使用蒸汽锅炉中的十个认识误区

　　摘　要：简述我国工业锅炉运行和浪费燃煤的现状和严重影响；为确保在锅炉使用时安全、节能、环保等问题的全面管理，归纳总结了炉膛负压、蒸汽压力波动、炉膛压力正负与安全、定期排污次数、燃料中的水分、过剩空气系数和安全阀试跳等十个认识误区，以提高锅炉管理使用的操作技术水平。

　　关键词：锅炉；使用；认识；误区
　　　　
　　由于我国锅炉燃烧设备、配套辅机的技术性能和质量影响，锅炉房管理水平和司炉工技术素质偏低，造成工业锅炉平均运行热效率仅为60%~70%，运行效率与设计鉴定效率相差10%~15%，白白多烧了15%~20％的燃煤。仅此一项，预计每年浪费燃煤为5000~7000万t，排放烟尘800~1000万t，排放CO₂气体5~6亿t，不仅严重浪费能源，而且造成环境污染。因此，为了适应生存和发展的需要，必须重视对锅炉使用时安全、节能、环保等方面的全面管理。笔者根据20多年的专业技术工作经历，分析了如下十个方面常见的错误认识，以利有关人员在澄清模糊认识、强化正确认识的同时，提高锅炉管理使用操作技术水平。

　　1．炉膛负压越大越好
　　燃煤炉如果不设计成负压运行，就不可避免地出现锅炉周围煤、灰、烟、火星乱冒，污染危害工作环境。但这绝不是说负压越大越好。
　　炉膛负压过大，其一是风机电耗大大增加；二是炉膛漏风增加，锅炉热经济性降低，不利于节能。大量未经空气预热器加热的冷风从炉门、孔、墙漏入，炉膛火焰平均温度降低，燃烧速度减慢，燃烬时间延长，热效率降低且水蒸汽在炉内的辐射吸热减少，对流吸热量增加，对电站锅炉来说过热汽温升高，减温水耗量增大，同时燃料的固体未完全燃烧热损失Q₄增加，一般为5%~15％左右，排烟热损失Q₂一般为8%~20％左右也随之大大增加；三是飞灰对沿程受热面的磨损加剧；四是会大大降低炉膛燃烧热效率。根据燃烧化学原理：
　　ω∝pn
　　燃煤与空气浓度一定，燃烧时的化学反应速度ω与反应物压力p的n次方成正比，即炉膛压力高些对燃烧有利，负压越大对燃烧速度越不利。因此，燃油炉大都设计成微正压运行方式，以提高燃烧速度。
　　炉膛负压是反映煤炉燃烧工况正常与否的重要参数之一。运行中炉膛负压变正，甚至加大引风仍难以维持炉膛负压，则表示引风系统故障或炉膛水冷壁管或过热器等汽水泄漏；炉膛灭火，则首先反映的是炉膛风压表剧烈摆动并向负方向甩到头。因此，炉膛负压必须按规定运行，一般应维持在：工业锅炉和工业炉为10~30Pa，电站锅炉为20~50Pa，否则应查明原因。

　　2．蒸汽压力波动对机炉设备的安全经济运行没有什么影响
　　蒸汽压力是蒸汽质量的重要指标之一。汽压波动过大直接影响机组的安全和经济运行。汽压波动主要表现在汽压过高、过低及汽压变化速度上。运行中要求汽压的波动幅值不能太大，而应相对稳定。
　　汽压过高很危险，原因是：(1)因汽压过高引起安全阀起动，造成大量排汽损失；(2)安全阀万一发生故障不动作，可能出现爆炸事故；(3)机械应力大，会危及锅炉、汽轮机及蒸汽管道安全，还可能引起调速级叶片过负荷；(4)蒸汽温度正常而压力升高时，机组末几级叶片的蒸汽湿度增大，使其工作条件恶化，发生水冲击。
　　汽压过低，造成：(1)蒸汽做功能力减小，当外界负荷不变时，汽耗增大，随之煤耗增加，同时汽轮机轴向推力增加，易发生烧瓦事故，甚至会使汽轮机被迫减负荷，威协机组运行的安全。有资料表明，当汽压较额定值低5％时，汽轮机的汽耗率增加1%；(2)蒸汽湿度大，不能满足蒸汽用户（如消毒、灭菌）对汽压的要求，最终影响生产。
　　汽压变化速度是指单位时间内汽压的变动值，表压力／min。汽压急剧变化对机炉设备的安全经济运行有很大影响。(1)汽压突然降低，会引起蒸汽大量带水而恶化蒸汽品质、降低主汽温；(2)汽压急剧变化，受热面金属经常处在重复或交变应力作用下，发生疲劳损坏；(3)造成运行参数（水位、汽温）不稳而调节困难。因此，有的锅炉运行规程中规定了汽压的允许变化范围。例如，SG1025/18.2M319型锅炉规定汽压变化范围是17.2MPa士0.2MPa。

　　3．炉膛压力正负与安全没有什么关系
　　炉膛压力正常与否，对设备、人身的安全有相当的影响。负压过大，加剧了对烟管、尾部对流管壁，如过热器、省煤器的磨损，其磨损量比正常运行状态下大几十倍。时间一长，对流管壁会磨损减薄，且易出现主汽温度偏高，发生超温爆管等事故。正压燃1fd9烧（燃油炉除外），对锅炉安全运行危害更大，主要有以下几点。
　　(1)受热面和炉排工况恶化；
　　(2)炉门、钢架变形，炉墙裂缝；
　　(3)加剧对流管壁的磨损；
　　(4)金属管壁过热，破坏水循环；
　　(5)易使烟管胀口泄漏；
　　(6)蒸汽大量带水，恶化蒸汽品质，发生水冲击；
　　(7)加剧受热面的腐蚀。
　　因此，各锅炉使用单位要充分认识到炉膛压力与安全的关系，以确保锅炉安全运行。

　　4．定期排污次数越多越好
　　定期排污主要是指排除锅炉底部的存渣、污垢和腐蚀产物，减轻炉管结垢，防止堵塞，降低锅水含盐量，强化传热效果。
　　有人认为，排污次数增多效果会更好。其实不然。频繁排污一是浪费大量热量，影响供热汽压的稳定；二是对锅炉水循环不利；三是排污阀阀芯、阀杆盘根损耗大，漏泄、爆管现象增加；四是一台锅炉热效率为60%，当压力升至1MPa时，每增加一次排污浪费能源0.2%；当压力升至1.25MPa时，每增加一次排污浪费能源0.5%，如果将排污率提高到20％左右，能源浪费就更大了；五是运行人员劳动量加大。
　　因此，定期排污必须按照“勤排、少排、均匀排”的原则进行，每八小时至少排污一次，设专人操作。一般规定，每个排污点一次排污的时间不得大于30s，严禁超时。

　　5．燃料中的水分越少越好
　　一般教科书中都介绍，燃料中的水分是有害成分，是燃料中的杂质。水分会吸收燃料燃烧时的放热，增加排烟损失，同时会使燃煤给煤给粉困难；如果燃料油中含水，会使火焰脉动燃烧不稳，甚至锅炉灭火，因而有人认为燃料中的水分越少越好。其实，这是非常错误的。
　　燃煤中的水分过少，一是挥发分容易大量析出；二是储煤有可能自燃；三是上煤过程中煤粉飞扬，污染环境；四是对燃烧不利。因此，人们在遇到大量的细颗粒煤用于工业锅炉燃烧时，还必须视原煤水分的多少，对原煤喷水8％左右，打团，然后再送入炉膛。若能安排在燃用该煤8~12h前喷水，使水分渗透到煤粒内部则更好。原煤参适量水后所产生的H₂O（水蒸汽）是三原子气体，它能强化烟气辐射，有利于着火，并减少排烟热损失。另外，燃油用水蒸汽雾化后还能使着火燃烧得到强化。

　　6．炉膛过剩空气系数越小越好
　　炉内燃烧状况好坏，主要撒于风煤（或油、气）配比最佳与否，除了肉眼观察火焰、烟色和排渣外，关键要看炉膛过剩空气系数α1的大小。
　　α1是指炉膛出口处供给每公斤燃料的实际空气量与理论空气量的比值。低α1燃烧，可大大减少硫酸气体（SO₃）和氮氧化物（NOX）的产生及环境污染，减轻腐蚀及排烟热损失。但α1过小，固体未完全燃烧热损失q4和气体未完全燃烧热损失q₃都增加，烟筒冒黑烟，炉渣及飞灰含碳量增大，燃烧不稳定，而且飞灰和碳黑将沾污、堵塞对流烟道、省煤器及空气预热器。如果增大到一定范围内，可使q₃、q4降低，但排烟热损失q2却会增加。因此，适当的空气量就是使q₂、q₃、q₄之和为最小值，这时的过剩空气系数为最佳。实际运行中空气量的多少，主要靠氧量表来显示，以指导风量调节。一般规定，在70%~100％负荷时，燃煤炉α最佳沸腾燃烧为1.1~1.2；火室燃烧为1.15~1.25；火床燃烧为1.3~1.5。燃油为1.05~1.15；燃气为1.1~1.2。

　　7．安全阀试跳越多安全性越好
　　锅炉安全阀是保证锅炉运行超过规定的压力时能自动开启排出蒸汽、使压力恢复到正常的主要安全部件。近年来，随着国家职能部门对锅炉压力容器管理的加强和锅炉爆炸事故的时有发生，人们对安全阀的作用也日益重视起来。有人认为，只要安全阀多试跳几次锅炉的安全性也就有了保障。这是非常错误的。
　　通常，锅炉不安全的事项主要有缺水爆管、超压爆炸、炉膛爆炸、管阀水冲击爆炸等。因此，在保证安全阀的定期校验、试跳的同时，还要确保缺水保护、超压保护以及报警装置水位显示装置的正常，锅炉超压、缺水、爆炸等事故就可避免。
　　安全阀试跳过多的弊端：一是整定动作压力改变，即原定启跳压力如1.2MPa，多次试跳后动作压力变为1.0、0.8MPa等；二是阀体损耗，如阀芯磨损、锈蚀，回座时间长，关闭不严漏汽或动作压力提高即不能按设定值动作；三是蒸汽热损失大，排放噪音污染环境。

　　8．蒸汽中的杂质对机炉设备的安全经济运行没有影响
　　蒸汽中的杂质是指盐分、泥垢和不良气体。杂质掺入蒸汽中、沉积在金属管壁上，会使传热能力降低，轻则使蒸汽吸热减少，排烟温度升高，锅炉效率降低，重则使管壁温度超过金属允许的极限温度而使管子烧坏。如果沉积在蒸汽管道阀门处，可能引起阀门动作失灵以及阀门漏汽。对电站锅炉，如果杂质沉积在汽轮机的通流部分，则使蒸汽的通流截面减小，叶片粗糙度增加，甚至改变叶片型线而使汽轮机的损失增加，出力和效率降低，还将引起汽轮机振动造成事故。

　　9．酸洗次数越多越好
　　一般，使用一段时间后的锅炉其锅内壁可分为三层：水垢层、铁锈层（Fe3O4、Fe2O3和FeO）、铁基体（Fe）层。酸洗的目的是要通过化学反应清除锅内壁上高压水冲洗不掉的水垢层、铁锈层(Fe3O4、Fe2O3和FeO)，从而实现强化传热，保持较高的锅炉热效率。但酸洗用的盐酸、硫酸和磷酸等在使水垢和氧化铁锈层被除掉的同时，却难免浸蚀到铁基体（Fe）层，因为氧化铁锈层的堆积不是均匀的，且金属基体坑蚀氧化现象普遍存在。
　　为保护金属基体，人们常在酸洗时加入缓蚀剂（又称抑制剂），常用的抑制剂有：乌洛托屏（六次甲基四胺）、福尔马林（甲醛）、若丁、洗1D本胺硫脉等，用来控制腐蚀速度；在酸洗后加碱中和并在酸洗后加入净水反复冲洗、钝化。
　　据悉，尽管采用了上述种种措施，但仍有不少锅炉在酸洗后金属管壁受到损伤，使用寿命缩短，特别是工业锅炉，由于酸洗条件较差，原来不漏的锅炉烟管胀接或焊接管头经酸洗后反而发生泄漏、氧化坑蚀加重，又由于钝化不到位、失效，金属管壁除垢后产生氧化坑蚀，使用年限缩短。因此，酸洗次数越多对金属管壁的浸蚀作用也越大，而且酸洗要耗费大量化学药品，酸洗时产生的毒气和排放物也对环境造成污染。
　　因此，垢厚为0.5~1.5mm不宜采用酸洗，可用碱洗或新型除垢剂，垢厚达1.5mm才考虑酸洗，特别是对胀接锅炉。

　　10．漏风对锅炉运行没有什么危害
　　有人认为，锅炉漏风可以使锅炉送风量减少，非但无害，反而节能。这是非常错误的认识。
　　锅炉漏风主要包括炉膛漏风、烟道漏风、空气预热器漏风。漏风对锅炉运行的安全性和经济性有很大影响，其主要危害表现在：
　　(1)漏风增加了排烟量，也提高了排烟温度，且漏风量增多，空气预热器热风就用得少，排烟热的利用率必然降低。因此，排烟热损失增大、锅炉热效率降低；引风机出力加大而使电耗增加；同时受热面的磨损加剧；
　　(2)炉底漏风会降低炉膛温度使火焰中心上移，引起炉膛出口温度升高。当高负荷运行炉膛漏风过大时过热器有超温的危险；而在低负荷运行炉膛漏风过大时可能引起燃烧不稳，或不完全燃烧，热损失增加，甚至会发生炉膛灭火；
　　(3)空气预热器漏风会使空气短路进入烟道，使引风机出力大大增加，迫使锅炉减负荷运行。漏风严重时，为保证燃烧所需的空气量，加大送风机出力甚至还不能满足燃烧用风量，这样会使锅炉带不上负荷或造成燃烧不完全热损失。
　　因此，应尽量控制和减少锅炉漏风：注意做到：①锅炉检修时，尽量保证炉墙和烟道的严密性；②建立和切实执行运行中堵漏风制度；③运行中尽量降低炉膛负压，严密关闭各处门、孔；④防止空气预热器低温腐蚀。对工业锅炉，还应保持渣斗处水封水位和除尘器灰斗排灰口密封。
　　
　　参考文献
　　1．容奎恩．工业锅炉燃烧[M]．水利电力出版社．1993
　　2．李之光、范柏樟主编．工业锅炉手册[M]．天津：天津科学技术出版社．1988
　　3．容銮恩．燃煤锅炉机组[M]．中国电力出版社．1998
　　4．黄生琪等．简论锅炉定期排污与节能[J]．上海节能．2000年第11~12期．P22~23。
　　5．长春电力学校．热力设备安装与检修[M]．北京：水利电力出版社．1993