燃煤鍋爐節(jié)能改造技術(shù)措施的應(yīng)用

江志銘

【摘要】我國(guó)在用的燃煤鍋爐普遍存在燃燒效率不高、能耗大、安全隱患大等問題，因此，對(duì)燃煤鍋爐進(jìn)行節(jié)能降耗改造迫在眉睫。本文闡述了當(dāng)前燃煤鍋爐運(yùn)行中存在的問題，介紹了節(jié)能改造技術(shù)措施的應(yīng)用。節(jié)能改造效果表明，鍋爐的燃燒效率和耗能量都有了較大的改善，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】鍋爐 節(jié)能改造 余熱 配風(fēng) 對(duì)比 效益

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)入了高速發(fā)展的時(shí)期。因此，工業(yè)的發(fā)展對(duì)能源的需求量急劇增加，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源相對(duì)不足的矛盾也日趨尖銳。能源消耗大戶的燃煤鍋爐，年耗煤炭占煤炭總產(chǎn)量的四分之一左右，且在用燃煤鍋爐多為使用年限較長(zhǎng)的老舊鍋爐，效率低、安全隱患多、污染重，燃煤鍋爐的實(shí)際運(yùn)行熱效率僅為60%～65%，與設(shè)計(jì)效率有較大差距。由此看來，燃煤鍋爐的節(jié)能潛力巨大，因此，進(jìn)行節(jié)能改造勢(shì)在必行。

1鍋爐運(yùn)行中存在的問題

某工業(yè)蒸汽鍋爐，平均噸汽耗煤量為173.7kg。我們對(duì)鍋爐進(jìn)行了熱效率測(cè)試，測(cè)得鍋爐的熱效率為70.53%左右，通過測(cè)試，發(fā)現(xiàn)鍋爐的過?？諝庀禂?shù)為2.32，爐渣含碳量也偏高，為21.53%，鍋爐平均出力為12.7t/h。并且爐膛內(nèi)滿膛堂火燃燒，火力不集中，火焰顏色呈暗紅色。由于各風(fēng)室配風(fēng)不均，沒有完全燃燒的碳粒子大量被排出，煙囪經(jīng)常冒黑煙。

以上問題說明鍋爐處于非正常運(yùn)行狀態(tài)，安全隱患多，急需進(jìn)行節(jié)能改造和維修。

2燃煤鍋爐節(jié)能改造技術(shù)措施的應(yīng)用

2.1鍋爐蒸汽余熱的利用

鍋爐余熱包括生產(chǎn)工藝后的蒸汽余熱和鍋爐排污的余熱。結(jié)合本廠的生產(chǎn)工藝流程分析，該廠有12臺(tái)蒸壓釜，容積各為100m3，鍋爐蒸汽出力為12.7t/h，24h連續(xù)運(yùn)行。從蒸壓釜排出的蒸汽壓力平均為0.36MPa，通過螺旋板式換熱器對(duì)鍋爐給水進(jìn)行熱交換，提高鍋爐的給水溫度。為了充分利用蒸壓釜排出的蒸汽余熱，對(duì)生產(chǎn)工藝流程重新進(jìn)行安排，使蒸壓釜按一定順序逐個(gè)排汽。經(jīng)過螺旋板式換熱器冷卻后的廢水變?yōu)樯a(chǎn)工藝用水，充分利用水資源。其次是充分利用鍋爐排污余熱。排污工藝通過排出鍋爐鍋筒中的水中懸浮物和溶解固體，來控制鍋爐水的質(zhì)量和運(yùn)行效率。鍋爐排污水溫度高達(dá)184℃左右，高熱、高壓條件下排污水蘊(yùn)藏著高品位的熱能。將鍋爐排污水排入連排擴(kuò)容器，經(jīng)擴(kuò)容器降壓產(chǎn)生二次閃蒸蒸汽加熱鍋爐給水，剩余廢水排入工藝用水水池中。

2.2鍋爐煙氣余熱的利用

當(dāng)空氣預(yù)熱后，入爐空氣溫度得到了提高，經(jīng)過預(yù)熱后的熱空氣進(jìn)入爐內(nèi)后，加速了燃料的干燥、著火和燃燒過程，尤其是提高煤層下部靠近爐排片處的溫度，改善煤層深處的燃燒，促進(jìn)焦炭燃盡，從而保證爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒，起著改善、強(qiáng)化燃燒的作用。由于爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定，輻射熱交換的強(qiáng)化，可以降低化學(xué)不完全燃燒損失；另一方面，空氣利用煙氣余熱進(jìn)行預(yù)熱，進(jìn)一步降低了排煙熱損失，從而提高了鍋爐熱效率。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)空氣在預(yù)熱器中溫度升高1.5℃時(shí)，排煙溫度可降低1℃。該鍋爐的排煙溫度為215℃，高于標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此可利用空氣預(yù)熱器進(jìn)一步降低鍋爐的排煙溫度。

2.3鍋爐本體的改造

（1）鍋爐外墻保溫

爐體表面溫度最高達(dá)181℃，高于標(biāo)準(zhǔn)要求的50℃，需重新進(jìn)行保溫。

（2）改造風(fēng)室結(jié)構(gòu)，合理配風(fēng)，均勻給風(fēng)

空氣供應(yīng)是否充足和合理對(duì)鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)性和出力都有很大的影響，其中，對(duì)鏈條爐沿爐排長(zhǎng)度和寬度應(yīng)有不同的配風(fēng)要求。

1）沿爐排長(zhǎng)度方向合理配風(fēng)

原煤在爐排上由前往后的運(yùn)動(dòng)過程中，其燃燒分為3個(gè)階段：首先是預(yù)熱干燥并分解揮發(fā)物；其次是著火燃燒；最后是燃盡出渣。因?yàn)槊涸跔t排上的燃燒是分階段、分區(qū)進(jìn)行的，所以沿爐排長(zhǎng)度方向所需的空氣量不同，在煤的預(yù)熱干燥階段，可以完全不需要空氣，在揮發(fā)物析出區(qū)，有一部分可燃?xì)怏w已經(jīng)開始著火，因此需要供給一部分空氣，使不斷析出的可燃?xì)怏w著火燃燒。以后，揮發(fā)物燃燒和焦炭的燃燒區(qū)域是燃燒過程的主要部分，需要進(jìn)入大量空氣，最后是灰渣的形成區(qū)域，燃燒階段基本結(jié)束，所以不需要多少空氣，主要是爐排冷卻需要送風(fēng)。

由于煤炭在鏈條爐排上的燃燒是沿長(zhǎng)度分階段進(jìn)行的，因此，爐排下供應(yīng)的一次風(fēng)必須分倉(cāng)、分區(qū)調(diào)節(jié)，以使?fàn)t前著火區(qū)和爐后燃盡區(qū)的風(fēng)量要少，中間燃燒旺盛區(qū)的風(fēng)量要大。該鍋爐有7個(gè)風(fēng)室，單用小風(fēng)門調(diào)節(jié)，各個(gè)風(fēng)室之間須嚴(yán)密不漏，以防短路而失去調(diào)節(jié)作用。

2）沿爐排寬度方向均勻配風(fēng)

沿爐排寬度方向上的合理配風(fēng)方法是均勻配風(fēng)，以使燃燒均勻，防止出現(xiàn)火口等不正常燃燒現(xiàn)象。改進(jìn)的措施主要是從風(fēng)室的結(jié)構(gòu)上著手，采用雙面進(jìn)風(fēng)、等壓風(fēng)室等，盡量使水平風(fēng)速保持不變，通過對(duì)鍋爐的合理配風(fēng)，使整個(gè)爐排面上均勻燃燒。

合理的供風(fēng)配比可以有效減小過量空氣系數(shù)，降低排煙熱損失Q2，而Q2在總的熱損失中占的比重最大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，過量空氣系數(shù)每增加0.15，Q2就增加1%。各分段供風(fēng)量的比例關(guān)系，需要根據(jù)煤質(zhì)好壞、爐排上煤層厚度、煙氣含氧量、CO含量、負(fù)荷大小等因素確定，所以不同負(fù)荷和不同燃燒情況下的供風(fēng)配比需要根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，形成一整套數(shù)據(jù)，并最終用于指導(dǎo)操作上，提高鍋爐燃燒效率。

2.4水處理設(shè)備的改造

提高給水品質(zhì)不僅是一項(xiàng)重要的節(jié)能措施，而且是一項(xiàng)重要的安全措施。鍋爐運(yùn)行一段時(shí)間后，鍋爐受熱面上會(huì)形成一層水垢。水垢的導(dǎo)熱系數(shù)僅是鋼的1/40～1/30，結(jié)垢會(huì)極大降低傳熱能力，使排煙溫度升高，增加燃料消耗；水垢還會(huì)影響水循環(huán)的正常進(jìn)行，造成管子過熱甚至爆管。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鍋爐結(jié)垢每增厚1mm厚度，就要增加燃料消耗3%。工業(yè)鍋爐的給水必須按規(guī)程或規(guī)范要求進(jìn)行給水處理。該廠使用鈉離子交換軟水設(shè)備，水處理人員要定期更換交換樹脂，保證水處理設(shè)備的正常運(yùn)行。司爐人員必須加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)的監(jiān)察，及時(shí)清除水垢，以減少能源浪費(fèi)。

2.5鍋爐輔機(jī)改造

裝設(shè)排煙氧含量在線監(jiān)控裝置以監(jiān)控鍋爐運(yùn)行過量空氣系數(shù)，維修風(fēng)機(jī)并加設(shè)變頻裝置，可以節(jié)約大量電能；檢查煙、風(fēng)道漏風(fēng)之處，用石棉帶進(jìn)行密封，提高鍋爐密封和保溫性，加強(qiáng)爐膛負(fù)壓控制，以降低過量空氣系數(shù)。建立鍋爐水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)鍋爐給水、鍋水進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

2.6加強(qiáng)培訓(xùn)，提高鍋爐管理和運(yùn)行操作人員的綜合素質(zhì)

鍋爐的節(jié)能改造，要從硬件和軟件這兩方面同時(shí)進(jìn)行，以取得最大的效果。受傳統(tǒng)觀念影響，人們常會(huì)認(rèn)為司爐工這個(gè)崗位并不重要，司爐工也并無需具備專業(yè)知識(shí)和技術(shù)水平。殊不知，鍋爐的管理人員和運(yùn)行操作人員的技術(shù)水平對(duì)鍋爐運(yùn)行效率起著至關(guān)重要的作用。據(jù)測(cè)試，在爐型、煤種、用汽等條件相同情況下，由于操作水平的差異可使工業(yè)鍋爐運(yùn)行效率相差3%～10%。因此抓住節(jié)能改造這個(gè)契機(jī)，通過對(duì)管理人員和運(yùn)行操作人員的嚴(yán)格培訓(xùn)，提高他們的專業(yè)知識(shí)和綜合素質(zhì)，使其通過提高自己的管理和操作水平來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的要求。通過技能培訓(xùn)，使運(yùn)行操作人員樹立節(jié)能操作新觀念。

3節(jié)能改造效果分析

3.1燃燒狀況對(duì)比

改造前，爐膛內(nèi)滿膛堂火燃燒，火力不集中，火焰顏色呈暗紅色。由于各風(fēng)室配風(fēng)不均，沒有完全燃燒的碳粒子大量被排出，煙囪經(jīng)常冒黑煙。改造后，由于進(jìn)爐空氣溫度的提高，火力集中，爐膛溫度提高。各風(fēng)室配風(fēng)呈階梯形分布，爐膛內(nèi)部形成湍流燃燒，碳粒子在爐膛內(nèi)部停留時(shí)間延長(zhǎng)，杜絕了冒黑煙現(xiàn)象。

3.2用煤量對(duì)比

通過核查鍋爐運(yùn)行記錄，在鍋爐改造前的一個(gè)月中，平均噸汽耗煤量為173.7kg。改造后的一個(gè)月時(shí)間內(nèi)，平均噸汽耗煤量為156.5kg。改造后噸汽耗煤量節(jié)約9.90%。

3.3鍋爐出力對(duì)比

改造前鍋爐平均出力為12.7t/h，改造后鍋爐平均出力為13.9t/h，改造后鍋爐出力提高8.63%。一年運(yùn)行340d計(jì)算，年多產(chǎn)汽9792t。

3.4鍋爐熱效率對(duì)比

節(jié)能改造后，經(jīng)過空氣預(yù)熱器的空氣溫度提高了95℃，排煙溫度由改造前的215℃降低到153℃；鍋爐給水溫度提高了62℃。通過對(duì)鍋爐進(jìn)行能效測(cè)試發(fā)現(xiàn)，空氣過量系數(shù)由改造前的2.32降低到了1.64。爐渣含碳量由改造前的21.53%降低到了8.94%。鍋爐熱效率由改造前的70.53%提高到了79.61%，鍋爐熱效率提高了11.41%。

4節(jié)能改造后經(jīng)濟(jì)效益分析

鍋爐節(jié)能改造效益分析是在鍋爐本體及其他部件運(yùn)行正常，鍋爐輔機(jī)運(yùn)行正常，電氣控制沒有問題，換熱設(shè)備正常工作的前提下進(jìn)行，按改造后一個(gè)月內(nèi)的噸汽耗煤量和產(chǎn)氣量進(jìn)行分析，該臺(tái)鍋爐按24h運(yùn)行，年運(yùn)行天數(shù)為340d計(jì)算，年可節(jié)煤1951t，噸煤按1000元計(jì)算，年可節(jié)省燃煤195萬元。

5結(jié)語(yǔ)

總之，能源是人們生產(chǎn)和生活賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有足夠的能源供應(yīng)，就沒有生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。因此，我們應(yīng)該著眼于未來，積極響應(yīng)國(guó)家的節(jié)能減排工作，加大對(duì)燃煤鍋爐節(jié)能改造的重視力度，采用適宜的節(jié)能技術(shù)措施。這樣才能提高鍋爐的運(yùn)行熱效率，達(dá)到鍋爐低耗高效的節(jié)能目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]張海英，劉國(guó)華，曾斌.中小型工業(yè)鍋爐節(jié)能改造技術(shù)淺談[J].硅谷，2009年05期.

[2]霍坤義，張昌豪，黃轉(zhuǎn)霞.燃煤鍋爐節(jié)能改造技術(shù)措施[J].河南科技，2009年02期.