一、鍋爐的基礎知識鍋爐是一種封閉的容器，它提供了一種將燃燒熱傳遞到鍋爐內的方式直到它變成加熱的水或蒸汽。然后是熱水或蒸汽在

一、鍋爐的基礎知識

鍋爐是一種封閉的容器，它提供了一種將燃燒熱傳遞到鍋爐內的方式直到它變成加熱的水或蒸汽。然后是熱水或蒸汽在壓力下可用來傳遞熱量到一個過程中。水是一種有用又便宜的媒介將熱傳遞給一個過程。當水沸騰成蒸汽時，它的體積增加約1600它產生的力量幾乎和火藥一樣具有爆炸性。這使鍋爐極其危險的設備，必須小心處理。把液體加熱到氣態的過程叫做蒸發。熱是通過輻射從一個物體傳遞到另一個物體，輻射就是熱量的傳遞從熱體到冷體無輸送介質，對流，傳遞熱量由輸送介質，如空氣或水傳導而來，熱量的傳遞靠實際身體接觸，分子對分子

鍋爐系統包括:給水系統、蒸汽系統和燃料系統。給水系統為鍋爐提供水，并自動調節以滿足蒸汽的需求。各種閥門提供檢修通道。蒸汽系統收集并控制鍋爐產生的蒸汽。蒸汽通過管道系統被導向點使用。在整個系統中，蒸汽壓力通過閥門進行調節和檢查蒸汽壓力表。燃料系統包括所有用于提供燃料以產生必要的熱量的設備。燃料系統所需的設備取決于燃料的類型。

鍋爐按其用途可以分為電站鍋爐、工業鍋爐、船舶鍋爐和機車鍋爐等四類。前兩類又稱為固定式鍋爐，因為是安裝在固定基礎上而不可移動的。后兩類則稱為移動式鍋爐。

• 移動式鍋爐

在鍋爐中進行著三個主要過程（1)燃料在爐內燃燒，其化學貯藏能以熱能的形式釋放出來，使火焰和燃燒產物（煙氣和灰渣）具有高溫。（2)高溫火焰和煙氣通過“受熱面“向工質（熱媒）傳遞熱量。（3)工質（熱媒）被加熱，其溫度升高或者汽化為飽和蒸汽，或再進一步被加熱成為過熱蒸汽。以上三個過程是互相關聯并且同時進行的，實現著能量的轉換和傳遞。伴隨著能量的轉換和轉移還進行著物質的流動和變化。水一汽系統、煤一灰系統和風－煙系統是鍋爐的三大主要系統，這三個系統的工作是同時進行的。通常將燃料和煙氣這一側所進行的過程（包括燃燒、放熱、排渣、氣體流動等）總稱為“爐內過程“；把水、?汽這一側所進行的過程（水和蒸汽流動、吸熱、汽化、汽水分離、熱化學過程等）總稱為“鍋內過程。

二、為什么要做鍋爐節能

對于工廠和企業而言，為什么要做節能呢，我簡單為大家整理了下，節能的主要原因大致可以分為以下五個。

1、通過優化蒸汽質量/產品熱量來提高產量

1）、來自開放式旁路或吹氣閥的回流管路中的背壓會限制生產率。

2）、為分級而浪費的蒸汽或冷凝水增加了對額外補充水的需求。補充水需要用轉移的鍋爐蒸汽加熱，否則這些蒸汽本來可以用于工藝熱。

3）、轉移或損失的蒸汽/冷凝水會降低鍋爐蒸汽溫度，這會直接影響熱傳遞熱側和冷側之間的對數平均溫差(LMTD)。蒸汽能源的使用不僅應該優化以降低能源成本，而且作為優化生產價值戰略的一部分。

2、通過降低成本提高競爭力

由于能源成本占公司運營費用的很大一部分，減少能源使用是提高公司利潤的有效方法，因為它直接影響成本。

3、防止化石燃料儲備枯竭

不可再生資源是有限的。據估計，地球上所有可開采的石油和液化天然氣（LNG）大約需要50年的時間，而煤炭則需要100多年的時間。因此，無論可再生能源的影響如何，為了我們的星球和依賴能源的子孫后代，盡可能高效和節約地使用自然資源至關重要。

4、減輕環境負擔

氣候變化的進展已使扭轉其影響的緊急行動成為全球發展的新趨勢。特別是通過可再生能源的開發和保護來減少CO 2等溫室氣體已成為國家、企業和個人的一項重要任務。

5、承擔社會責任

工業化帶來了改進的技術和現成的商品，使我們的生活更輕松，但它也帶來了影響整個地球的環境問題。消費者現在期望公司負責并帶頭減輕未來和糾正當前的環境問題。作為企業社會責任踐的一部分，公司應減少其業務實踐、產品和服務對環境的影響，并發布有關能源使用、碳排放和環境影響的信息。

三、鍋爐性能評價

鍋爐的效率、蒸發比等性能參數隨時間的延長而降低由于燃燒不良，傳熱面污垢和運行維護不良。即使是新鍋爐，也會出現燃油質量、水質惡化等原因鍋爐性能差。鍋爐效率試驗有助于找出鍋爐運行的偏差，從而從最佳效率和目標問題領域角度出發采取糾正行動。采用行有嘉數字能效監測平臺就可以對鍋爐這樣的重點能耗設備以及關鍵參數進行實時監測，形成數據分析報表以及設備能效分析，幫助用戶實現鍋爐效率分析和優化。

重點能耗設備在線監測系統

鍋爐熱效率定義為有效利用的輸入熱量的百分比來產生蒸汽。評價鍋爐效率有兩種方法。

1)直接法:工作流體(水和蒸汽)的能量增益為與鍋爐燃料的能量含量相比。

2)間接法:在間接法中，效率是損失與損失之間的差異能量輸入。

1、直接法

這也被稱為“輸入-輸出方法”，因為它只需要有用的輸出(蒸汽)和熱輸入(即燃料)來評估效率。這種效率可以用公式來評估，鍋爐效率=熱輸出/熱輸入*100，直接法計算鍋爐效率時需要監測的參數有:

?每小時產生的蒸汽量(Q)(kg/hr)

?每小時耗油量(q)，單位為千克/小時。

?工作壓力(kg/cm2(g))和過熱溫度(℃)(如果有)

?給水溫度(°C)

?燃料類型和燃料總熱值(GCV)，單位為千卡/千克燃料

2、間接法

采用間接法進行鍋爐現場試驗有英國的參考標準 標準BS845:1987和美國標準是ASMEPTC-4-1蒸汽動力試驗規程機組”。

間接法又稱熱損失法。 效率可以通過用100減去熱損失分數。 該標準不包括吹落損失 確定流程效率。 鍋爐效率計算的詳細程序下面給出間接方法。 然而，可以注意到，練習能量管理在工業界更喜歡簡單的計算程序。

鍋爐中發生的主要損失是:

?由于干燥的煙道氣體而散熱

?由于燃料和燃燒空氣中的水分而失去熱量

?由于氫燃燒而失去熱量

?由于輻射而失去熱量

?由于未燃燒而失去熱量

在上面，由于水分在燃料的損失和由于燃燒氫的損失 依賴于燃料，而不是由設計來控制。

用間接法計算鍋爐效率所需的數據有:

?燃料的終極分析(H2,O2,S,C，水分含量，灰分含量)

?煙氣中氧氣或二氧化碳的百分比

?煙氣溫度(°C)(Tf)

?環境溫度(°C(Ta))和空氣濕度(kg/kg干燥空氣)

燃料的GCV(千卡/千克

?灰分可燃性百分比(固體燃料)

?灰的GCV(千卡/千克)(固體燃料)

四、鍋爐的節能策略

鍋爐系統的能效與燃燒、熱量、輸送、可避免損失、輔助電耗高、水質好、排污有關。

通過實時監測以及檢查下列因素可以表明鍋爐是否正在運行，通過數字能效的數據整理和分析可以最大限度地提高其運行效率，從而達到節能的目的。

1、煙囪溫度

應盡可能降低堆疊溫度。這在含硫量高的燃料中非常重要，因為低溫會導致硫露點腐蝕。堆棧的溫度大于200°C表明有回收余熱的潛力。

2、使用省煤器預熱給水

通常鍋爐煙道出口的溫度在200到300°C左右。因此，可以從這些氣體中回收熱量。鍋爐煙氣出口溫度通常保持在至少200°C，使二氧化硫進入煙道氣不會凝結，在傳熱表面造成腐蝕。當使用的燃料為清潔燃料時，如天然氣、液化石油氣或天然氣油等，必須計算熱回收的經濟性，因為煙氣溫度可能低于200°C。節能潛力取決于所安裝的鍋爐類型和所使用的燃料。

3、燃燒空氣預熱

燃燒空氣預熱是預熱的另一種選擇。為了提高熱量效率提高1%時，燃燒空氣溫度必須提高20℃。大多數天然氣和石油鍋爐廠使用的燃燒器不是為高空氣預熱溫度而設計的。現代燃燒器可以承受更高的燃燒空氣溫度，因此可以考慮出口煙道中的熱交換器作為省煤器的替代。

4、不完全燃燒

不完全燃燒可能由空氣不足或燃料過剩或質量差引起的燃燒不充分。它通常從顏色或煙味上很明顯，必須立即加以糾正。

在燃油和燃氣系統的情況下，CO或煙霧(只適用于燃油系統)與過量空氣正常或過高表明燃燒器系統有問題。造成燃燒不完全的一個更常見的原因是燃燒器處燃料和空氣的混合不好。

煤燃燒時，未燃燒的碳會構成很大的損失。它發生在沙礫遺留或灰中，可能超過提供給鍋爐的熱量的2%。不均勻的燃料大小是不完全燃燒的原因之一。在鏈條爐排中，大塊狀的不會完全燃燒完，而小塊和細顆粒可能會堵塞空氣通道，因此造成氣流組織不良。

切向燃燒示意圖

5、 過量空氣控制

表2.4給出了各種燃料燃燒所需的理論空氣量。在所有實際情況下，都需要過量的空氣，以確保完全燃燒，以允許燃燒的正常變化，并確保某些燃料的良好的堆棧條件。當不完全燃燒損失和煙氣中熱量損失之和最小時，也就意味著鍋爐效率中最佳的過量空氣量。這個水平隨加熱爐設計、燃燒器類型、燃料和工藝變量而變化。它可以由用不同的空燃比進行試驗。

理論燃燒數據

不同燃料的過剩空氣水平

6、 輻射和對流熱損失

殼式鍋爐的外表面比周圍環境要熱。這樣表面的熱量散失取決于表面積和溫差在表面和周圍環境之間。鍋爐殼的熱損失通常是一個固定的能量損失，與鍋爐的出力無關。在現代鍋爐設計中，這可能只占總熱量的1.5%左右，但如果鍋爐的運行速度只有25%，則會增加到6%左右。這種情況下維修或加強隔熱層可以減少通過鍋爐壁和管道的熱量損失。

7、自動泄壓控制

不受控制的連續排污非常浪費。可安裝自動排污控制和感應裝置，并對鍋爐水的導電性和ph值進行監測。

8、 減少結垢和煙塵損失

在燃油和燃煤鍋爐中，管道上積聚的煙灰起到了防止傳熱的絕緣體作用。但是這些煙灰也必須要定期清理。升高的堆棧溫度可能表明過多的煙塵積聚。同樣也更容易發生水垢結節，在正常過量空氣下出口氣體溫度高表明傳熱性能差。這種情況可能是由氣側或水側沉積物的逐漸積累引起的。據估計，每增加22°C的煙囪溫度，效率就會損失1%。煙囪溫度應定期檢查和記錄，作為煙灰的厚度指標。當煙氣溫度上升約20°C之后也就意味著是時候清除煤煙沉積物了。因此，建議安裝一個在煙囪底部的表盤式溫度計，用于監測廢氣溫度。據估計，3毫米的煙灰會導致燃料消耗增加2.5%。

9、鍋爐蒸汽壓力降低

降低鍋爐蒸汽壓力是一種有效減少燃料浪費的方法，最多可減少1%到2%。較低的蒸汽壓力使飽和蒸汽溫度較低，并且沒有堆棧熱回收時，煙氣溫度也有類似的降低結果。

蒸汽產生的壓力通常由最高的壓力/溫度決定，特定過程的需求。在某些情況下，這個過程并不是一直在運行，鍋爐壓力有時是可以降低的。

10、風扇、鼓風機和泵的變頻變速控制

變速控制是實現節能的重要手段。一般來說，燃燒空氣的控制是由安裝在強制和引風機上的節流阻尼器來實現的。雖然阻尼器是簡單的控制手段，但他們缺乏準確性，正常來說只能設定上下限值。一般來說，如果鍋爐的負荷特性是變量時，應評估用VSD替換阻尼器的可能性。

11、 鍋爐負荷對效率的影響

鍋爐的最大效率不是發生在滿負荷時，而是在大約三分之二時滿載。如果鍋爐的負荷進一步降低，效率也有下降的趨勢。在零輸出，鍋爐的效率為零，任何燃燒的燃料都只是用來彌補損失。

影響鍋爐效率的因素有:

?當負荷下降時，通過管道的煙氣質量流量值也隨之下降。在相同換熱面積下，流量的降低，使出口煙氣溫度略有降低，減少了熱損失。

?在一半負荷以下，大多數燃燒器具需要更多的過量空氣來使燃燒燃料完全。一般來說，鍋爐的效率在額定負荷的25%以下會顯著降低，所以應盡量避免運行低于此水平。

12、合適的鍋爐調度

由于鍋爐的最佳效率發生在滿載的65-85%，所以在較高的負荷下運行較少的鍋爐，要比運行一個低負載時效率更高。

13、鍋爐替代

更換鍋爐的潛在節省取決于預期的整體變化效率。如果現有的鍋爐是舊的和低效的，并且無法使用更便宜的替代燃料，亦或者根據目前的要求，尺寸過大或過小，那么在為理想負載條件設計的可行性研究應審查以及長期燃料供應確定后，根據公司發展計劃可以替換更合適的鍋爐。但這應該考慮所有的財務和工程因素。