鍋爐節(jié)能改造的分析

孫鐵玲

由于我國正處在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化加快發(fā)展階段，能源消耗量不斷增加，特別是原來高投入、高消耗、高污染的粗放型經(jīng)濟增長方式，加劇了能源供求矛盾和環(huán)境污染狀況。我國人口眾多，能源資源相對不足，人均擁有資源量遠低于世界平均水平，能源問題已經(jīng)成為制約經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要因素。目前，我國已成為世界第二大能源生產(chǎn)國和第二能源消費國。特別是近兩年來，在國民經(jīng)濟快速增長的拉動下，我國能源需求增長較快，能源緊張業(yè)已成為制約經(jīng)濟持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展的重要問題。節(jié)能是緩解能源約束，減輕環(huán)境壓力，保障經(jīng)濟安全，實現(xiàn)全面建設小康社會目標和可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，體現(xiàn)了科學發(fā)展觀的本質(zhì)要求，是一項長期的戰(zhàn)略任務，必須擺在更加突出的戰(zhàn)略位置。解決我國能源問題，根本出路是堅持開發(fā)與節(jié)約并舉、節(jié)約優(yōu)先的方針，大力推進節(jié)能降耗，提高能源利用效率。必須從戰(zhàn)略和全局的高度，充分認識做好能源工作的重要性，高度重視能源安全，為經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展服務。近幾年，由于經(jīng)濟增長方式轉變滯后、高耗能行業(yè)增長過快，單位產(chǎn)品生產(chǎn)加工能耗上升，能源消耗增長快于經(jīng)濟增長，節(jié)能工作面臨很大壓力，形勢十分嚴峻。因此，促進能源的合理和有效利用，對我國經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護具有十分重要的現(xiàn)實和歷史意義

1 供暖鍋爐能源浪費

1.1 能源是經(jīng)濟發(fā)展的重要物質(zhì)基礎，而能源短缺已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。為了改變能源短缺的局面，我們國家早已把能源作為國民經(jīng)濟突出的薄弱環(huán)節(jié)和戰(zhàn)略重點，制定了能源“開發(fā)與節(jié)約并重”的方針。因此，珍惜和節(jié)約使用現(xiàn)有資源是我們在工作中義不容辭的責任。目前，我國供暖鍋爐的運行自動化程度不高，絕大部分鍋爐的運行從根本上說都是由人工憑經(jīng)驗調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)依據(jù)是氣象預報和室外氣溫。

1.2 我在房產(chǎn)段工作時，我們地區(qū)所管轄鍋爐房的供暖鍋爐，在近幾年的運行管理方面，不斷探索新思路，研究新方法，開拓新途徑，從節(jié)約能源的角度，不斷對大容量的鍋爐及其附屬設備進行節(jié)能方面的技術改造，經(jīng)運行后的效果分析，既節(jié)約了水煤電等資源，又改善了鍋爐的燃燒工況，提高了鍋爐熱效率。同時，司爐及檢修工作人員的勞動強度也大大降低。

2 改造鍋爐給煤裝置，安裝分層燃燒設備

我們地區(qū)所管轄的一處集中供熱鍋爐房共4臺容量為4t/h的供暖鍋爐，連續(xù)運行。近幾年來，一直存在著煤種適應性差，出力不足，燃燒效率低，燃燒條件差，工人勞動強度大的弊病。由于鍋爐熱效率低，全年燃煤高達0.96萬噸，在多年的運行實踐中，雖采取了多種節(jié)能措施，如：

第一、為改善燃料的著火條件和加速燃料的燃燒，在爐內(nèi)設置節(jié)能拱。

第二、為避免鍋爐長期運行受熱面外壁積灰而影響供熱效果和煙氣流通的阻力，從而使鍋爐熱效率降低，設置了吹灰器或采用效果較好的進口鍋爐吹灰劑，既減少了熱損失，減緩了鍋爐腐蝕，又延長了鍋爐使用壽命，減少了大氣污染；同時免除了人工清灰，減少了停爐時間。

第三、不斷加強對鍋爐設備維護保養(yǎng)，合理調(diào)節(jié)分段送風各風室的進風量，使空氣與可燃物充分混合并加強撥火，不斷提高操作技術和管理水平，改進燃燒，使各項熱損失降低到最小程度。

第四、采用承壓高、耐磨損的石墨板材，制作了填料，內(nèi)部結構層次垂直于介質(zhì)泄漏方向的膨脹石墨墊，基本杜絕了設備及閥門的“跑冒滴漏”現(xiàn)象，從而節(jié)約了水汽等能源，并避免了因漏水漏汽現(xiàn)象無法解決而更換閥門及設備的成本費用，且保證了鍋爐設備的正常供暖。

但這些措施均無法達到明顯的節(jié)能效果。后來我經(jīng)過多方面的考察，和有關人員設計研究了幾臺正轉鏈條鍋爐分層燃燒設備。

2.1 改造內(nèi)容

拆除鍋爐原有的閘板式給煤裝置，安裝由定量給煤和篩分組成于一體的正轉鏈條鍋爐節(jié)能裝置。

2.2 工作原理及特點

由煤倉下來的煤經(jīng)過轉動滾筒疏松，煤閘板定質(zhì)定量后落到復合篩分裝置上，通過爐排正轉，經(jīng)機械篩分的煤，在爐排上處自然形成下大上小的松散煤層，煤粒之間間隙得以保留，減少了煤層通風阻力，增加單位面積的通風量，使煤層通風均勻，最后通過爐排連續(xù)移動，將合理的煤層帶進爐膛燃燒，從而有效避免了爐排上出現(xiàn)火門和燃燒不均勻的現(xiàn)象，明顯改善了煤炭的著火條件，顯著提高了火床強度和燃燒、燃燼速度，從而改變了爐內(nèi)引燃燃燒和燃燼條件，強化了爐內(nèi)燃燒全過程，鍋爐熱效率大大提高。

2.3 改造后效果分析

經(jīng)過一年多運行實踐，并經(jīng)市能源監(jiān)測中心進行的數(shù)據(jù)監(jiān)測，其結果：

① 灰渣可燃物（主要是碳）由原來的18%降至5%以下，從而固體未完全燃燒熱損失大大降低。

② 鍋爐出力飽滿，改造后均能滿負荷運行，并且有較大的超負荷能力，其中有一處集中供熱鍋爐房兩臺2.8MW的熱水鍋爐，共負責約70000㎡建筑面積的供暖任務，因鍋爐供熱能力遠遠小于總采暖熱負荷，嚴重超負荷運行的鍋爐供回水溫差至多在70/50℃之間，因鍋爐正常供暖時，管網(wǎng)系統(tǒng)末端的熱用戶室內(nèi)散熱器很難達到采暖設計要求的溫度，大部分房間暖汽幾乎是年年不熱。在安裝分層燃燒設備后，鍋爐運行供回水溫度可達到90/75℃之間，在供暖面積不變的情況下，鍋爐供暖達到了前所未有的效果，即使在最寒冷的天氣，系統(tǒng)最末端的熱用戶室內(nèi)溫度也均在18℃以上。

③ 煤炭燃燒效率提高了10～15%左右，節(jié)煤15%以上，節(jié)電10%以上。

④ 煤種適應性明顯提高，且爐排漏煤大大減少。鏈條爐對燃用的煤是很有選擇性的，以往鍋爐燃用灰分多的煙煤時，爐排上經(jīng)常發(fā)生結焦現(xiàn)象，不但破壞了燃燒過程，同時還堵塞爐排的通風間隙，造成爐排片過熱和燒壞。改造后即使燃用灰分多或粘結性較強的煤也基本無結焦現(xiàn)象，且不需進行繁重的撥火操作，工人勞動強度大大降低。同時爐排漏煤大大減少，以前鍋爐長期運行因爐條之間磨損使通風間隙增大，漏煤達3～4%之間，安裝分層燃燒設備后，漏煤量降至0.5～1%之間。

⑤ 鍋爐輔機故障率明顯降低。由于給煤方式改變，爐排前部不再因大量漏煤而出現(xiàn)故障。同時，由于燃燒完全，爐渣量減少，爐排后部擋渣器和除渣機的工作條件得到改善，提高了運行可靠性；以往爐排跑漏、起拱、卡住和被動爐排片孔眼對不正而受力拉斷的故障基本杜絕。

⑥ 鍋爐改造后帶負荷迅速，調(diào)整方便。給煤量通過調(diào)整閘板和爐排轉速來完成。正常運行時，如煤質(zhì)和負荷無大變動時，煤閘板一般不需調(diào)整，只需調(diào)整爐排轉速即可，設備運行可靠，耐熱、耐塵、耐腐蝕，可自動報警離合。

3 對鍋爐鼓引風機進行變頻調(diào)速改造，安裝賽普節(jié)能器。

我地區(qū)所管轄的集中供熱鍋爐房原引風系統(tǒng)，風門開啟度很差，開啟時電機負荷很大；加以環(huán)境溫度較高散熱不夠，風機電機經(jīng)常發(fā)生燒毀或軸承過熱現(xiàn)象。更重要的是，鍋爐鼓引風機耗電量是相當大的。某處鍋爐房一臺容量4t/h蒸汽鍋爐，每日運行時間不小于20小時，全年供熱，則全年鼓引風機電量為：

（5.5+18.5）×20×365=175200kw/h

鑒于上述情況，與廠家多次聯(lián)系，并到鍋爐房多次考察風機運行狀況，對這臺蒸汽鍋爐鼓引風機進行了技術改造，安裝了兩臺賽普節(jié)能器。

3.1 工作原理

本節(jié)能器采用了模糊控制理論，在電機負荷瞬間變化時能瞬時調(diào)節(jié)輸出，提出電機最適合的電壓電流，大幅度地改善了電機的功率因數(shù)，所以，電機經(jīng)常以最大的效率低噪聲運轉。它還具有先進的變頻調(diào)速功能，能完善地解決交流電機的調(diào)速問題，對于風機負載鑒于其本身的負載特性，適時加以調(diào)頻，其完善的功能極大地方便了各種場合所需的各種恒壓恒溫等控制，從而實現(xiàn)最大的節(jié)能效果。

3.2 改造效果分析

經(jīng)過一年多的運行實踐，改造后的鍋爐鼓引風機運行狀況一直很好，設備故障率減至為零。且賽普節(jié)能器技術性可靠，操作方便、簡單。安裝該設備后，去掉了原有啟動裝置和擋風板控制風量等耗能設備，實現(xiàn)了軟啟動和無極調(diào)速，。根據(jù)市能源監(jiān)測中心的監(jiān)測結果，根據(jù)負荷變化調(diào)整轉速達節(jié)電34%以上。

4 爐墻等方面的改造

改造前，鍋爐存在爐膛工況差，溫度升不上，低于700℃；排煙溫度達189℃，排煙處空氣過剩系數(shù)為3.21。經(jīng)分析可知其使燃燒惡化的重要原因之一是爐墻裂紋、爐頂保溫脫落、表面溫度高，爐子漏煙、漏灰，造成引風量增大，加大排煙損失，尤其不利于揮發(fā)物的燃燒，容易產(chǎn)生黑煙和加大除塵器負荷；導致爐膛內(nèi)過剩系數(shù)大，破壞了爐膛的燃燒工況，不利于燃燒。

4.1 爐墻改造

爐內(nèi)墻均采用t-1型耐火磚，用新型高溫膠泥進行爐墻砌筑，此種膠泥常溫固化時以硅氧烷結合，高溫時靠陶瓷燒后產(chǎn)生粘結力，粘結強度高、使用溫度范圍寬等特點；中間隔熱保溫層采用為硅酸鋁纖維棉，外表用紅磚配以水泥砂漿進行砌筑，提高其密封的質(zhì)量和效果，降低了能源損失。

4.2 爐頂改造

① 爐頂采用澆筑的方法，用熱扎鋼筋組成框架，采用高鋁礬土耐火澆注料澆筑，再用膨脹可塑材料搗打，該材料在高溫狀態(tài)下產(chǎn)生微膨脹，有效地克服耐火層與金屬構件、管道間產(chǎn)生的裂縫缺陷。

② 水冷壁管從爐頂穿過的地方是密封的難點和要點，管與墻之間的膨脹可塑材料嚴格按規(guī)程要求厚度敷設，用人工夯打結實。

③ 保溫層采用硅酸鋁纖維氈和粘結劑重疊錯縫粘貼200mm厚，然后拉上鐵絲網(wǎng)，再用石棉絨制成的抹面料進行抹面，以提高其密封的質(zhì)量和效果，杜絕三漏問題。

4.3 改造效果分析

① 爐膛測溫點的溫度由原來700℃提高到900℃，使鍋爐的蒸發(fā)量大大提高。

② 爐拱燃燒工況明顯改善，前拱區(qū)形成明顯的擾動，燃燒火焰由原暗紅色變成發(fā)亮的金黃色，著火點前移約1m。

③ 鍋爐的漏煙、漏灰問題基本得到了解決。

經(jīng)過一年的運行實踐，耗煤量大大下降，實際節(jié)煤率達15.38%，節(jié)約了燃煤費用，提高鍋爐的運行效率。

5 小結

通過以上節(jié)能改造措施，既大大節(jié)約了能源，鍋爐設備運行可靠性能提高，且延長了設備使用壽命，提高了供暖質(zhì)量。同時也說明，科學的技術改造措施、先進的技術設備和新型的技術材料，既能較好地改善設備的運行狀態(tài)，又能達到節(jié)約能源的目的。

（作者單位：長吉城際鐵路有限責任公司）