試論工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)及應(yīng)用

王欣悅(內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤(rùn)礦業(yè)分公司,內(nèi)蒙古包頭 014080)

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試論工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)及應(yīng)用

王欣悅
(內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤(rùn)礦業(yè)分公司,內(nèi)蒙古包頭 014080)

【摘 要】隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)鍋爐的的應(yīng)用逐漸廣泛，但當(dāng)前大部分工業(yè)鍋爐的運(yùn)行效率較低，這就極大程度造成了能源的浪費(fèi)，本文簡(jiǎn)要分析了我國(guó)當(dāng)前工業(yè)鍋爐能源應(yīng)用中存在的主要問題，并分析了其原因，提出了幾條相應(yīng)的改進(jìn)措施來加強(qiáng)工業(yè)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，旨在提升工業(yè)鍋爐的運(yùn)行效率，為能源節(jié)約做出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)鍋爐 節(jié)能技術(shù) 應(yīng)用

能源是人類賴以生存的基礎(chǔ)，節(jié)約能源是人類必須長(zhǎng)期堅(jiān)持的一項(xiàng)重要任務(wù)，太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉床粩喟l(fā)展，但其還不能夠大規(guī)模的開發(fā)和利用，人類當(dāng)前主要的能源還是來自于化石燃料的燃燒，工業(yè)鍋爐的主要燃料為煤，但我國(guó)工業(yè)鍋爐的運(yùn)行效率普遍較低，大部分工業(yè)鍋爐的實(shí)際運(yùn)行效率為65%，因此加強(qiáng)對(duì)工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用以提高運(yùn)行效率、節(jié)約能源、減少排放污染至關(guān)重要。

1 當(dāng)前我國(guó)工業(yè)鍋爐在利用能源方面的主要問題研究

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)工業(yè)鍋爐的使用越來越多，但就目前來看，我國(guó)大部分的鍋爐設(shè)計(jì)制造過于注重鍋爐的的本體以及鍋爐主機(jī)，對(duì)于一些對(duì)能源消耗起決定性作用的燃燒設(shè)備、配套輔機(jī)和附件等重視程度不夠，此外由于對(duì)鍋爐節(jié)能的不重視還出現(xiàn)了低負(fù)荷運(yùn)行、燃煤質(zhì)量多變、控制簡(jiǎn)單等問題，這些問題都會(huì)導(dǎo)致我國(guó)工業(yè)鍋爐的運(yùn)行效率降低，造成了資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，這不符合節(jié)約能源走可持續(xù)發(fā)展道路的原則。

1.1 運(yùn)行負(fù)荷較低

“大馬拉小車”的鍋爐使用現(xiàn)象比較嚴(yán)重，受經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響，許多工業(yè)企業(yè)日常的生產(chǎn)任務(wù)降低，這就造成了運(yùn)行負(fù)荷較低，有的企業(yè)運(yùn)行負(fù)荷甚至不到50%，出現(xiàn)這種情況的原因是企業(yè)在鍋爐設(shè)計(jì)的時(shí)候高估了自身的生產(chǎn)力，同時(shí)留有了比較大的余地，但在工業(yè)鍋爐實(shí)際運(yùn)行過程中往往不會(huì)經(jīng)常處于最佳運(yùn)行負(fù)荷，致使運(yùn)行效率降低[1]。

1.2 煤質(zhì)多變不穩(wěn)定

當(dāng)前我國(guó)工業(yè)鍋爐主要采用的是層燃燃燒的方式，燃煤的品質(zhì)、顆粒度等對(duì)鍋爐的運(yùn)行效率以及污染物的排放有著十分大的影響，但是我國(guó)對(duì)企業(yè)的供煤主要是原煤，這種原煤是未經(jīng)過篩選的，還有許多供應(yīng)商為了更高的利益將原煤與其他種類的煤混合起來賣給企業(yè)，這就造成了燃煤質(zhì)量下降，種類多樣的問題，這種復(fù)合的燃煤熱值會(huì)遠(yuǎn)低于工業(yè)鍋爐的設(shè)計(jì)熱值，致使工業(yè)鍋爐出現(xiàn)動(dòng)力不足、燃燒不全等現(xiàn)象，從而造成了其運(yùn)行效率下降，此外排放的煙氣成分更為復(fù)雜，對(duì)環(huán)境造成了較大的影響。

1.3 鍋爐設(shè)計(jì)以及質(zhì)量不過關(guān)

受制造體系以及設(shè)計(jì)水平的影響，我國(guó)工業(yè)鍋爐產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平還有待提高，產(chǎn)品質(zhì)量還有待加強(qiáng)，當(dāng)前我國(guó)工業(yè)鍋爐的設(shè)計(jì)主要注重的是爐型以及受熱面的本體，對(duì)于燃燒設(shè)備等的設(shè)計(jì)研究并不完善，致使其設(shè)計(jì)深度以及設(shè)計(jì)水平長(zhǎng)期處于停滯不前的狀態(tài)，我國(guó)大多鍋爐制造企業(yè)的規(guī)模比較小，制造設(shè)備以及工藝水平還比較落后，以鏈條爐排為例，當(dāng)前大部分中小型鍋爐的爐排結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上沒有什么創(chuàng)新，經(jīng)常出現(xiàn)漏煤、漏風(fēng)等現(xiàn)象，這些問題都會(huì)影響鍋爐的正常穩(wěn)定的工作，從而導(dǎo)致了能源的浪費(fèi)。

1.4 鍋爐控制問題

我國(guó)工業(yè)企業(yè)鍋爐運(yùn)行的環(huán)境普遍較差，運(yùn)行中配備的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)的檢測(cè)儀表較少同時(shí)缺乏有效的監(jiān)控手段，這些原因造成了鍋爐控制水平的低下，從而不能顯示鍋爐實(shí)際的運(yùn)行狀況，許多企業(yè)的鍋爐操作人員仍然按照自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作，沒有一個(gè)統(tǒng)一的操作規(guī)范，在這樣的狀態(tài)下一旦鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)問題，并不能有效的進(jìn)行調(diào)整，不能保證鍋爐的最佳運(yùn)行狀態(tài)，從而造成了能源的浪費(fèi)，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，威脅操作人員的人身安全。

2 當(dāng)前主要的鍋爐節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

當(dāng)前的鍋爐節(jié)能技術(shù)主要可以分為兩類，一種是熱能轉(zhuǎn)換過程中的節(jié)能技術(shù)，一種是熱能利用中的節(jié)能技術(shù)，熱能轉(zhuǎn)換指的是燃煤燃燒由化學(xué)能轉(zhuǎn)為熱能的過程，其中涉及到燃燒的設(shè)備和相關(guān)技術(shù)，熱能利用是產(chǎn)出的熱量被有效傳遞并被工質(zhì)利用產(chǎn)生熱氣熱水的過程，其中涉及到傳熱材料以及相關(guān)工藝技術(shù)。

2.1 爐拱的改造技術(shù)

傳統(tǒng)的爐拱設(shè)計(jì)由前拱和后拱組成，前拱呈拱面，高而短，后拱單調(diào)、上傾、短而高，這種爐拱設(shè)計(jì)下的前后煙氣以及相鄰的煙氣能夠各自成屏柱狀上升，互相之間不產(chǎn)生干涉，這就導(dǎo)致了爐膛的前部溫度較高，而新燃煤燃燒困難的現(xiàn)象，燃燒并不完全，不利于節(jié)約能源，所以應(yīng)當(dāng)對(duì)利用相應(yīng)技術(shù)改造爐拱?？梢詫鹘y(tǒng)的前拱降低并適當(dāng)延伸拱長(zhǎng)度，形成一個(gè)人字形的前拱，安裝一個(gè)保護(hù)閘門避免其直接暴露于輻射之中，這樣就不會(huì)因?yàn)閯×业母邷囟霈F(xiàn)燒毀，能夠充分使得前拱升溫引燃新煤[2]。除此之外，后拱也應(yīng)當(dāng)做相應(yīng)的改進(jìn)，應(yīng)改為長(zhǎng)度較長(zhǎng)、高度降低下傾式的人字形后拱，同時(shí)應(yīng)當(dāng)增設(shè)帶鏡邊的出口，這樣一來就能夠有效輸送高溫?zé)煔獾角肮爸?，從而形成漩渦保持熱量，促使前拱升溫。這種改進(jìn)方式稱為雙人字形爐拱技術(shù)，能夠組織引導(dǎo)高溫?zé)煔饬鲃?dòng)，對(duì)煙氣混合、充分燃燒有著重要的作用，從而有效的節(jié)約了能源。

2.2 分層燃燒技術(shù)

分層燃燒技術(shù)對(duì)于工業(yè)鍋爐節(jié)約能源的作用主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：①給煤技術(shù)：分成燃燒技術(shù)能夠用到均勻的給煤技術(shù)，傳統(tǒng)燃燒中，會(huì)出現(xiàn)煤倉顆粒不均導(dǎo)致爐排上每層橫斷面的顆粒不均現(xiàn)象，從而影響了燃燒效率，給煤技術(shù)能夠有效解決這個(gè)問題；②良好的通風(fēng)：充足的空氣是保證燃煤燃燒完全的重要因素，分層燃燒技術(shù)能夠使每層按照顆粒大小均勻排列，使得各個(gè)斷面的分層顆粒相一致，從而實(shí)現(xiàn)了良好通風(fēng)，促進(jìn)燃燒；③分層燃燒技術(shù)下，上層小顆粒能夠在火床上實(shí)現(xiàn)跳躍式的半沸騰燃燒，提高了燃燒效率；④懸浮燃燒：一些細(xì)小的煤粉能夠在火床上方懸浮燃燒，促進(jìn)了燃煤利用率。綜上四點(diǎn)，分層燃燒技術(shù)能夠讓燃煤根據(jù)顆粒大小的不同分層燃燒，提高了燃燒效率，有效節(jié)約了能源。

2.3 煤粉復(fù)合燃燒技術(shù)

將鏈條爐排和煤粉這兩種燃燒方式互相結(jié)合的燃燒技術(shù)就稱為煤粉復(fù)合燃燒技術(shù)，具體的燃燒過程分為兩個(gè)：①爐排燃燒：爐排燃燒的主要原理是鏈條爐排的不斷循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，在其轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，燃煤會(huì)被帶進(jìn)爐排內(nèi)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)式的前后移動(dòng)，燃煤在循環(huán)的過程中依次進(jìn)行了預(yù)熱、干餾、燃燒、燃盡以及排除爐渣的過程；②煤粉燃燒：燃煤能夠通過給煤機(jī)調(diào)整給煤量，給煤機(jī)能夠根據(jù)具體的工業(yè)鍋爐工作負(fù)荷判斷用煤多少，實(shí)現(xiàn)了合理均勻的給煤。燃煤經(jīng)過磨煤機(jī)磨成粉末，之后通過一次風(fēng)噴入到鍋爐內(nèi)。在這兩個(gè)過程中，爐排和煤粉使用同一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，在經(jīng)過預(yù)熱之后，吸入的空氣分成兩路，一路為爐排送風(fēng)，一路作為二次風(fēng)供給燃燒器。煤粉復(fù)合燃燒技術(shù)中，煤粉的燃燒提升了爐膛溫度，有效點(diǎn)燃了不易燃燒的燃煤，促進(jìn)了工業(yè)鍋爐對(duì)煤質(zhì)多變的適應(yīng)性。

2.4 煙氣余熱利用技術(shù)

在工業(yè)鍋爐工作的過程中，由煙氣排放損失的熱量是非常大的，一般來說煙氣排放的溫度都要比工藝需要加溫溫度高出50℃，能量的損耗程度可見一斑。

煙氣余熱利用技術(shù)是在排煙管道上增設(shè)一臺(tái)熱管蒸汽發(fā)生器，這樣能夠有效的降低煙氣溫度，從而減少了熱量的流失，減少了能源的浪費(fèi)，一般能夠?qū)煔馀欧诺臏囟冉档偷?60℃。煙氣余熱利用技術(shù)已經(jīng)被被廣泛的應(yīng)用，據(jù)相關(guān)研究計(jì)算表明，500萬kcal的熱載體油爐大約每小時(shí)能夠產(chǎn)生1t0.5MP的蒸汽[3]。

2.5 冷凝水回收技術(shù)

在傳統(tǒng)的工業(yè)鍋爐中，蒸汽加熱之后生成的冷凝水往往會(huì)被直接排掉，而鍋爐在運(yùn)行的過程中又是需要用水的，正常運(yùn)行狀態(tài)下的冷凝水近乎純凈蒸餾水，完全可以作為鍋爐用水，同時(shí)冷凝水中具有部分熱能，這對(duì)能源的節(jié)約有著積極的意義。冷凝水回收分為兩種方式：①開式回收：這種冷凝水回收方式沿用時(shí)間較長(zhǎng)，在其回收管路的一端是敞開式的，面向大氣，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、成本較低，但回收的冷凝水中的能量較少；②閉式回收：這種冷凝水的回收方式是封閉的，其以噴射技術(shù)為主要原理，避免了高溫冷凝水導(dǎo)致水泵氣蝕，同時(shí)由于不向大氣敞開，其回收的水質(zhì)較好，且減少了大氣蒸發(fā)吸熱，其中蘊(yùn)含的能量也較多，能夠有效的節(jié)約能源。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮來看，應(yīng)當(dāng)使用閉合式的冷凝水回收技術(shù)。

2.6 配風(fēng)節(jié)能技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)許多工廠為了將來擴(kuò)大規(guī)模，選用比自己當(dāng)前生產(chǎn)力大的型號(hào)的鍋爐以及風(fēng)機(jī)，有的鍋爐使用過程中甚至沒有達(dá)到其額定出力的三成，風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)由擋風(fēng)門來完成，這種風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)方式并不科學(xué)，調(diào)節(jié)幅度有限且受到爐排和脫硫裝置的制約，致使工業(yè)鍋爐在運(yùn)行的過程中空氣過量嚴(yán)重，增加了排煙，導(dǎo)致了熱量的流失，降低了能源利用率。采用風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)能夠保證空氣過量系數(shù)在1.5-2.0范圍內(nèi)，有效減少了排煙損失，提升了工業(yè)鍋爐的運(yùn)行效率，此外，還可以選用壓力小、流量小的小型風(fēng)機(jī)。

3 結(jié)語

利用合理的工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)對(duì)提升鍋爐效率，有效節(jié)約能源至關(guān)重要，因此鍋爐研究設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分了解當(dāng)前工業(yè)鍋爐運(yùn)行中的問題，根據(jù)當(dāng)前我國(guó)工業(yè)鍋爐使用的特點(diǎn)，在不影響正常生產(chǎn)工作的情況下，多多采用工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)，節(jié)約能源是人類永恒不變的主題，除研究設(shè)計(jì)人員外，企業(yè)工作者也應(yīng)當(dāng)學(xué)會(huì)合理使用工業(yè)鍋爐，提升鍋爐運(yùn)行效率。

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