工業(yè)鍋爐的使用現(xiàn)狀與節(jié)能減排措施

李曉峰

（哈爾濱市第二鍋爐廠，黑龍江 哈爾濱150056）

工業(yè)鍋爐的使用現(xiàn)狀與節(jié)能減排措施

李曉峰

（哈爾濱市第二鍋爐廠，黑龍江 哈爾濱150056）

在陳述了工業(yè)鍋爐使用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對影響鍋爐燃煤效率的諸多因素進行了分析并提出了具體的解決方法，可供燃煤鍋爐企業(yè)、能源管理及環(huán)境保護部門參考。

工業(yè)鍋爐；燃煤熱效率；全球變暖；環(huán)境污染；節(jié)能減排

1　前言

節(jié)約能源、環(huán)境治理勢在必行，節(jié)能減排與國、與民、與企業(yè)持續(xù)發(fā)展密不可分，尤為重要。隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，由之前的粗獷發(fā)展模式帶來的高能耗、高污染能源和環(huán)境問題已經(jīng)成為各級政府乃至中央的重大課題。近年來，國家政府高度重視節(jié)約能源和環(huán)境治理并取得了很大成績，高耗能的生產(chǎn)設(shè)備在逐漸的被淘汰、改造和更新，使我們的能耗降低，空氣得到很大凈化，但距天更藍、水更清的目標還有很大的差距。

我國工業(yè)鍋爐多為低參數(shù)、小容量鍋爐，平均容量為8.09t/h。它們的熱效率普遍較低，平均只有 67%，比發(fā)達國家低15～20個百分點，其主要原因是排煙熱損失和不完全燃燒熱損失過大。發(fā)達國家燃煤工業(yè)鍋爐的過量空氣系數(shù)大多控制在1.3～1.5 之間，中國實際運行值平均高達2.0～3.0，過分過量空氣加大排煙熱損失；英國燃煤工業(yè)鍋爐煤渣含碳量設(shè)計要求在3%～5%之間，實際運行控制在 1.4%～2.5%之間，而中國燃煤工業(yè)鍋爐煤渣含碳量設(shè)計推薦8%～12%，實際運行卻達到10%～27%。排煙熱損失和不完全燃燒熱損失浪費驚人，節(jié)能潛力巨大。煤炭目前在我國還是主要能源，通過提高鍋爐效率，減少燃煤量，多余熱量和有毒有害氣體（二氧化碳、二氧化硫等）的排放量也相應(yīng)減少了。因此，作為在供暖、生活和生產(chǎn)等方面被廣泛使用的鍋爐的一名設(shè)計和制造人員，有責(zé)任對鍋爐設(shè)備的節(jié)能減排、提高效率提出具體措施。

2　鍋爐熱效率的計算方法

工業(yè)鍋爐數(shù)量眾多，含有手燒和機燒，針對這些工業(yè)鍋爐改造提高鍋爐效率達到節(jié)能減排之目的，通過深入分析測定各項熱量損失則可能消除鍋爐缺陷，采用不同的改造方法有效地提高鍋爐效率。鍋爐效率μ就是鍋爐有效利用熱量q1。

μ=q1=100-（q2+q3+q4+q5+q6）%

式中：

μ=q1——鍋爐效率，

q2——排煙熱損失，

q3——化學(xué)不完全燃燒損失，

q4——機械不完全燃燒熱損失，

q5——鍋爐爐體表面散熱損失，

q6——灰渣物理熱損失。

3　節(jié)能減排的措施

3.1減少排煙熱損失q2

工業(yè)鍋爐排煙溫度一般在150～160 ℃，一些在沒有省煤器和空氣預(yù)熱器的情況下，排煙溫度可高達300℃ 以上。高溫?zé)煔獾呐懦?，造成大量的排煙熱損失。針對這樣的鍋爐，必須多布置受熱面，加裝省煤器或空氣預(yù)熱器封堵爐膛及各處煙道的漏風(fēng)，若密封不好漏入爐膛或煙道的是30℃ 左右的冷空氣，而排離鍋爐時是溫度較高的排煙溫度，因此漏風(fēng)量愈大，排煙熱損失愈大。對于排煙溫度高煙氣量大的鍋爐，有條件一定要加裝帶熱管的余熱鍋爐，利用熱管換熱技術(shù)，可有效回收這部分受污染的煙氣余熱資源，用來預(yù)熱鍋爐助燃空氣，預(yù)熱鍋爐給水，采暖，生活用水等方面，使其變費為寶，經(jīng)濟效益和社會效益非常顯著。

排煙溫度每降低12～15℃，可降低排煙熱損失約1%，所以降低鍋爐排煙溫度，對提高鍋爐效率節(jié)能減排效果顯著意義重大。

3.2減少化學(xué)不完全燃燒損失q3

爐膛出口煙氣中常含有一部分可燃氣體，隨著煙氣排出鍋爐，如CO、H和CH4等，究其原因是供給的空氣量不足或空氣和可燃氣體混和不良、爐膛溫度太低、燃燒速度太慢所致，也有可能由于爐膛尺寸太小、高度太低、可燃氣體來不及燃盡就進入低溫?zé)煹?，解決方法向爐內(nèi)引入二次風(fēng)。二次風(fēng)就是將燃燒所需要的一部分空氣用某種方法從火床上部送入爐膛中，用以攪拌爐內(nèi)氣體使之混合。二次風(fēng)能加強爐內(nèi)的氧同不完全燃燒產(chǎn)物混合使化學(xué)不完全燃燒損失和爐膛過量空氣系數(shù)降低，另一方面由于二次風(fēng)在爐膛內(nèi)造成延期的漩渦，可以延長懸浮的細煤粒在爐膛中的行程，使飛灰不完全燃燒損失降低，對于解決煙囪冒黑煙有一定作用。它們的發(fā)熱量可能達到燃料總發(fā)熱量的40%～50%。

3.3減少機械不完全燃燒熱損失q4

由于飛灰和灰渣中殘留一部分可燃物質(zhì)，還有一部分燃料未經(jīng)燃燒就經(jīng)過爐排通風(fēng)孔或爐排與密封鐵間隙漏入灰坑構(gòu)成機械不完全燃燒損失，損失的大小主要和燃料性質(zhì)（燃料灰分灰渣特性和粒度等）、爐膛結(jié)構(gòu)以及運行條件有關(guān)，解決上述問題除要調(diào)整密封間隙，選購合適燃料，調(diào)整爐排運行速度，還要針對一些著火困難的鍋爐進行改造。煤引燃所需的熱量來源主要靠爐膛的輻射，這種著火方式稱為有限著火。爐膛結(jié)構(gòu)不合適，對于一些難以著火的燃料可能無法引燃。爐拱的形狀和布置與燃料的種類是密切相關(guān)的，對于類似無煙煤等揮發(fā)成分低的煤種先要解決著火問題，而對于煙煤，促使?fàn)t內(nèi)氣體的混合則是主要的。燃料著火主要依靠火床上容熾熱煙氣的輻射，而爐拱能積蓄熱量和反射熱量，這熱量來源于煙氣。在老式的鏈條爐中往往布置了低而長的前拱，目的是為防止?fàn)t膛內(nèi)鍋爐管束對燃料著火不利的影響，實踐證明，這種布置是不合理的，因為當(dāng)前拱很低時，它所蓋住的那一部分容積中不會有燃燒，而外面的熱量又很難輻射進去對燃料著火反而不利，同時煙氣在爐膛內(nèi)也不能均勻混合燃盡，對這些爐前拱必須進行改造即抬高前拱，這對于加速燃料著火提高燃燒不完全程度是很重要的。爐室內(nèi)后拱的尺寸和布置對燃料的點火和引燃起著主要的作用，低而長的后拱不但可以迫使?fàn)t室后部的高溫?zé)煔庀驙t前流動，而且在這股煙氣到達后拱前端時，它可以將氣流中攜帶的熾熱的煤粒拋向前拱下的煤層上，對新進來的燃料的著火就十分有利，鏈條爐燃用低揮發(fā)成分的無煙煤時必須將后拱改造成低而長，在前后拱相互的配合下，方能達到滿意的燃料點火和引燃，降低了機械不完全燃料損失。

3.4減少鍋爐爐體表面散熱損失q5

一般鍋爐在20℃的環(huán)境下散熱損失在2%以內(nèi)，鍋爐爐體表面保溫不好，將加重鍋爐的散熱損失。鍋爐爐體表面的散熱損失和鍋爐爐體表面的面積、形狀、位置和溫度狀況有關(guān)。對于鍋爐表面散熱損失要找出漏風(fēng)、漏煙的地方然后加以封堵漏點，若漏點過多，年限較長的鍋爐，要拆除舊的爐墻和外包皮，重新筑時要砌保溫磚，硅酸鋁板等保溫性能好的保溫材料，提高保熱系數(shù)ψ，降低鍋爐爐體表面散熱損失。

3.5減少灰渣物理熱損失q6

鍋爐排出的灰渣溫度較高，高溫灰渣帶走的這部分熱量即灰渣物理熱損失，其中燃燒不完全灰渣含碳量還會較高。為減少這部分熱損失，可適當(dāng)調(diào)慢爐排行進速度，延長灰渣在爐內(nèi)的停留時間，使其盡可能燃盡，還可以采用富氧燃燒技術(shù)，增加助燃空氣中氧氣的含量，使燃料燃燒得更加充分，同時降低空氣過剩系數(shù)，減少燃燒后的煙氣排放量，提高火焰溫度和降低排煙黑度。

4　影響鍋爐效率的其他因素及解決方法

4.1鍋爐積灰結(jié)焦

鍋爐積灰結(jié)焦將嚴重降低熱效率，因此要根據(jù)鍋爐積灰的情況定期及時清理積灰結(jié)焦，可用吹灰器，也可以利用激波發(fā)生技術(shù)，震蕩、撞擊和沖刷鍋爐過熱器、空氣預(yù)熱器、省煤器表面的積灰結(jié)焦，使其破碎脫落，這種技術(shù)吹灰徹底、不留死角，清灰效果好。

4.2減少鍋爐受熱面上的水垢

鍋爐受熱面上的水垢導(dǎo)熱能力很小，一般水垢的導(dǎo)熱系數(shù)是鋼的30～50分之一，因而只要在鍋爐受熱面上形成薄薄的一層，即會使管壁溫度急劇增加，而將受熱面管子燒壞，嚴重時會引起爆管，爆炸事故。同時在結(jié)水垢后，由于傳熱系數(shù)降低，將使鍋爐效率降低，使燃料消耗量增加，一般在鍋爐受熱面內(nèi)壁產(chǎn)生1mm厚的水垢，將使燃料消耗量增加2～3%左右，所以，鍋爐水處理十分重要。水處理可用全自動鈉離子交換器、磁化法水處理技術(shù)等，有效防止在鍋爐受熱面上結(jié)垢。

4.3給煤裝置改造

我國的層燃鍋爐都是燃燒原煤，其中占多數(shù)的是正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐，原有的斗式給煤裝置，使塊、末煤混合堆實在爐排上，阻礙鍋爐進風(fēng)，影響燃燒。將斗式給煤改造成分層給煤，使用重力篩選器將原煤中塊、末煤自下而上松散地分布在爐排上，有利于進風(fēng)，改善燃燒狀況，提高煤炭的燃燒率，減少灰渣含碳量，可獲得5%～20%的節(jié)煤率，節(jié)能效果視改前爐況而異，爐況越差，效果越好。

4.4鍋爐輔機節(jié)能改造

燃煤鍋爐的主要輔機——鼓風(fēng)機和引風(fēng)機的運行參數(shù)與鍋爐的熱效率和耗能量直接相關(guān)，用適當(dāng)?shù)恼{(diào)速技術(shù)，按照鍋爐的負荷需要調(diào)節(jié)鼓、引風(fēng)量，維持鍋爐運行在最佳狀況，一方面可以節(jié)約鍋爐燃煤，又 可以節(jié)約風(fēng)機的耗電，節(jié)能效果是很好的。

5　結(jié)束語

上述對鍋爐缺陷分析，提出的各項內(nèi)容實施改造后，均可較大幅度地減少煤炭燃料的消耗，提高了鍋爐效率，進而可大幅度地減少溫室氣體CO2的排放量，有利于緩解全球氣候變暖，同時也減少酸雨氣體SO2和總懸浮顆粒物的排放量，有益于改善地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，達到節(jié)能減排的目的。

（編輯：鐘 媛）

Current use situation of industrial boilers and measures for energy saving and emission reduction

Li Xiaofeng

（Harbin Second Boiler Factory，Harbin 150056，China）

Based on the mention of the present use situation of industrial boilers， the factors which affect the effciency of coalfred boilers are analyzed and the specifc solutions are put forward，and it provides reference for coal fred boiler enterprises，energy management and environmental protection departments.

industrial boiler； thermal effciency of coal combustion； global warming； environmental pollution； energy saving and emission reduction

TK229.6

B

1672-4852（2016）01-0034-03

2015-12-15.

李曉峰（1957-），男，助理工程師.