探討工業(yè)燃煤鍋爐燃燒自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)

謝建兵+邱子龍

摘 要：節(jié)能減排工作是保障我國(guó)資源可持續(xù)發(fā)展的重要前提，是全面貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的基本依托，同時(shí)也是轉(zhuǎn)變我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、提升綜合競(jìng)爭(zhēng)力的主要途徑。工業(yè)鍋爐是我國(guó)能耗相對(duì)較大的設(shè)備之一，其能耗的控制對(duì)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展有重要的意義?；诖?，本文對(duì)工業(yè)燃煤鍋爐能耗現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并提出了節(jié)能技術(shù)改造的途徑。

關(guān)鍵詞：工業(yè)；鍋爐；節(jié)能；熱效率；熱損失

在工業(yè)燃煤鍋爐實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，熱效率通常比較低，且燃料污染比較嚴(yán)重。為提高燃煤鍋爐的熱效率，優(yōu)化其能效利用率，降低熱損失，十分有必要貫徹綜合節(jié)能改造策略，分析熱效率較低的原因，并采取針對(duì)性的技術(shù)改造方案，提高燃料的使用效率。現(xiàn)今我國(guó)工業(yè)鍋爐主要以燃煤鍋爐為主，且覆蓋面積較廣，容量比較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)每年所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量可達(dá)4億噸，占我國(guó)原煤產(chǎn)量的25%。大部分燃煤鍋爐容積均比較小，且運(yùn)行效率一般十分低，能源浪費(fèi)比較嚴(yán)重，且會(huì)排放出大量有毒的粉塵污染物，造成大氣污染。以下則主要介紹工業(yè)燃煤鍋爐燃燒節(jié)能的新技術(shù)。

1 煤、油混合燃料燃燒技術(shù)

燃煤鍋爐節(jié)能的途徑比較多，主要從熱能轉(zhuǎn)化利用與熱能利用過(guò)程兩方面著手。煤、油混合燃料燃燒技術(shù)是最近幾年來(lái)從國(guó)外引進(jìn)到新型油燃燒節(jié)能技術(shù)，主要通過(guò)將燃料油與煤粉相結(jié)合，進(jìn)行混合燃燒，替代傳統(tǒng)煤油的技術(shù)。將低劣的煤來(lái)替代傳統(tǒng)的燃料油，能夠有效降低燃油的消耗量。將燃油與煤粉混合后，燃料流動(dòng)性提升，輸送更為方便。此外，煤油混合燃燒技術(shù)操作比較簡(jiǎn)單，且安全性比較高，無(wú)需進(jìn)行繁瑣的操作，僅需更換燃燒噴嘴即可滿足混合燃燒要求。

但在應(yīng)用過(guò)程中，同時(shí)還需注意在制備煤油混合燃料時(shí)，一般需要將原始煤燃料制作成粉狀，后注入預(yù)混器中，加入20%的水與30%的燃料油進(jìn)行混合，確保攪拌的充分性。同時(shí)為確保燃料的穩(wěn)定性，需盡可能降低煤粉的粘度。此外，煤油燃料在攪拌均勻后，無(wú)需迅速送入鍋爐內(nèi)燃燒，需確保煤粉與煤油混合均勻后，進(jìn)行貯存與運(yùn)輸，可加入適量的乳化劑進(jìn)行低速攪拌。并利用快速低溫冰凍方案進(jìn)行貯存。但在使用時(shí)，首先需將其加熱至流動(dòng)狀態(tài)。此外，為保障煤油混合燃料能夠充分燃燒，需控制混合漿液的輸送速度，注重霧化與燃燒配合，在混合燃料流經(jīng)噴嘴時(shí)，使用低壓氣流進(jìn)行霧化處理，保障燃料具有充足的絕熱部分，確保其具備一定的熱強(qiáng)度。同時(shí)還需注意漿狀燃料對(duì)鍋爐設(shè)備，尤其是噴嘴磨損程度相較燃油來(lái)說(shuō)相對(duì)嚴(yán)重，且煤粉顆粒的不均勻燃燒可能對(duì)燃煤鍋爐燃燒的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

2 二次風(fēng)強(qiáng)化燃燒技術(shù)

二次風(fēng)強(qiáng)化燃燒技術(shù)同樣可促使鍋爐爐膛內(nèi)的可燃物充分與空氣混合，提升可燃物在鍋爐內(nèi)的停留時(shí)間，保障其能夠充分得到燃燒，降低燃料不完全燃燒所造成的熱損失。此外，由于二次風(fēng)營(yíng)造的氣流漩渦有一定的分離作用，能夠減少灰粒與煤粉的逸出量，降低污染物的排放量，進(jìn)而降低環(huán)境污染。首先，二次風(fēng)能夠有效強(qiáng)化氣流的燃燒，增強(qiáng)鍋爐內(nèi)氣流的混合與擾動(dòng)，是鍋爐內(nèi)可燃?xì)怏w與氧氣充分混合，降低不完全燃燒損失。其次，二次風(fēng)能夠促使鍋爐內(nèi)煙氣漩渦的形成，延長(zhǎng)了懸浮細(xì)煤粒在鍋爐內(nèi)的燃燒時(shí)間，提高燃料燃燒率，降低熱損失。此外，二次風(fēng)能夠改善鍋爐內(nèi)的高溫?zé)煔馀欧艩顩r，提高受熱面的利用效率。同時(shí)還需注意，為確保二次風(fēng)能夠順利穿透煙氣，打破屏障，需將二次風(fēng)與爐拱進(jìn)行配合，提高鍋爐熱容量，優(yōu)化節(jié)能效果。一般可將蒸汽、空氣、煙氣等作為二次風(fēng)的介質(zhì)。

3 膜法富氧節(jié)能技術(shù)

一般為保障燃料燃燒的充分性，必須借助空氣、氧氣等介質(zhì)。但一般空氣中氮?dú)獬煞謨H占據(jù)21%，其余79%均為非氧氣體，在鍋爐燃燒過(guò)程中可能由于溫度上升而排放而出，在一定程度上造成了能源損失。此外，在燃料燃燒過(guò)程中，可能產(chǎn)生二氧化硫、一氧化氮等有毒氣體，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，威脅人類的身體健康。因此，應(yīng)用含氧量較高空氣參與燃燒，能夠提升氧含量，降低能耗損失。

膜法富氧技術(shù)主要應(yīng)用滲透的原理，轉(zhuǎn)化相關(guān)分子的運(yùn)動(dòng)方向，由于混合氣體在燃燒過(guò)程中，不同氣體分子透過(guò)薄膜的速度不盡相同，因此可充分利用氣體間的分壓差，達(dá)到分離的目的，從而提取純度較高的氣體。當(dāng)前膜法富氧節(jié)能技術(shù)已在鑄造爐、有色金屬冶煉等方面得到了一定的應(yīng)用，節(jié)能效率為14%左右。首先，能夠明顯提高火焰溫度，減少氮?dú)饬?，降低煙氣量與空氣量，同時(shí)還需注意控制富氧濃度，降低氧氣制備成本。其次，能夠加快燃料的燃燒速度，確保燃燒的充分性。一般來(lái)說(shuō)，燃料在純氧環(huán)境下的燃燒速度明顯高于其在空氣中的燃燒速度，且具備較好的導(dǎo)熱性，促進(jìn)燃燒反應(yīng)。再者，富氧技術(shù)的應(yīng)用，能夠提升火焰的強(qiáng)度，降低燃料的燃點(diǎn)溫度。此外，明顯增加燃燒熱量的利用率，降低空氣過(guò)剩系數(shù)，減少燃料的消耗量，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約能源的目的。

4 工業(yè)燃煤鍋爐經(jīng)濟(jì)性分析

在對(duì)傳統(tǒng)鍋爐實(shí)施節(jié)能改造后，鍋爐主燃區(qū)的黃色火焰充斥整個(gè)爐膛內(nèi)部，分布于前拱后部與后拱前部，同時(shí)爐膛喉口部分燃燒亦比較明顯，干燥部分煤層與干餾部分煤層均可全部燃燒，火焰線條比較清晰，燃燒比較充分。通過(guò)對(duì)燃煤鍋爐能效進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示燃煤鍋爐的額定蒸發(fā)量每小時(shí)可達(dá)到6噸，熱效率提升至75%左右，同時(shí)灰渣排放量降低到10%以下，鍋爐的熱量利用情況相較改造前明顯提升。對(duì)節(jié)能改造前鍋爐的能效實(shí)施測(cè)試，結(jié)果提示其熱效率為62%，而改造后相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果顯示熱效率為75%，此時(shí)節(jié)煤率高達(dá)17.3%，每小時(shí)可節(jié)約煤量207.5kg。

5 結(jié)束語(yǔ)

本次節(jié)能改造研究實(shí)踐證實(shí)，應(yīng)用煤、油混合燃料燃燒技術(shù)，膜法富氧與膜法富氧節(jié)能技術(shù)，節(jié)能效果比較明顯，能夠充分提高燃料資源的利用率，降低空氣污染，兼具經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，改造成本比較低，且見(jiàn)效快，能夠充分節(jié)約能源，值得應(yīng)用。

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