(chǎn)生低溫腐蝕，尤其在燃料硫含量高時(shí)，影響煙氣露點(diǎn)溫度升高，需采取措施解決，保證預(yù)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(jié)垢、積灰危害嚴(yán)重

鍋爐受熱面內(nèi)、外結(jié)有水垢、積灰、結(jié)渣或結(jié)焦，均會(huì)增加熱阻，降低熱交換效率。水垢的熱導(dǎo)率很小，一般在0.58～2.3W/（m·℃）之間，是鋼的[插圖]。積灰、結(jié)渣或結(jié)焦的熱導(dǎo)率，與水垢屬于同一數(shù)量級(jí)，導(dǎo)熱性能同樣很差。試驗(yàn)研究表明，鍋爐受熱面結(jié)垢、積灰厚1mm，熱損失要增加4％～5％，同時(shí)還會(huì)造成排煙溫度升高，導(dǎo)致鍋爐運(yùn)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(yùn)行。

中小型工業(yè)鍋爐對(duì)于受熱面清潔與吹灰工作普遍重視不夠，主要表現(xiàn)在已安裝的吹灰設(shè)施不能正常投運(yùn)，許多鍋爐房未設(shè)置吹灰裝置。遇有積灰、結(jié)渣、結(jié)焦，習(xí)慣于在停爐時(shí)集中清掃，不愿意在線處理，也是造成排煙溫度高、燃料浪費(fèi)的原因之一。

2.搞好水處理工作，實(shí)現(xiàn)無垢運(yùn)行

要保持鍋爐受熱面內(nèi)側(cè)清潔，應(yīng)貫徹以防垢為主的技術(shù)方針，因而必須搞好水處理工作。只有給水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，方可實(shí)現(xiàn)無垢運(yùn)行，提高傳熱效率。有關(guān)水處理工作，將在第七章作詳細(xì)介紹。

3.加強(qiáng)吹掃，保持受熱面清潔

燃煤鍋爐在運(yùn)行中必須堅(jiān)持定期吹灰、除渣和清焦，保持受熱面清潔，不能等到停爐時(shí)才去處理。目前國內(nèi)主要的方法有：蒸汽吹灰、壓縮空氣吹灰、高壓水吹灰、振動(dòng)除灰、化學(xué)除灰和燃?xì)馕⒈业?。我國已引進(jìn)美國克里斯蒂L3型爐膛吹灰器，還有湖北省鍋爐輔機(jī)廠研制成功的G3A型固定旋轉(zhuǎn)式吹灰器等?；瘜W(xué)除灰劑的應(yīng)用也取得了較好效果。當(dāng)把除灰劑投入高溫爐膛后，隨煙氣流動(dòng)與受熱面上的灰渣接觸，可分解結(jié)渣，促進(jìn)爆裂脫落，并可中和低溫受熱面結(jié)露形成的硫酸等。

4.降低排煙溫度的瓶頸是煙氣露點(diǎn)溫度

（1）煙氣露點(diǎn)　煙氣結(jié)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(diǎn)溫度特別是預(yù)熱器冷端管板溫度的制約，成為一個(gè)瓶頸問題。由于鍋爐排煙溫度必須高于煙氣露點(diǎn)溫度以上一定范圍，限制了排煙溫度的降低。

（2）防止預(yù)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(yù)熱器材質(zhì)，如采用耐熱鑄鐵、耐腐蝕鋼或金屬表面進(jìn)行搪瓷處理，提高抗腐蝕能力；部分冷空氣繞過冷端入口進(jìn)入預(yù)熱器內(nèi)，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(yù)熱器出口再循環(huán)進(jìn)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(yù)熱器。此種材質(zhì)不但具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，而且如有積灰、結(jié)渣，很容易被吹掃除掉，價(jià)格又便宜。在小型鍋爐曾推廣應(yīng)用，效果較好。

③采用回轉(zhuǎn)輪空氣預(yù)熱器。此種預(yù)熱器與管式空氣預(yù)熱器相比，可在較低排煙溫度下運(yùn)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(duì)減少。如采用特殊設(shè)計(jì)，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(diǎn)是別的預(yù)熱器所沒有的。該預(yù)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(yè)鍋爐有應(yīng)用，在中小型工業(yè)鍋爐可進(jìn)行試驗(yàn)。

（3）采用熱管預(yù)熱器與省煤器　熱管是一種超導(dǎo)傳熱元件。天津華能集團(tuán)能源設(shè)備有限公司等生產(chǎn)廠家，利用熱管元件組裝制造的鍋爐熱管系列空氣預(yù)熱器、熱管省煤器，具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)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(diǎn)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)?？晒?jié)約燃料10％，使用壽命8年以上，一年左右可收回投資，應(yīng)大力推廣應(yīng)用。有關(guān)熱管的傳熱原理、結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，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(jìn)行試驗(yàn)。

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