淺談在用燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能環(huán)?，F(xiàn)狀及治理措施

摘 要：鍋爐普遍存在于我們的生活和工作中，鍋爐的節(jié)能環(huán)保工作是我們國家很關(guān)注的一個(gè)問題，在此期間，國家大力推廣燃煤鍋爐改造，使其滿足節(jié)能環(huán)保的要求。但在這期間，有些單位還是缺乏節(jié)能環(huán)保的意識(shí)，本文就節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)狀、存在的問題以及治理措施做簡要分析，并提出相應(yīng)問題的措施，為鍋爐設(shè)計(jì)以及鍋爐運(yùn)行提供參考。

關(guān)鍵詞：鍋爐；節(jié)能；環(huán)保；現(xiàn)狀；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.069

1 前言

鍋爐，是指利用各種燃料、電或者其他能源，將所盛裝的液體加熱到一定的參數(shù)，并通過對外輸出介質(zhì)的形式提供熱能的設(shè)備[1]。

我國燃煤工業(yè)鍋爐的型號(hào)很多，有SZL、SHL、DZL、SZS等多種爐型，其中每一種型號(hào)的鍋爐都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，雖然在設(shè)計(jì)上每一種鍋爐的熱效率都滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值要求，但是在使用中就不盡其然了。其中主要問題還是使用單位在管理方面的欠缺以及鍋爐運(yùn)行人員對某些細(xì)節(jié)的忽視，導(dǎo)致燃煤鍋爐在運(yùn)行中不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的效率，浪費(fèi)燃料，污染環(huán)境。

2 燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)狀

目前我國工業(yè)鍋爐的制造業(yè)技術(shù)隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也取得了很好的成績，主要表現(xiàn)在工業(yè)鍋爐行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，設(shè)計(jì)制造業(yè)技術(shù)水平也在不斷提高，且產(chǎn)品的種類日益增加。但是，目前工業(yè)鍋爐行業(yè)在發(fā)展過程中，還存在著能源利用率低、環(huán)境污染嚴(yán)重的問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2015年底，我國鍋爐總數(shù)達(dá)57.92萬臺(tái)[2]，其中工業(yè)鍋爐約57 萬臺(tái)，以燃煤鍋爐為主。鍋爐耗煤約24.8億t標(biāo)煤，其中工業(yè)鍋爐年耗煤量達(dá)7.2億t標(biāo)煤，約占我國能源消費(fèi)總量的20%[3]。燃煤工業(yè)鍋爐污染物排放是重要污染源，年排放煙塵、二氧化硫、氮氧化物分別占全國排放總量的33%、27%、9%[4]。

燃煤工業(yè)鍋爐量大面廣，單臺(tái)鍋爐容量比較小，運(yùn)行中使用熱效率不高，安裝污染控制系統(tǒng)的運(yùn)行成本比較高。就目前情況來看，真正安裝減排系統(tǒng)的鍋爐相對較少，為了加強(qiáng)燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能環(huán)保，需加強(qiáng)推廣應(yīng)用。

工業(yè)燃煤鍋爐中，10 t/h及以下的約41萬臺(tái)，76萬蒸噸約占燃煤工業(yè)鍋爐總數(shù)量90% 和總?cè)萘康?3%，平均熱效率為67%；20 t/h及以下的約45萬臺(tái)，123萬蒸噸，約占燃煤工業(yè)鍋爐總數(shù)量97%和總?cè)萘康?0%，平均熱效率為68%。由此可以看出，我國燃煤工業(yè)鍋爐在2013 年之前以小型化為主，平均容量較小，技術(shù)裝備水平較差，熱效率較低[5]。

“十二五”期間，隨著我國節(jié)能減排、可再生能源利用、“煤改氣”等政策的推行，工業(yè)鍋爐的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、燃燒方式也發(fā)生了不同程度的變化，生物質(zhì)鍋爐、余熱鍋爐、燃油氣鍋爐等得到了較快發(fā)展。2013年開始，為了改善大氣環(huán)境，控制污染物排放量，國家發(fā)布了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，把燃煤工業(yè)鍋爐的節(jié)能環(huán)保作為重要內(nèi)容，提出淘汰10t/h以下的燃煤鍋爐，其余燃煤鍋爐加裝脫硫脫硝裝置，降低大氣污染物的排放量，以減輕環(huán)境的污染。2016年11月質(zhì)檢總局對《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》（TSG G0002-2010）的部分內(nèi)容進(jìn)行了修改，修改的主要內(nèi)容就是提高了工業(yè)鍋爐的熱效率，主要目的就是節(jié)約燃料。

3 存在的問題

3.1 鍋爐設(shè)備落后老舊

現(xiàn)如今，很多鍋爐使用單位都面臨設(shè)備老舊，自動(dòng)化水平低，設(shè)計(jì)燃料與使用燃料不匹配等問題。在使用過程中未能按要求布置尾部煙氣處理措施，燃煤鍋爐一般使用負(fù)壓燃燒技術(shù)，但是由于鍋爐運(yùn)行人員水平低，在操作過程中不注意，使得鍋爐漏風(fēng)嚴(yán)重，再加上燃料燃燒不充分，這樣一來就導(dǎo)致了鍋爐熱效率低，浪費(fèi)能源，而且對環(huán)境污染也十分嚴(yán)重。

3.2 制造廠家水平層次不齊

鍋爐生產(chǎn)廠家眾多，有些規(guī)模較小，技術(shù)水平低下，雖然他們設(shè)計(jì)制造的鍋爐在設(shè)計(jì)文件技術(shù)鑒定的時(shí)候都是滿足要求的，但是在使用過程中有些還是會(huì)暴露出一些問題，比如燃料燃燒與爐型不符，運(yùn)行效率不能滿足設(shè)計(jì)效率等一系列問題。

3.3 運(yùn)行管理水平低

目前，鍋爐使用單位對鍋爐運(yùn)行人員培訓(xùn)不重視，致使運(yùn)行人員水平層次不齊，節(jié)能環(huán)保的技能欠缺、意識(shí)淡薄。運(yùn)行管理水平在很大程度上決定著鍋爐的效率和是否節(jié)約能源，是否使鍋爐排放的煙氣達(dá)標(biāo)。

3.4 排放物處理不當(dāng)

部分企業(yè)和使用單位為了提高自身的經(jīng)濟(jì)利益，減少投入成本，未對尾部煙氣加裝環(huán)保處理措施，污水未經(jīng)過處理就直接排放，有意忽視污染物的直接排放對我們生存的環(huán)境和大自然所帶來的危害。

4 治理措施

4.1 更新改造不能滿足節(jié)能環(huán)保要求的鍋爐

對于不能滿足節(jié)能環(huán)保要求的鍋爐進(jìn)行更換或者改造，對于鏈條爐排鍋爐，合理布置前后拱，使其發(fā)揮應(yīng)有的作用，保證燃料在爐膛里充分燃燒。拱主要分為前拱和后拱，前拱位于爐排前部，主要起引燃作用，吸收來自火焰和煙氣的輻射熱，并輻射到新煤上，使其盡快升溫、點(diǎn)燃。后拱則位于爐排后部，主要作用有三點(diǎn)：引流、混合、保溫燃燒。

采用分區(qū)送風(fēng)技術(shù)，如圖1所示煤從煤斗進(jìn)入爐膛后，隨著爐排由前向后緩慢移動(dòng)。煤的燃燒主要分三個(gè)過程，在爐排的前部，是新煤的準(zhǔn)備燃燒區(qū)，主要進(jìn)行煤的預(yù)熱和干燥，然后是揮發(fā)分析出著火。在爐排中部，是焦炭燃燒區(qū)，該區(qū)溫度很高，同時(shí)進(jìn)行著氧化和還原反應(yīng)過程，放出大量熱量。在爐排后部，是灰渣燃盡區(qū)，主要是灰渣中剩余的碳的繼續(xù)燃燒。

在燃燒準(zhǔn)備區(qū)和燃盡區(qū)由于是揮發(fā)分析出和焦碳燃燒區(qū)，這兩個(gè)過程都不需要過多空氣，而在焦炭燃燒區(qū)，由于是主要的燃燒階段，則必須保證有足夠的氧氣，如果不分區(qū)送風(fēng)，則會(huì)出現(xiàn)在爐膛前后兩端空氣過剩 ，在中部不足的現(xiàn)象，燃盡率在85%左右，這樣就會(huì)浪費(fèi)燃料。因此選用合理的送風(fēng)技術(shù)，有助于燃料的燃燒，也有助于減少煙氣量，降低熱損失。

4.2 加強(qiáng)鍋爐的運(yùn)行管理

企業(yè)應(yīng)當(dāng)對鍋爐運(yùn)行和管理人員加強(qiáng)培訓(xùn)，提高相應(yīng)的專業(yè)水平，使其懂得鍋爐節(jié)能環(huán)保的重要性，管理人員應(yīng)該合理安排，不定時(shí)檢查鍋爐運(yùn)行情況，保證鍋爐盡可能在設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)燃料下運(yùn)行?，F(xiàn)就鍋爐運(yùn)行中主要的熱損失及處理辦法做如下分析：

燃煤工業(yè)鍋爐在運(yùn)行中主要的熱損失有：排煙熱損失q2、固體不完全燃燒熱損失q4、散熱損失q5等。

（1）降低排煙熱損失q2。鍋爐排煙熱損失的計(jì)算公式如下：

式中：、—計(jì)算系數(shù)；

—排煙處過量空氣系數(shù)；

—排煙溫度（℃）；

—入爐冷空氣溫度（℃）。

根據(jù)公式可以看出影響排煙熱損失的主要原因有排煙處過量空氣系數(shù)、排煙溫度、冷空氣溫度，下邊根據(jù)公式作簡要分析：

1）控制鍋爐漏風(fēng)量。燃煤鍋爐一般采用負(fù)壓燃燒，如果在運(yùn)行過程中鍋爐設(shè)計(jì)的觀察孔、關(guān)火孔及煙道出現(xiàn)漏風(fēng)的現(xiàn)象，這樣就會(huì)影響鍋爐正常燃燒，增加煙氣量，使得排煙熱損失增加。因此，在鍋爐運(yùn)行中，運(yùn)行人員要及時(shí)觀察是否出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象，第一時(shí)間處理。

2）控制鍋爐排煙溫度。鍋爐排煙溫度高低是反映鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行狀況及設(shè)備良好水平的一個(gè)綜合性參數(shù)。鍋爐運(yùn)行中，由于運(yùn)行人員操作不當(dāng)引起排煙溫度升高或煙氣量增大，都會(huì)增大排煙熱損失，降低鍋爐熱效率。運(yùn)行中降低排煙熱損失可以從防止受熱面結(jié)渣和積灰來考慮。如果鍋爐受熱面積灰和結(jié)渣，由于灰垢的傳熱系數(shù)很小，這樣一來就會(huì)是鍋爐的吸熱量減小。同樣大的鍋爐受熱面積，如果結(jié)渣和積灰，傳給工質(zhì)的熱量將大幅度減少，會(huì)提高爐內(nèi)和各段煙溫，從而使排煙溫度升高。運(yùn)行中，合理調(diào)整風(fēng)、粉配合，調(diào)整煤層厚度和爐排速度，調(diào)整風(fēng)速和風(fēng)率，防止?fàn)t膛局部溫度過高，均可有效地防止受熱面結(jié)渣。在鍋爐運(yùn)行中應(yīng)對受熱面定期進(jìn)行吹灰、除渣。

3）控制冷空氣溫度。鍋爐運(yùn)行中，如果冷空氣溫度高于設(shè)計(jì)值，將會(huì)減少空氣預(yù)熱器的傳熱溫差，使傳熱量減小，排煙溫度升高。當(dāng)冷空氣溫度升高較多時(shí)，空氣預(yù)熱器出口風(fēng)溫也會(huì)有所升高，這樣一來，雖然可以提高爐內(nèi)理論燃燒溫度水平，燃燒的經(jīng)濟(jì)效果有所提高，但也會(huì)使排煙溫度升高，所以，在運(yùn)行中應(yīng)該選擇合理的冷空氣溫度，不能隨意提高冷空氣溫度。

4）選擇合理的入爐風(fēng)量。在滿足正常燃燒的前提下，應(yīng)盡量減少入爐的過?？諝饬俊＿^量空氣系數(shù)過大，既不利于鍋爐正常燃燒，也會(huì)增加排煙量，從而使鍋爐熱效率下降。在鍋爐運(yùn)行中，應(yīng)該按要求裝氧量表和風(fēng)量表，以便正確監(jiān)視和分析入爐風(fēng)量的多少。

（2）降低固體不完全燃燒熱損失q4。固體不完全燃燒熱損失計(jì)算公式如下：

式中：—收到基灰分（%）；

—收到基低位發(fā)熱量（KJ/kg）；

、、—分別為飛灰、漏煤、爐渣含灰量占入爐煤總灰量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）；

、、—分別為飛灰、漏煤、爐渣可燃物含量（%）。

根據(jù)公式可知：鏈條爐的機(jī)械（固體）不完全燃燒熱損失由三部分組成：因爐排漏煤造成的q4損失；因飛灰中含有未燃盡的焦炭造成的q4損失；因煤渣中含有未燃盡的焦炭所造成的q4損失。鏈條爐的飛灰中有部分顆粒較大，在爐膛停留的有限時(shí)間內(nèi)難于完全燃盡。當(dāng)煤的灰分較高，特別是灰分的熔點(diǎn)較低時(shí)，熔化的灰分將未燃盡的焦炭包圍起來，焦炭難于與空氣接觸，使煤渣中可燃物的含量明顯增大。因此，鏈條爐的機(jī)械不完全燃燒熱損失q4較高。根據(jù)不同煤種，鏈條爐的q4約為6% ～15%。因此，降低固體不完全燃燒熱損失q4的主要辦法就是根據(jù)不同燃料特性和鍋爐結(jié)構(gòu)，合理布置受熱面，使得鍋爐能夠安全、穩(wěn)定、高效燃燒，選擇適合燃料燃燒的爐排，減少因漏煤、未燃盡的焦炭造成的q4損失。

（3）降低散熱損失q5。當(dāng)鍋爐運(yùn)行時(shí)，爐墻、鋼架、管道和某些部件的溫度總是高于周圍空氣溫度，由于鍋爐向空氣散熱所形成的熱量損失占輸入熱量的百分率稱為散熱損失，用q5表示。影響散熱損失的主要因素就是爐墻外表面積和外表面溫度，爐墻外表面積一般根據(jù)爐型基本都是確定的，主要就是外表面溫度，因此要選擇一個(gè)合理的外表面溫度，一般情況下選取50℃，在運(yùn)行過程中，爐墻或者煙道外表面保溫層有破損，應(yīng)該及時(shí)處理，做好檢查工作，這樣鍋爐的散熱損失一般不會(huì)太大。

4.3 加快推動(dòng)鍋爐安裝廢物清潔和煙氣處理裝置

現(xiàn)如今有些工廠和企業(yè)在使用鍋爐時(shí)，忽視了鍋爐產(chǎn)生的廢水、廢氣物直接排放對環(huán)境造成的影響，未按要求安裝相應(yīng)的處理裝置。因此，應(yīng)該加快推動(dòng)未安裝處理裝置的工廠和企業(yè)及時(shí)安裝，同時(shí)各環(huán)保部門應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)管，嚴(yán)禁將未處理的廢水、廢氣物直接排放，從污染的源頭上解決問題，保證我們生活在一個(gè)空氣清新、水源干凈的環(huán)境中。

5 結(jié)束語

就目前形式來看，燃煤工業(yè)鍋爐可能仍將是我國的主導(dǎo)產(chǎn)品，隨著我國對能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)政策的變化以及對環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，今后一段時(shí)間采用清潔燃料的鍋爐和采用潔凈燃燒技術(shù)的鍋爐將會(huì)是主要的趨勢。

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作者簡介：豆永飛（1990-），男，甘肅慶陽人，學(xué)士，初級(jí)，從事鍋爐檢驗(yàn)工作。