燃煤鍋爐的節(jié)能降耗與防腐措施探究

李剛

摘要：燃煤鍋爐是重要的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，由于鍋爐長(zhǎng)期運(yùn)行存在老化，運(yùn)行負(fù)荷波動(dòng)大，運(yùn)行效率低導(dǎo)致鍋爐存在能耗大的問題。近年來，國家對(duì)燃煤鍋爐的節(jié)能環(huán)保問題加大管理力度，通過實(shí)施節(jié)能改造工程，污染綜合整治工作推動(dòng)燃煤鍋爐運(yùn)行安全和運(yùn)行效率提升，為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)提供有利支持。

關(guān)鍵詞：環(huán)保節(jié)能;燃煤鍋爐;腐蝕原因;防腐措施;節(jié)能降耗

1引言

在全面落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下，我國提出了節(jié)能降耗的發(fā)展策略。燃煤鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備，隨著鍋爐服役時(shí)間延長(zhǎng)，鍋爐燃燒中污染物排放風(fēng)險(xiǎn)大、安全隱患多，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，這些都給鍋爐運(yùn)行安全性能、經(jīng)濟(jì)性能以及環(huán)保管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)帶來不利影響。根據(jù)我國家發(fā)改委2014年公布的燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升工程實(shí)施方案，我國出現(xiàn)大范圍嚴(yán)重霧霾天氣和工業(yè)燃煤鍋爐有非常緊密的關(guān)系。為此，對(duì)燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保問題進(jìn)行分析研究十分重要。

2燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保概述

在工業(yè)生產(chǎn)中鍋爐是重要的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備。我國的鍋爐燃燒主要原料是煤炭，隨著鍋爐使用數(shù)量的增多，鍋爐帶來的能耗高、污染重的問題也成為影響生態(tài)環(huán)境的重要問題。我國在鍋爐能效和鍋爐污染控制方面與國外先進(jìn)國家相比還有很大的提升空間，節(jié)能減排潛力巨大。近年來，我國對(duì)燃煤鍋爐的節(jié)能和污染控制加大工作力度，通過實(shí)施節(jié)能改造工程、污染綜合整治，積極推動(dòng)燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保管理目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，雖然取得了一定成就，但是仍然存在鍋爐技術(shù)裝備落后，鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平不高，鍋爐環(huán)保設(shè)施不到位等問題。為此，對(duì)燃煤鍋爐加大節(jié)能改造力度，優(yōu)化燃料結(jié)構(gòu)，提升鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行水平，提高鍋爐能效，減少污染物排放是實(shí)現(xiàn)鍋爐安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性協(xié)調(diào)統(tǒng)一目標(biāo)的重要舉措。

3影響燃煤鍋爐耗能和腐蝕的因素

3.1耗能因素

漏風(fēng)量是鍋爐能耗較高的重要因素。鍋爐爐膛和煙道容積相對(duì)固定，在一定的運(yùn)行負(fù)荷下，鍋爐漏風(fēng)會(huì)導(dǎo)致過量空氣系數(shù)增加。隨著過量空氣系數(shù)增加導(dǎo)致爐膛內(nèi)燃料停留時(shí)間縮短，爐膛溫度降低速度加快，容易引起燃燒不充分的情況，煙氣體積增大，煙氣流速增高，造成大量的熱能損失。鍋爐排煙熱損失是所有熱損失中最大的一項(xiàng)。排煙熱損失主要受到排煙量和煙氣溫度的影響，當(dāng)排煙量增加，煙氣溫度升高，排煙熱損失增大。漏風(fēng)情況持續(xù)，排煙熱損失逐漸積累，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)排煙熱損失總和非常大。

不完全燃燒是能耗損失的另一因素。煙氣中的飛灰以及爐渣中含有未燃燒充分的燃料導(dǎo)致煤炭資源燃燒利用率低，造成能耗浪費(fèi)。不完全燃燒主要受到燃燒效率的影響，燃料燃燒越充分，燃盡程度越好，灰渣中的含碳量越低，那么熱損失就越少。煤粉顆粒和燃燒配風(fēng)是影響燃燒效率的重要因素。

送風(fēng)系統(tǒng)中采用的是變頻設(shè)備，在設(shè)備應(yīng)用中經(jīng)常因?yàn)樽冾l器調(diào)節(jié)導(dǎo)致送風(fēng)出力余度較大，如果搭配不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致送風(fēng)系統(tǒng)整體設(shè)備電能增加。

排煙溫度和排煙容積對(duì)煙氣排放能耗損失影響密切。排煙溫度越高，排煙容積越大，煙氣越容易帶走燃料中的熱量，排煙熱能損失越多。

鍋爐受熱面結(jié)垢是影響鍋爐傳熱效率的因素，結(jié)垢嚴(yán)重會(huì)增加能耗。水垢的熱阻是鋼板的四倍，灰垢的熱阻是鋼板的四百倍。避免結(jié)垢結(jié)灰是降低能耗的重要手段，而且也是提升鍋爐運(yùn)行安全性的必要之舉。

3.2腐蝕因素

高溫腐蝕是鍋爐腐蝕的重要類型，主要發(fā)生的部位是水冷壁管和過熱器上。煙氣溫度高，鍋爐受熱面和燃料中的含硫腐蝕性物質(zhì)以及煙氣相接觸，非常容易發(fā)生腐蝕反應(yīng)。燃料中黃鐵礦中含有硫元素，燃燒過程中發(fā)生分解釋放出硫原子，遇到水冷壁管時(shí)容易產(chǎn)生高溫腐蝕，以水冷壁管向火側(cè)最為明顯，隨著腐蝕速度加快，水冷壁管變薄，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)大大增加，容易造成爆管事故。過熱器管腐蝕的原因主要是由于管壁上粘結(jié)了大量的灰，隨著粘結(jié)厚度增加，腐蝕反應(yīng)加重。

另外，由于燃燒不充分，燃燒器附近火焰中心未燃盡的火焰流沖刷水冷壁，由于煤粉有一定的顆粒度，隨著火焰流不斷沖刷水冷壁，造成水冷壁保護(hù)層被破壞，隨著磨損程度的加劇，腐蝕反應(yīng)加速。

4燃煤鍋爐節(jié)能降耗與防腐措施

4.1節(jié)能降耗措施

針對(duì)鍋爐漏風(fēng)量造成的熱損失問題，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鍋爐系統(tǒng)密封性檢查，同時(shí)密切注意爐膛壓力變化，保證爐膛壓力在合理范圍內(nèi)，確保鍋爐處理達(dá)到額定數(shù)值。因爐膛負(fù)壓不足容易引起煤粉自燃現(xiàn)象，因此不利于生產(chǎn)安全。工作人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鍋爐的檢修，一旦發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)點(diǎn)，應(yīng)及時(shí)消除，保證鍋爐密封性符合性能要求，提高鍋爐熱效率。

采用直吹式制粉系統(tǒng)，燃燒器會(huì)隨著制粉系統(tǒng)的啟停而啟停，為了節(jié)約能耗，除了嚴(yán)格控制煤粉細(xì)度以外，工作人員應(yīng)對(duì)燃燒器配風(fēng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。只有保證進(jìn)風(fēng)量適中，進(jìn)風(fēng)及時(shí)連續(xù)，才能保證燃料燃燒充分，減少熱能損失。

針對(duì)送風(fēng)系統(tǒng)變頻設(shè)備送風(fēng)出力余度較大的問題，可對(duì)每臺(tái)風(fēng)機(jī)入口擋板進(jìn)行調(diào)整，保持擋板全開，這樣可以降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流，使風(fēng)機(jī)設(shè)備整體耗電量降低。

針對(duì)鍋爐受熱面結(jié)垢的情況，首先要從鍋爐用水水質(zhì)上加強(qiáng)管理，保證水處理設(shè)備正常運(yùn)行，鍋爐用水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。做好鍋爐除垢除灰工作，保證受熱面清潔，提高鍋爐運(yùn)行安全性和熱傳遞效率，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，降低能耗損失。

提高鍋爐運(yùn)行自動(dòng)化水平。通過采用自動(dòng)化信息化監(jiān)控技術(shù)對(duì)鍋爐內(nèi)部外部溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有效調(diào)節(jié)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷，對(duì)鍋爐燃燒系數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，維持爐膛負(fù)壓值在合理范圍內(nèi)，對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，提升鍋爐運(yùn)行工況。

4.2防腐措施

對(duì)煤粉細(xì)度進(jìn)行嚴(yán)格控制，調(diào)整燃燒工況，避免煤粉慣性分離導(dǎo)致分布不均勻的情況出現(xiàn)。在管道分叉口應(yīng)設(shè)置足夠長(zhǎng)的直管段，通過直管段對(duì)煤粉分布不均勻的情況進(jìn)行改善，避免煤粉管道內(nèi)氣流發(fā)生劇烈旋轉(zhuǎn)。針對(duì)彎頭部位應(yīng)加裝導(dǎo)流板減少煤粉慣性分離導(dǎo)致的分布不均勻情況。對(duì)煤粉細(xì)度進(jìn)行嚴(yán)格控制，降低煤粉顆粒大隨火焰流對(duì)水冷壁管造成的沖擊和磨損，降低腐蝕。

改善鍋爐受熱面耐腐蝕性能。對(duì)鍋爐系統(tǒng)的水冷壁、過熱器受熱面的管束表面進(jìn)行防腐處理，可噴涂耐腐蝕材料或?qū)Ω挠媚透g性能更好的材質(zhì)，改善水冷壁、過熱器受熱面管束的耐腐蝕性能。

控制燃料中的硫含量。硫含量高會(huì)加速高溫腐蝕，因此對(duì)燃料組分中的硫元素進(jìn)行嚴(yán)格控制，選用含硫量較低的煤種，從源頭上切斷腐蝕反應(yīng)物。另外，在鍋爐燃燒中對(duì)空氣量進(jìn)行控制，降低過量空氣系數(shù)，使燃料中硫元素的轉(zhuǎn)化效率降低，減輕腐蝕。

5結(jié)語

燃煤鍋爐生產(chǎn)運(yùn)行中，節(jié)能降耗和防腐工作十分重要。對(duì)燃煤鍋爐能耗和腐蝕的影響因素進(jìn)行分析，采取針對(duì)性的解決和防控措施，保證鍋爐運(yùn)行的安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性，滿足國家節(jié)能降耗戰(zhàn)略要求，推動(dòng)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

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