工業(yè)鍋爐現(xiàn)存問題與節(jié)能減排措施探討

譚勇

（重慶市特種設(shè)備檢測研究院（萬州中心） 萬州）

工業(yè)鍋爐現(xiàn)存問題與節(jié)能減排措施探討

譚勇

（重慶市特種設(shè)備檢測研究院（萬州中心） 萬州）

本文主要結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗闡述了我國工業(yè)鍋爐能耗現(xiàn)狀，并且針對存在的問題提出了工業(yè)鍋爐進行節(jié)能改造的幾點措施，希望能夠為同行作參考。

工業(yè)；鍋爐；節(jié)能；能耗；燃煤；給煤

引言

工業(yè)鍋爐被廣泛的運用在采暖通風(fēng)、工廠動力等多項領(lǐng)域。煤炭消耗約占我國煤炭消耗總量的1/4。且在用工業(yè)鍋爐多為使用年限較長的老舊鍋爐，效率低，污染重，節(jié)能潛力巨大。工業(yè)燃煤鍋爐效率普遍較低。目前平均效率僅為60～65%，比鍋爐產(chǎn)品的鑒定效率低10～15%，比國際水平低20%左右。實際出力一般為額定出力的60～70%，少數(shù)運行不好的僅在50%左右。面對這樣的形勢，做好工業(yè)鍋爐的節(jié)能改造變得十分必要和重要。

1 我國工業(yè)爐的現(xiàn)狀

從工業(yè)爐的產(chǎn)量和擁有量來看，在世界上我國堪稱“工業(yè)爐大國”。我國共有各類工業(yè)爐約12萬臺。工業(yè)爐中燃料爐約6.6萬臺，占爐窯總數(shù)的55%以上，電爐約5萬臺。機械行業(yè)爐窯約7.5萬臺，占爐窯總數(shù)的66%；冶金行業(yè)擁有各類工業(yè)爐1萬余臺，約占總數(shù)10%左右；陶瓷、建材、耐材行業(yè)擁有各類爐窯15000臺，約占總數(shù)的12%左右。石油化工行業(yè)有各類工業(yè)爐窯4000臺以上，約占總數(shù)的4%左右。

工業(yè)爐是我國的能耗大戶，年總耗能達2.6億tce，約占全國總能耗的1/4，占工業(yè)總能耗的60%，位居發(fā)電、供熱之后第三位。工業(yè)爐中燃料爐能耗占工業(yè)爐總能耗的92%，其中固體燃料約70%左右，其它為氣體和液體燃料。電爐按臺數(shù)計算占45%，而能耗僅占工業(yè)爐總能耗的8%左右。

我國工業(yè)爐技術(shù)自改革開放以來有了長足的進步，但工業(yè)爐的能源利用總體水平不高，僅相當于發(fā)達國家20世紀70～80年代的水平，工業(yè)爐的熱效率平均不到36%，而國際上工業(yè)爐的熱效率平均為50%以上。

我國是世界上第一鋼鐵大國，冶金工業(yè)爐的能量利用水平參差不齊。以連續(xù)軋鋼加熱爐為例，大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的爐子熱效率達到40%以上，部分爐子已達到甚至超過了國外發(fā)達國家水平，但非鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的加熱爐效率均在40%以下，發(fā)生爐煤氣加熱爐的熱效率在35%左右，直燃煤爐的熱效率僅為10～20%。

我國是世界上機械制造大國，但機械行業(yè)各類工業(yè)爐的熱效率的平均水平與發(fā)達國家相比差距甚大。我國機械行業(yè)中，先進的爐型所占比重不大，絕大多數(shù)為20世紀50～60年代的結(jié)構(gòu)形式，例如數(shù)以萬計的鍛造加熱爐，大多數(shù)燒煤，且室式爐居多，爐溫波動較大，加熱質(zhì)量差，熱效率低。如我國鍛造加熱爐的單耗高達0.7kg標煤/kg，熱效率只有3～10%；而日本、英國等發(fā)達國家的鍛造加熱爐的單耗只有0.15kg標煤/kg，熱效率可達20%以上。

2 工業(yè)鍋爐節(jié)能減排措施

2.1 調(diào)整工業(yè)爐能源結(jié)構(gòu)，燃氣取代燃煤

我國工業(yè)爐的能源結(jié)構(gòu)是以煤為主的，燃煤工業(yè)爐占工業(yè)爐總能耗的70%，燃油、燃氣爐僅為20%左右。目前絕大部分燃煤爐的爐型落后，污染嚴重，熱效率低，不利于先進節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，嚴重制約我國工業(yè)爐節(jié)能減排的總體水平，成為瓶頸性問題。要想工業(yè)爐節(jié)能減排戰(zhàn)略目標實現(xiàn)，調(diào)整工業(yè)爐能源結(jié)構(gòu)勢在必行，它是實現(xiàn)我國工業(yè)爐從“蒸汽機”向“內(nèi)燃機”轉(zhuǎn)變的引擎。按國家“十一五”節(jié)能減排規(guī)劃，年單位GDP能耗減少4%，“十一五”期間節(jié)能目標20%。如果按此比例，工業(yè)爐年節(jié)能目標為0.52億tce。而燃煤工業(yè)爐年總耗能為1.82億tce，如果用先進的蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)改造這類爐窯，按節(jié)能50%計算，可實現(xiàn)年節(jié)能0.91億tce，超額完成國家節(jié)能減排的戰(zhàn)略目標。

2.2 鏈條爐燃燒系統(tǒng)節(jié)能改造

2.2.1 給煤裝置改造

我國的鏈條爐排鍋爐給煤主要采用斗式給煤裝置。采用統(tǒng)煤時，爐排上塊煤和細末分布不均，造成通風(fēng)不均，影響燃燒；細末多的地方容易被風(fēng)吹走而形成“火口”，造成大量竄風(fēng)；可以采用分層給煤的方式，分層給煤將煤倉中溜下來的原煤經(jīng)過輥筒疏松后，落到篩板上。粒度大的顆粒從篩板上落到爐排上，粒度小的漏到篩下的爐排爐上，隨著爐排的轉(zhuǎn)動，形成了下大上小的給煤層次，使煤層顆粒分布均與，通風(fēng)均勻，提高了爐膛溫度，利于燃燼。采用分層給煤可以增加鍋爐對煤種的適應(yīng)性，出力提高；降低各項熱損失，鍋爐熱效率可提高4～5%，甚至8～10%；提高鍋爐運行的可靠性，減少維修費用；改造工期短、投資回收快，一般為3～6個月。如石景山魯谷供熱廠供131萬m2居民冬季采暖，裝有三臺DHL29-1.6/150/90-AⅡ鏈條鍋爐，采用傳統(tǒng)的給煤調(diào)節(jié)方式，自1995年投入運行以來，煤著火困難，燃燒效率低，還保證不了負荷的需要。北京節(jié)能中心于1996年、1997年分別在1號、2號爐上拆除原鍋爐上的加煤斗，在原位置上安裝新的分層給煤裝置。改造，鍋爐負荷提高，1997年冬季最冷期運行兩臺爐達到了改造前三臺爐的供暖水平（131萬m2）；灰渣含碳量由原來的28%降到5%～7%；鍋爐熱效率提高到83%。

2.2.2 爐拱改造

爐拱布置是否合理對鍋爐的燃燒工況影響極大，對于不同的燃料特性，應(yīng)該有不同的拱形及尺寸。不同煤種的爐拱推薦如下：①燃用無煙煤時，采用低而長的后拱，把爐排后端過量氧氣導(dǎo)向燃燒中心供可燃氣體燃燒，灼熱煙氣和火紅炭粒在氣流轉(zhuǎn)彎處分離，象“火雨”一樣投落到新煤上，改善著火。②燃用煙煤、褐煤時，采用高而短的前拱，后拱也不太長，以保證一定爐膛高度，并利用高溫煙氣輻射引火，保證喉口有良好的擾動作用。③燃用多水多灰的劣質(zhì)煤時，可采用人字形拱、中拱、后拱，使煙氣向前流動提高著火區(qū)爐溫，并使煙氣對新煤和爐拱產(chǎn)生較強的直接對流加熱。爐拱改造只要與煤種匹配得當，一般效果都是很明顯的。這項改造可降低灰渣含碳量30～50%，而且可提高出力。技改投資半年左右可收回。如北京市瀝青混凝土廠的KZL4-13型蒸汽鍋爐，自投入運行以來，出力達不到額定值，爐灰含碳量20～30%，排煙溫度200℃左右，鍋爐熱效率僅55～60%。該廠對該爐進行了改造，改造內(nèi)容為：壓低前拱，延長和壓低后拱；省煤器入口前加裝管式空氣預(yù)熱器；對爐墻、爐頂煙風(fēng)道進行密封及保溫處理。改造后，鍋爐出力達到了銘牌出力；點火性能改善，能摻燒劣質(zhì)煤；排煙溫度低于170℃；效率由改造前的66.4%提高到76.7%。

2.2.3 鏈條爐加煤粉復(fù)合燃燒

將鏈條爐排上方修改爐拱，取消喉口；爐排與爐膛上部空間保持不變。在燃燒室下半部兩側(cè)墻或前墻布置煤粉燃燒器（一般為爐排上方1.5～2m）。增加一套制粉系統(tǒng)。制粉用煤和爐排用煤可共用一個煤斗。磨制好的煤粉和干燥劑一起送出磨煤機后形成一次風(fēng)煤粉氣流，與二次風(fēng)同時進入煤粉燃燒器。燃燒器中的一次煤粉氣流同二次風(fēng)合理混合后在火床上方形成高溫煤粉火焰。煤粉燃燒形成的高溫火焰提高了爐膛溫度，為鏈條爐排上的煤層著火提供了豐富的熱源，大大改善了鏈條爐排上新煤的著火條件；同時，穩(wěn)定燃燒的火床又是煤粉氣流著火的可靠熱源，可以保證煤粉及時穩(wěn)定地著火。復(fù)合燃燒使鍋爐在負荷多變特別是改燒一般劣質(zhì)煤情況下均能達到穩(wěn)定高效燃燒。

2.3 傳熱系統(tǒng)節(jié)能

2.3.1 安裝省煤器

省煤器在降低鍋爐排煙溫度的同時，預(yù)熱給水，提高進入鍋筒的水溫，減小鍋筒壁面所受的溫差熱應(yīng)力，延長鍋筒的使用壽命。省煤器的傳熱溫差大，而且可采用鰭片式鑄鐵管或小直徑鋼管，所以傳熱效果好，降低相同的排煙溫度時，傳熱面積僅需蒸發(fā)受熱面的一半且單位受熱面價格低廉。對于本身沒有安裝省煤器的空間的鍋殼式鍋爐，可以加裝煙道并安裝緊湊式省煤器。但需要校核送風(fēng)機的壓頭是否夠用。

2.3.2 煙氣余熱回收

可將熱管技術(shù)用于工業(yè)鍋爐的煙氣余熱回收，把氣液熱管換熱器安裝在鍋爐煙道內(nèi)，利用煙氣余熱加熱鍋爐給水。某熱水鍋爐使用這種氣液熱管換熱器后，煙氣溫度由原來的230℃下降到170℃，給水溫度由10℃上升到60℃，熱量回收率達26%，鍋爐熱效率提高3.1%，節(jié)能效果顯著。

2.3.3 吹灰、清渣

鍋爐運行中，按照鍋爐吹灰工作執(zhí)行標準定期進行受熱面的吹灰工作，可以保持受熱面清潔，提高傳熱效。采用智能優(yōu)化吹灰系統(tǒng)，實行及時定點定量吹灰，能進一步提高鍋爐效率0.2～0.5%左右。沒有吹灰裝置的鍋爐，可在停爐之后打開人孔門，人工清理積灰；也可以考慮加裝吹灰器。鍋爐一旦結(jié)渣，不容易清除，因此要預(yù)防為主；如果出現(xiàn)受熱面嚴重結(jié)渣現(xiàn)象，必須引起高度重視。

2.3.4 采用防垢、除垢技術(shù)

結(jié)垢使管壁溫度升高，易造成鍋爐爆管等事故。水垢的存在減少了工質(zhì)流動面積，增大了流動阻力，容易造成水循環(huán)故障。水垢不容易清除，清垢既費力又費時，操作不當還容易造成爆管等事故。主要方法是通過水處理除去水中的鈣、鎂離子。采用適當?shù)乃幚碓O(shè)備，保證鍋爐給水和補水的品質(zhì)。對于額度蒸發(fā)量≤2t/h，且額度蒸汽壓力≤1.0MPa的蒸汽鍋爐和汽水兩用鍋爐；對于額定功率≤4.2MW鍋筒式承壓和常壓熱水鍋爐，可以通過鍋內(nèi)加防垢劑處理，但必須加強排污。

2.4 加強運行管理，減少各項熱損失

注意觀察爐內(nèi)燃燒情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時調(diào)整。注意監(jiān)測排煙溫度，及時做好鍋爐的清焦和吹灰工作。注意監(jiān)測煙氣含氧量，漏風(fēng)嚴重時，應(yīng)加強密封，大力降低漏風(fēng)率。加強爐墻、管道表面散熱損失節(jié)能監(jiān)測，及時維修破損保溫。加強水質(zhì)管理，減少結(jié)垢和排污。抓好漏煤回燒，必要時灰渣可以返燒。

3 結(jié)語

當今社會發(fā)展的三大主體就是資源、能源和環(huán)境，工業(yè)鍋爐作為能耗大的行業(yè)，被賦予了節(jié)能減排的重大使用。中國工業(yè)爐市場空間廣闊，節(jié)能潛力巨大。工業(yè)爐產(chǎn)業(yè)仍是充滿生機的朝陽產(chǎn)業(yè)。愿工業(yè)爐同仁抓住機遇，迎接挑戰(zhàn)，用不斷的創(chuàng)新進取推進中國工業(yè)爐的技術(shù)進步。

[1]韓民德.論我國工業(yè)鍋爐節(jié)能減排的現(xiàn)狀與措施[J].今日中國論壇，2013（17）：44～45.

[2]王際春.淺談燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能減排[J].中國科技財富，2011（19）：67～68.

[3]符柔則.工業(yè)鍋爐燃用煤粉節(jié)能探討[J].鍋爐技術(shù)，1989（12）：87～89.

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1004-7344（2016）21-0234-02

2016-7-5