淺談鍋爐的節(jié)煤運行

肖桂田 阜新發(fā)電有限責任公司， 遼寧阜新 123000

淺談鍋爐的節(jié)煤運行

肖桂田 阜新發(fā)電有限責任公司， 遼寧阜新 123000

從我國傳統(tǒng)的經(jīng)濟角度和能源結構來看，燃煤鍋爐由于一次性投資費用較低頗受人們青睞，特別是在煤資源豐富，環(huán)保要求不高的區(qū)域人們更喜歡選擇它。但是在煤資源貧乏的地區(qū)，煤價并不是很低，故油、氣與煤相比有一定競爭能力。人們喜歡燃煤鍋爐的另一個原因是操作簡單。但燃煤鍋爐的污染：廢渣、廢氣、廢水“三廢”俱全，治理亦較困難（特別是脫硫，目前燃煤鍋爐的脫硫技術已取得一定成果，但投資費用高，操作過程繁，占地面積大），從社會效益看燃煤鍋爐應該在安全運行的同時注意煤的節(jié)約和對環(huán)境的污染。本文中著重探討在鍋爐運行中的幾項節(jié)煤措施，對鍋爐的安全經(jīng)濟高效運行具有重要的指導意義。

節(jié)煤；安全運行；鍋爐

前言

根據(jù)2000年12月30日《世界能源導報》報道，我國能源的形勢仍是嚴峻的。中國人口占世界人口的20%，人均能源的資源占有量不到世界平均水平的一半。我國已探明的一次能源儲備中，煤炭約占總儲量的90%。在我國一次能源的生產(chǎn)和消費構成中，煤炭約占2/3，是我國能源工業(yè)的支柱。五十年代開始發(fā)展以熱電聯(lián)產(chǎn)為主、鍋爐房為輔的集中供熱方式供應城市工業(yè)、民用采暖。到二十一世紀集中供熱已成為城市一項重要基礎設施，在提高能源利用率、改善城市大氣環(huán)境質量、促進生產(chǎn)、方便群眾等方面起到了重要作用。國家計委、國家經(jīng)貿委、建設部和國家環(huán)?？偩衷鴮犭娐?lián)產(chǎn)具有節(jié)約能源，改善環(huán)境，提高供熱質量等綜合效益給予了充分肯定。基于我國目前的能源結構狀況，提高鍋爐的熱效率、降低鍋爐及供熱系統(tǒng)的熱損耗、節(jié)約能源，是我國能源供需之間的不平衡得到緩解是一項十分重要的任務。

1 煤的燃燒條件

為了使煤的燃燒過程進行得快（單位時間內燃燒得多,放出熱量多）,不完全燃燒損失少,即迅速而完全的燃燒,必須保證下述三個最基本的條件：

1.1 保持一定的高溫環(huán)境

溫度是燃燒的首要條件。因為燃燒要從著火開始,在著火前的準備階段中,干燥過程都要吸收熱量。因此要求爐膛具有較高的溫度,提供足夠的熱量。

1.2 充足而適量的空氣

煤只有和空氣(其中的氧)接觸才能燃燒。為使燃燒完全,必須供應足夠的空氣。實際運行的鍋爐中,供應的空氣量經(jīng)常是偏多的。而空氣量過多,會降低爐膛溫度對著火與燃燒是不利的,因此供應的空氣量要適當。

1.3 必需的時間和空間

燃料完全燃燒需要一定的時間?？扇細怏w能完全燃燒的時間取決于在爐膛內停留的時間,也就是取決于爐膛的容積。為此,必須保證足夠的爐膛容積。

2 節(jié)煤措施

基于煤的燃燒條件，只要能保證設計煤種有必要的燃燒條件，就能保證鍋爐出力和熱效率，也就是變相節(jié)煤。

2.1 動力配煤

我國可供開發(fā)的煤炭資源數(shù)量有限、品種分布不均勻。優(yōu)質燃料多用于冶金、化工等部門，工業(yè)鍋爐只能依附于煤炭市場，供應什么煤種就燃用什么煤種。目前，工業(yè)鍋爐用煤品種多變，質量下降；而供應量是根據(jù)行業(yè)標準的規(guī)定，按設計用煤種進行設計的。燃煤實際品種與設計煤種的特性指標相差較大，這是造成我國工業(yè)鍋爐運行效率低、出力低的原因之一。采用動力配煤是緩和供需矛盾，提高鍋爐運行效率的有效途徑。

為適應鍋爐達到正常燃燒工況的需要，為科學利用煤炭資源，人為的按合適的重量比選取當?shù)氐目晒膬煞N（或兩種以上）單煤，混配成的具有一定特性指標的新煤種，稱為動力配煤。

動力配煤的配置原則：1) 要在當?shù)刭Y源允許的條件下選取單煤；2) 選取的單煤之中最少要有一種不能在鍋爐上單獨燃用的；3) 混配時，一般以Qar,net，Vdaf為主要配煤參數(shù)，此兩項必須計算，達到配煤指標規(guī)定范圍；4) 盡量優(yōu)選兩種單煤配制，遇到下列情況之一者方選取三種煤配制：① 用兩種煤混配后，某一主要參數(shù)或兩個以上參數(shù)均不能達到配煤特性指標時；② 為了合理利用某一煤種的需要時。③配置比例應簡整，配制中要求混勻；④ 選用的單一煤種的煤質參數(shù)必須以化驗數(shù)據(jù)為準，進貨時的產(chǎn)品參數(shù)能作為動力配煤計算的原始參數(shù)；⑤通過生產(chǎn)實踐應用一個時期后，用反饋信息不斷改進配方。

動力配煤優(yōu)化配方是合理利用燃料的途徑之一。它解決了煤種與爐型不相適應的矛盾，開辟了合理利用劣質煤的可行性途徑，使得煤質穩(wěn)定，減少司爐工人的體力勞動，有利于鍋爐安全運行。由于優(yōu)化配方接近于鍋爐設計煤種，使鍋爐保持經(jīng)濟運行狀態(tài)，提高了鍋爐熱效率，降低了成本，節(jié)約了煤炭，經(jīng)濟效果明顯。

2.2 爐膛的合理設計

鍋爐中的鍋筒、水冷壁和對流管束是鍋爐的主要受熱面。省煤器、蒸汽過熱器和空氣預熱器是鍋爐的輔助受熱面，各輔助受熱面依具體情況，按實際需要而增設。

目前我國工業(yè)鍋爐普遍存在的問題是：有些產(chǎn)品，在鑒定出廠時的熱效率和出力等指標都較高，但實際運行中的熱效率與鑒定熱效率差距很大。主要原因是燃燒工況不佳。這里有設備本身的問題，也有運行管理的問題。就設備本身分析，出力和效率主要受到兩個方面因素的制約：一是鍋爐結構設計，制造和安裝是否先進合理；二是鍋爐所燃用的煤料是否與設計燃料相接近，而這兩者又相互聯(lián)系和制約。所以爐膛的合理設計對于提高熱效率、節(jié)煤是非常必要的。

縱觀鍋爐的發(fā)展過程，鍋爐受熱面由小到大，傳熱方式由單純的傳導對流換熱到重視輻射換熱，一步步發(fā)展到現(xiàn)代鍋爐。在爐膛里配置適當?shù)臓t拱，它有利于鍋爐吸收有效的輻射熱，又有利于保護水冷壁。再輔以一定比例的對流受熱面和尾部附屬受熱面（如省煤器）以充分利用煙氣熱量，減少熱量損失，以利節(jié)煤。

2.3 風量的合理調節(jié)

爐內燃燒所需一、二次風均來自送風機，為了保證鍋爐實現(xiàn)經(jīng)濟安全燃燒，就必須合理組織爐內燃燒工況，保持最佳過剩空氣系數(shù)。

燃料在鍋爐內燃燒，燃燒過程不同，燃燒情況也不同。如鏈條爐的燃燒過程是分區(qū)段的，沿爐排長度方向燃燒所需空氣量各不相同。在爐排的前部即熱力準備階段，基本上不需要空氣；在尾部即灰渣形成階段，可燃物所剩無幾，需要的空氣也不多?？諝庑枰孔畲蟮膮^(qū)段在爐排中段揮發(fā)物和焦炭的燃燒區(qū)域。顯而易見，合理的調節(jié)送風量，適應不同燃燒階段對空氣量的需要，可以減少不完全燃燒熱損失和排煙熱損失，提高鍋爐的熱效率，達到節(jié)煤的目的。

運行實踐表明，要切實做到按煤燃燒的需要配風并非易事，除小風室之間的隔離密封結構必須良好有效外，對爐排寬度方向上的配風均勻性要特別給予重視。實驗證明配風的均勻性與諸多因素有關，其中以進風口尺寸的影響最為顯著，隨進風口與風室的截面比的增大而更趨均勻。此外，對于單側進風的鍋爐，可設置導風板或采用風室節(jié)流擋板裝置，對改善爐排橫向配風的均勻性有效。對于爐排寬度較大的爐子，則應采取雙側送風的方式。

二次風能在鍋爐內形成煙氣漩渦，一方面增加了懸浮煤粉在爐膛內停留的時間，而使燃料充分的燃燒，另一方面能使爐膛內的溫度梯度降低，提高了爐膛內受熱面的利用率，所以采用二次風系統(tǒng)的鍋爐熱效率可提高5～10%。

調節(jié)送風量是通過改變送風機擋板開度或送風機轉速，配合改變二次風擋板開度實現(xiàn)的。在調節(jié)過程中，要根據(jù)負荷的變化和爐膛出口氧量值的高低進行的。根據(jù)以往的運行經(jīng)驗，保持氧量在4%-5%的范圍內鍋爐燃燒最經(jīng)濟。

2.4 鍋爐的微機控制

鍋爐微機控制，是近年來開發(fā)的一項新技術，它是微型計算機軟件、硬件、自動控制、鍋爐節(jié)能等幾項技術緊密結合的產(chǎn)物，我國現(xiàn)有中、小型鍋爐30多萬臺，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的1/3。提高熱效率，降低耗煤量，降低耗電量，用微機進行控制是一件具有深遠意義的工作。

采用微機控制可以直觀而集中的顯示鍋爐各運行參數(shù)，能對運行狀況進行準確的記錄。在鍋爐運行中可以隨時方便的修改各種運行參數(shù)的控制值并修改系統(tǒng)的控制參數(shù)。

采用微機控制可以提高鍋爐的熱效率和節(jié)煤。采用計算機控制后鍋爐熱效率可提高5～10%，據(jù)用戶統(tǒng)計，一臺20t/h的鍋爐，全年平均負荷70%，以平均熱效率提高5%計，全年節(jié)煤800t，按380元/t計算每年節(jié)約304000元。

采用微機控制可以節(jié)電。鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風機、引風機、給水泵等大功率電動機，這些設備大部分時間里是不會滿負荷輸出的，原有方式采用閥門和擋板控制流量，浪費非常嚴重。通過對風機水泵進行變頻控制可以平均節(jié)電達到30%～40%。

2.5 鍋爐及供熱系統(tǒng)的維護

積灰對提高鍋爐熱效率十分有害，當鍋爐有效散熱面積灰1mm厚時，熱效率要下降4～5%。因此及時清除鍋爐受熱面的積灰是提高鍋爐熱效率和節(jié)煤的有效措施。目前清除鍋爐積灰主要有機械及化學方法，而以化學方法應用較廣。化學清灰劑是用硝酸鉀、硫黃混合粉末組成，使用時用高壓空氣噴入爐膛與煙灰起化學反應，使灰垢變得松散而脫落。

為了減少鍋爐和供熱系統(tǒng)的散熱損失必須加強維護，對鍋爐本體及管道要做好保溫。熱力管網(wǎng)及閥門等漏水也是熱損失一個不可忽視的環(huán)節(jié)，熱力管路的絕熱保護必須妥善處理。對使用熱水管道集汽罐排氣時，盡量使用自動排氣閥或密閉關鎖閥門，避免用戶亂開閥門放熱水。另外經(jīng)常檢查供熱系統(tǒng)中閥門、接頭及散熱器，隨時消除漏水現(xiàn)象。

加強管理包括技術管理及成本管理兩方面。在技術管理方面，應根據(jù)具體情況盡可能設置完善的管理系統(tǒng)。如燃燒中應該有取樣裝置，各種計量裝置及儀表。設置水質化驗室，以適應煤的工業(yè)分析、煙氣分析和灰渣含碳量分析等需要。在成本管理方面，燃料管理是十分重要的工作。煤場的煤應按煤種分別堆放。做好防風雨措施，減少自然損耗。蒸汽和熱水是鍋爐房的產(chǎn)品，產(chǎn)量要有計劃，分析要有計量。鍋爐設備維修管理也是十分重要的，停爐時要有檢查制度，并派專人維修，對操作人員要加強節(jié)能意識的教育，形成一個人人講節(jié)能，人人關心節(jié)能的局面。

3 結語

鍋爐是通過燃燒加熱工質來提供熱能動力的重要設備,同時又是承壓、受熱、有爆炸危險性而又被各行各業(yè)普遍應用的特殊設備。另外煤炭屬于一次能源，其儲量有限。因此在鍋爐安全運行的同時要注重節(jié)煤，讓燃料在運行中充分的燃燒，提高熱效率，減少對環(huán)境的污染。

管理和使用鍋爐的技術人員、管理人員、司爐工人必須熟知鍋爐的結構、性能,尤其司爐工人要有高度責任感。掌握鍋爐的運行規(guī)律,嚴格遵守各項操作規(guī)程、交接班及崗位責任等制度，讓節(jié)煤成為可能。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.068

肖桂田:本科、研究方向:鍋爐。