鍋爐設(shè)計(jì)中的節(jié)能問(wèn)題

【摘要】我國(guó)一直以來(lái)，都是以煤炭能源作為主要發(fā)展能源，尤其是在工業(yè)鍋爐生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中，所消耗絕大部分煤炭資源，但鍋爐生產(chǎn)自身所帶來(lái)的環(huán)境污染也是影響環(huán)境的一個(gè)重點(diǎn)。我國(guó)當(dāng)前提倡可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，這就必須要針對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)等多個(gè)方面來(lái)進(jìn)行環(huán)保方面的考慮。而國(guó)家在這一過(guò)程中也提高了對(duì)鍋爐節(jié)能的重視，甚至已經(jīng)將鍋爐節(jié)能設(shè)計(jì)工作列入了國(guó)家節(jié)能減排計(jì)劃中的一項(xiàng)重點(diǎn)工程中。本篇文章主要針對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)中的節(jié)能問(wèn)題進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討，以期為我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系改進(jìn)工作作出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)鍋爐；高熱量；高耗能；節(jié)能減排

鍋爐是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所涉及到的一個(gè)重要方面，但是由于鍋爐對(duì)于煤炭的消耗量極大，其中所存在的任何一個(gè)污染指標(biāo)提高，在全國(guó)范圍來(lái)說(shuō)，就是一次重大的污染。而其中任何一個(gè)方面的指標(biāo)下降，都能夠使得環(huán)境狀態(tài)能夠得到一個(gè)極大的提升。所以，針對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)進(jìn)行節(jié)能改良，有著極其重要的作用。下文主要針對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討。

1、分析現(xiàn)階段工業(yè)鍋爐在節(jié)能減排方面的各種問(wèn)題

1.1高熱量高污染

1.1.1鍋爐容量小、熱效率低。近幾年來(lái)，我國(guó)的熱點(diǎn)聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目在持續(xù)不斷的增多，但是其項(xiàng)目中所涉及到的鍋爐容量上升幅度卻較大，相當(dāng)大一部分鍋爐都是處在低負(fù)荷的狀態(tài)之下運(yùn)行，這直接導(dǎo)致煤炭不能完全燃燒，其排煙溫度持續(xù)提升，燃煤熱量在這一過(guò)程中的損失也在持續(xù)增大時(shí)，再加上煤種、煤質(zhì)等無(wú)法得到保障，直接影響到了鍋爐的生產(chǎn)效率，并且?guī)?lái)了重大的污染。此外，我國(guó)的工業(yè)鍋爐90%以上都采用的層煤鍋爐，其層煤鍋爐自身由于構(gòu)造方面的原因，導(dǎo)致其對(duì)于不同煤種的適應(yīng)性極差，尤其是在煤種出現(xiàn)了巨大變化之后，其燃燒工況在這一過(guò)程會(huì)迅速的發(fā)生變化，并且其燃燒過(guò)程中的效率也逐漸下降。

1.1.2排煙溫度高、污染大。企業(yè)大量使用有機(jī)熱載體鍋爐，而有機(jī)熱載體鍋燃燒方法大多數(shù)以層燃為主，其排煙溫度長(zhǎng)期在300℃～350℃之間，大量高溫?zé)煔饧胺蹓mSO2、CO2、NO對(duì)環(huán)境造成極大污染，熱量流失嚴(yán)重。

1.2自控裝置水平低

鍋爐在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，其中所涉及到的自動(dòng)化控制水平較低，并且大部分工業(yè)鍋爐在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，都沒(méi)有安裝上相應(yīng)的運(yùn)行監(jiān)測(cè)儀表。這直接導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行過(guò)程中的相關(guān)操作人員在進(jìn)行鍋爐燃燒工況調(diào)整的過(guò)程中，無(wú)法對(duì)其具體的負(fù)荷變化進(jìn)行掌控，各個(gè)方面的運(yùn)行數(shù)據(jù)也無(wú)法完全知曉。如果說(shuō)不能夠依據(jù)鍋爐當(dāng)前實(shí)際的負(fù)荷狀況來(lái)進(jìn)行工況調(diào)整，那么鍋爐、電機(jī)等方面在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，其效率必然不高，導(dǎo)致了極大的能源耗損。

1.3能源浪費(fèi)嚴(yán)重

在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)能源浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重，我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以煤為主，燃煤工業(yè)鍋爐仍將是主導(dǎo)產(chǎn)品，同時(shí)也是我國(guó)主要的煤煙型污染源。根據(jù)國(guó)家質(zhì)檢總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局的統(tǒng)計(jì)資料：目前，全國(guó)在用工業(yè)鍋爐保有量50多萬(wàn)臺(tái)，約180萬(wàn)蒸噸/小時(shí)。燃煤鍋爐約48萬(wàn)臺(tái)，占工業(yè)鍋爐總?cè)萘康?5%左右，平均容量約3.4蒸噸/小時(shí)，其中20蒸噸/小時(shí)以下超過(guò)80%。113個(gè)大氣污染防治重點(diǎn)城市中約有燃煤工業(yè)鍋爐24萬(wàn)臺(tái)，90萬(wàn)蒸噸/小時(shí)，均占全國(guó)的1/2。

2、節(jié)能減排的具體實(shí)施辦法

2.1降低燃耗的方法是提高燃料利用率

2.1.1在進(jìn)行鍋爐設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一個(gè)首要的目的就是為了對(duì)爐膛容積進(jìn)行改善，使得燃料在投入到爐膛之后，能夠充分的進(jìn)行燃燒，并且完全被爐氣所迅速填充，這能夠幫助料胚在短時(shí)間內(nèi)便能夠受熱。并且爐膛容積會(huì)隨著所采用的燃燒方式、煤種不同、燃燒布置、熱負(fù)荷等多個(gè)方面的不同而存在較大的差異性。從燃燒的形式上來(lái)說(shuō)，其燃燒單位所產(chǎn)生的不同單位熱量、廢氣體積等多個(gè)方面都有著極大的不同，所以，不同情況下對(duì)于燃煤空間的需求有著極大的不同。通常情況下，其鍋爐的發(fā)熱值越高，那么其中所產(chǎn)生的廢氣體積也應(yīng)當(dāng)有相應(yīng)的減少，并且從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)實(shí)際所消耗的燃料和空氣也應(yīng)有大幅下降。所以，在爐膛內(nèi)部熱量完全相同的情況下，其中所產(chǎn)生的廢氣流量也有著極大的不同，那么在爐膛容積進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)要先確定尺寸，并且還要在確定空間容積的過(guò)程中，考慮到什么樣的空間進(jìn)行不同煤種燃燒都能夠達(dá)到完全燃燒的效果。此外，在爐膛設(shè)計(jì)過(guò)程中所涉及到的爐高也是極其重要的一個(gè)因素。在外形整體設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要考慮到爐高自身是否符合爐膛的需要，以及其爐膛是否在該爐高下正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，一般要盡量保持爐膛在較低的位置。

2.1.2爐底結(jié)構(gòu)應(yīng)能使物料下表面由爐內(nèi)冷卻水管滑道造成的“黑印”盡量減輕消除。工業(yè)的爐的爐底承受加熱件的重量、裝出料時(shí)的碰撞和摩擦、氧化鐵皮的侵蝕以及旋轉(zhuǎn)過(guò)程溫度的反復(fù)變化，因此要求爐底上層的耐火材料具有抗高溫、耐急冷急熱、磨、不與氧化鐵皮起化學(xué)反應(yīng)等性能。

2.2高煙囪排放

煙囪是在鍋爐燃燒過(guò)程中極為常見(jiàn)的一個(gè)組成部分，所起到的主要作用便是排煙，其爐內(nèi)燃料在經(jīng)過(guò)燃燒之后，所產(chǎn)生的煙氣會(huì)直接通過(guò)煙道而排入到大氣之中。其排煙的具體方式主要根據(jù)運(yùn)作形式的不同分為自然排煙、機(jī)械排煙兩種，煙囪在實(shí)際安裝的過(guò)程中，其自身務(wù)必要設(shè)計(jì)成為完全獨(dú)立的存在，不能夠直接和煙道這一部分的基礎(chǔ)直接進(jìn)行連接。煙囪底部所存在的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)要以人孔的形式來(lái)確保煙囪功能的實(shí)現(xiàn)。此外，煙囪在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還必須要針對(duì)煙囪高度、排放濃度等方面進(jìn)行周密的考慮，保證尺寸、高度、排放濃度都能夠符合各方面的要求。利用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，雖然說(shuō)無(wú)法直接降低排放物所具有的有害物質(zhì)海量，但是能夠在某種程度上降低濃度，其煙囪自身的高度只要越高，那么煙體自身的濃度也就越低。

2.3燃料的選用和改質(zhì)

2.3.1燃料中含有的硫在燃燒時(shí)產(chǎn)生SO2，在氧化條件下SO2能被氧化成SO3，再與水汽相遇便生成H2SO4具有很強(qiáng)的腐蝕性。SO2除直接危害人體健康外，對(duì)環(huán)境的危害是以酸雨的形式出現(xiàn)的。因此在選用燃料時(shí)采用低硫或不含硫燃料或通過(guò)洗煤等措施降低煤中的含硫量。再就是從燃料燃燒的過(guò)程中脫硫采用煙氣脫硫技術(shù)。

2.3.2大氣中的NOx主要來(lái)源于燃料的燃燒過(guò)程。NOx吸收并散射光線，在空氣中與光化學(xué)氧化劑、顆粒物以及日光發(fā)生一系列的復(fù)雜的反應(yīng)而形成光化學(xué)煙霧，不僅降低能見(jiàn)度而且對(duì)人體的健康有很大危害。防治NOx的方法有兩種：一是通過(guò)燃燒技術(shù)的改進(jìn)來(lái)抵制它的生成。二是從煙氣中將NOx除去，即煙氣脫除NOx。

3、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的過(guò)程中，能源方面對(duì)于整個(gè)經(jīng)濟(jì)體系所帶來(lái)的影響越來(lái)越大，這直接促使各個(gè)方面的能源消耗節(jié)能問(wèn)題成為了充分發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要話題。尤其是消耗煤炭量最大的工業(yè)鍋爐，已經(jīng)成為了我國(guó)節(jié)能降耗工作中首先要加以解決的問(wèn)題之一，有針對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能措施實(shí)施，才能夠使得鍋爐的燃燒效率得到提升，最終達(dá)到工業(yè)鍋爐能源消耗降低的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]夏喜英.鍋爐與鍋爐房設(shè)備[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]徐生榮.鍋爐原理與設(shè)備[M].中國(guó)水利水電出版，2009.

作者簡(jiǎn)介

衣立三，性別：男，出生年月：1985。3。3，畢業(yè)院校：佳木斯大學(xué)，研究方向：鍋爐設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝技術(shù)。身份證號(hào)：230184198503036817