影響鍋爐熱效率的因素分析
1．氧 量入爐總風量的大小與鍋爐熱效率的高低密切相關,總風量過大會使排煙熱損失增加;總風量過小,則會使煤粉燃燒不充分,煙氣中CO含量、飛灰可燃物含量和爐渣可燃物含量增加,致使化學和機械未完全燃燒損失增加;總風量的大小也對主汽溫和再熱汽溫產生影響,因此選取合理的入爐總風量,可使總的熱損失最小,鍋爐熱效率達到最高,同時在低負荷時又能保持較高的汽溫。
在鍋爐負荷與爐膛出口氧量不變的條件下,爐膛—風箱壓差的高低關系到輔助風、燃料風和燃燼風彼此間風量的比例,比例大小對煤粉燃燒的穩定性、燃燼性及NOx的排放量有極大的影響,因此選擇合理的爐膛—風箱壓差,會提高鍋爐的安全性和經濟性。
燃燒器最上1層為燃燼風噴口,燃燼風的作是實現分級燃燒,減少熱力型NOx生成,補充燃燒后期所需氧。燃盡風風量的大小影響NOx的排放量和碳粒子的燃燼程度。此項試驗只考慮燃盡風風量對鍋爐燃燒的影響。
燃燒器噴嘴設計為上下可擺動,主要是通過改變爐膛火焰中心高度調節再熱汽溫和過熱汽溫,但火焰中心高度的改變對煤粉燃燼產生一定影響。燃燒器向上擺動,飛灰可燃物增加,鍋爐效率降低,減溫水量增加。
機組帶600MW負荷,鍋爐其它運行參數不變,通過改變磨煤機入口風量來改變一次風噴嘴風速。由于受制粉系統的限制,一次風風速很難大范圍變化,因此鍋爐熱效率幾乎沒有變化,這說明一次風風速在小范圍內變化對鍋爐熱效率沒有多大影響。
煤粉細度變小,飛灰可燃物含量和爐渣可燃物含量降低,鍋爐熱效率提高。
磨煤機分別組合運行,鍋爐熱效率相差較小,但對汽溫影響較大。
爐膛結渣的運行因素
受熱面結渣過程與多種復雜因素有關。任何原因的結渣都有兩個基本條件構成，一是火焰貼近爐墻時，煙氣中的灰仍呈熔化狀態，二是火焰直接沖刷受熱面。
但是，與這兩個因素相關的具體原因很復雜。這些因素是：
1．煤灰特性和化學組成煤灰特性主要表現在兩個方面：一是煤灰的熔點溫度，二是灰渣的粘性。一般灰熔點低的煤容易結渣，與此同時，低灰熔點的灰份通常粘附性也強，因而增加了結渣的可能性。
在運行條件變化時，煤灰的結渣特性也可能灰變化。例如，爐膛溫度升高，或受熱表面積灰導致壁面溫度升高，火爐內局部地區產生還原性氣氛，使灰的熔點溫度降低時，結渣傾向就可能增加。
2．爐膛溫度水平爐內燃燒器區域的溫度越高，煤灰越容易達到軟化或熔融狀態，結渣的可能性就越大。而影響燃燒器區域溫度水平的因素也很多。例如，前述的斷面熱強度與燃燒器區域的壁面熱強度、燃料的發熱量、水份含量以及鍋爐負荷的變化等。
如果鍋爐改燒發熱量大的同類煤時，由于燃放熱增多，燃燒器區域溫度水平就高，結渣的可能性就大。而鍋爐負荷越高，送入爐內的熱量也越多，結渣的可能性也越大。
3．火焰貼墻對于四角布置直流式燃燒器的爐膛，煤粉氣流由于受到氣流剛度，補氣條件和鄰角氣流的撞擊等影向而引起火焰貼墻時，這必然結渣。對于布置旋流式燃燒器的爐膛，當旋流強度太大時，會引起火焰貼壁。
或某只燃燒器的旋流強度過小，氣流射程太長時，可能使氣流直沖對面爐墻或頂撞對面的火焰而導致結渣。
4．過量空氣系數當爐內局部區域過量空氣過小且煤粉與空氣混合不均勻時，可能產生還原性氣氛，而煤粉在還原性氣氛不能充分氧化，灰份中的Fe2O3被還原成FeO，FeO與SiO2等形成共晶體，其熔點溫度就會降低，有時會使熔點下降150～200oC，因而，結渣傾向隨之增加。
或者，采用高煤粉濃度燃燒方式時，由于燃燒放熱過于集中，使局部區域溫度升高且處于還原性氣氛，結渣也會傾向嚴重。當然這也與灰的熔融特性有關。
5．煤粉細度粗煤粉的燃燒時間比較長，當煤粉中粗煤粉的比例增加時，容易引起火焰延長，導致爐膛出口處的受熱面結渣。
6．吹灰吹灰器長期不投，受熱面積灰增多時，可能導致結渣。
7．燃用混煤鍋爐燃用混煤時，灰渣的特性有可能改變。一般結渣性強的煤與結渣性弱的煤混合時，結渣會減輕。
鍋爐結渣是多種因素綜合影響的結果，不過總是有幾個關鍵因素起先導作用。比較重要的因素是煤灰的熔融特性、水冷壁的冷卻能力、以及火焰貼墻等。
爐膛負壓
煤粉爐通常采用負壓燃燒，負壓燃燒是指爐內壓力比外界大氣壓力低2～6mm水柱。
維持正常的爐膛負壓，不僅對鍋爐經濟運行作用很大，而且對運行調節十分有益。正常的爐膛負壓值是依靠調節送風機和引風機的擋板開度實現的，但主要是靠調節引風機的擋板開度來控制的。如果引風機出力不足，或擋板調節失靈時，爐內可能出現正壓狀態。此時，煙氣或火焰向外泄漏，不僅污染工作環境，而且對設備及人身構成危險。
當然負壓太大也是不允許的。爐膛負壓太大，說明引風機抽吸力過大。此時，爐內氣流明顯向上翹，火焰中心上移，爐膛出口煙溫升高，引起汽溫升高或過熱器結渣。氣流上翹，火焰行程縮短，導致不完全燃燒。
內爆產生的原因一：引風機運行不正常，靜壓頭過高或擋板運行不良；二：因滅火而切斷燃料供應時，爐膛負壓急劇升高。
因此，在切斷燃料的同時，應適當關小引風機擋板，以免負壓劇增。
此外，大型機組應設置爐內壓力報警和安全保護裝置。爐膛負壓波動時，也可能是爐內壓力波動變化造成的。此時表明燃燒處于不穩定狀態。燃燒脈動時，負壓也隨著脈動。所以，爐膛負壓是燃燒調整和鍋爐保護的重要參數。
爐膛負壓由極低突變正壓，此過程發生的時間極短，只有1～2秒，正壓值極高。這種情況下，極可能發生爐膛爆炸或“打炮”。
對于自動化程度比較高的鍋爐，爐膛負壓超限時，控制系統會自動發出報警或保護動作。但當控制系統處于手動狀態時，則必須做出準確、迅速的判斷和處理。
大型鍋爐運行中，爐膛爆炸現象極少發生，但是一旦發生，破壞性很大。因為爐膛爆炸的發生時間很短，只有1～2秒。所以，如何把燃料安全適當地送入爐內并對可能發生的爆炸做出判斷是十分重要的。
爐膛爆炸的原因是數量過多的燃料和空氣在爐膛內未能及時著火燃燒，而以極高的速度進行化學反應，當具有足夠的著火熱源時，在瞬間形成可燃性氣體，氣體容積急劇增加，爐內壓力和溫度急劇升高。
需要注意的是，在鍋爐點火階段或燃燒不穩定時，如果爐內積聚了大量的未燃燃料，此時點火這很有可能造成爆炸。因此，運行人員必須嚴格，準確地按照運行規程的操作順序控制燃料和空氣的投入并熟練掌握點火程序以及具有快速、準確的判斷能力。
例如，燃料的著火性能變差或點火裝置的能量不足以及未及時投入點火裝置。由于這些條件的變化，使送入爐內的燃料與空氣未能及時轉變為不易反應的氧化物或惰性產物，因而積累了大量活性可燃易爆產物。這種積累過程需要持續相當長的時間。即爆炸發生前總要有一段較長的孕育時間。
爐膛負低負荷穩燃技術
這三個條件集中在一起，強化了著火條件，使著火穩定性提高。
當然，煤粉濃度并不是越高越好。煤粉濃度過高時，由于著火區嚴重缺氧，而影響揮發份的充分燃燒，造成大量煤煙的產生，此時還因揮發份中的熱量沒有充分釋放出來，影響顆粒溫度的升高，延緩著火。或者因揮發份燃燒缺氧，使火焰不能正常傳播，而引起著火不穩定。
可見，存在一個有利于穩定著火的最佳煤粉濃度。有利于著火的最佳煤粉濃度與煤種有關，揮發份大的煙煤，其最佳煤粉濃度低于揮發份小的貧煤。
2．提高煤粉氣流初溫提高煤粉氣流初溫，可減少煤粉氣流的著火熱，并提高爐內溫度水平，使著火提前。提高煤粉氣流初溫的直接辦法是提高熱風溫度。
3．提高煤粉顆粒細度煤粉的燃燒反應主要是在顆粒表面上進行的，煤粉顆粒越細，單位質量的煤粉表面積越大，火焰傳播速度越快。燃燒速度就越高，火焰傳播速度越快，燃燒放熱速度越快，煤粉顆粒就越容易被加熱，因而也越容易穩定燃燒。
試驗研究發現，煤粉燃盡時間與顆粒直徑的平方成正比，當鍋爐燃用煤質一定時，提高煤粉細度能顯著提高煤粉氣流著火的穩定性。不過煤粉顆粒細度受磨煤出力與磨煤電耗的限制，不可能任意提高。