关于工业锅炉的节能减排技术
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作者: 陈张华
摘 要：通过阐述工业锅炉能源浪费的主要表现，提出了针对这些问题的节能减排技术措施。
关键词：工业锅炉；节能；减排
在能源消耗系统中，锅炉及供热系统占有很大的比例。据不完全统计年耗煤量约占我国煤炭产量的三分之一左右。目前我国工业锅炉以燃煤为主，燃煤工业锅炉占其总量的 80%以上，平均热效率为60% ～65% ，远低于锅炉产品 70% ～80%的设计和鉴定热效率。工业锅炉普遍存在热效率低、原材料消耗大、排放高、污染大等问题。因此，做好锅炉的安全经济运行，对于促进节能减排具有十分重要的意义。
1 工业生产中锅炉能源浪费的现状
1.1 不完全燃烧热损失
不完全燃烧损失包括化学不完全燃烧热损失和机械不完全燃烧热损失。化学不完全燃烧热损失系指排烟中含有尚未燃尽的 CO、H2、CH4等可燃气体所造成的热损失。机械不完全燃烧热损失指未燃烬的煤粒造成的热损失。这些未燃烧的炭包含在灰渣及飞灰之中，层燃炉的漏煤也造成这种热损失。
1.2 排烟热损失
以中小型工业锅炉为例，排烟温度正常情况下应在 200℃以内，160℃左右较好，排烟温度每降低 12～15℃，可节煤 1%。而实际情况是不少锅炉的排烟温度超过了 200℃，排烟处的过量空气系数为 1.7～2.5，排烟热损失为 8%～20%。一般来说，排烟温度低，热效率相应高，经济效果好，但排烟温度过低，会造成锅炉尾部受热面的烟气结露，产生低温腐蚀及堵灰。
1.3 散热损失某些工业锅炉及热网管道保温效果差
有的锅炉某些部件不保温，有的锅炉蒸汽管道虽然保温，但对保温管道的维修相当少，造成破损、泄漏。在蒸汽管道上，有压差就有漏损，有温差就有散热。
2 我国燃煤工业锅炉的节能技术
2.1 给煤装置改造
中国的层燃锅炉都是燃用原煤,其中占多数的正转链条炉排锅炉,原有的斗式给煤装置,使得煤块和煤末混合堆实在炉排上,阻碍锅炉进风,影响燃烧。将斗式给煤装置改造成分层给煤装置。即使用重力筛选将原煤中块、末自下而上松散地分布在炉排上,有利于进风,改善了燃烧状况,提高煤的燃烧率,减少灰渣含碳量。
2.2 燃烧系统改造
对于正转链条炉排锅炉,这项技术改造是从炉前适当位置喷入适量煤粉到炉膛的适当位置,使之在炉排层燃基础上,增加适量的悬浮燃烧,可以获得10%左右的节能率。但是,喷入的煤粉量、喷射速度与位置要控制适当,否则,将增大排烟黑度,影响节能效果。
2.3 炉拱改造
正转链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤种配置的,有不少锅炉不能燃用设计煤种,导致燃烧状况不佳,直接影响锅炉的热效率,甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种,适当改变炉拱的形状与位置,可以改善燃烧状况,提高燃烧效率,减少燃煤消耗。现在已有适用多种煤种的炉拱配置技术。这项改造可获得10%左右的节能效果,技改投资半年左右可收回。
2.4 锅炉辅机节能改造
燃煤锅炉的主要辅机―――鼓风机和引风机的运行参数与锅炉的热效率和耗能量直接相关,用适当的调速技术,按照锅炉的负荷需要调节鼓、引风量,维持锅炉运行在最佳状况,一方面可以节约锅炉燃煤,又可以节约风机的耗电,节能效果是很好的。
2.5 层燃锅炉改造成循环流化床锅炉
循环流化床锅炉是煤粉在炉膛内循环流化燃烧,所以它的热效率比层燃锅炉高15～20个百分点,而且可以燃用劣质煤；由于可以使用石灰石粉在炉内脱硫,所以,不但可以在大大减少燃煤锅炉酸雨气体SO的排放量,而且,其灰渣可直接生产建筑材料。
2.6 旧锅炉更新
这项改造是用新锅炉替换旧锅炉,包括用新型节能型锅炉替换旧型锅炉；用大型锅炉替换小型锅炉；用高参数锅炉替换低参数锅炉,以实现热电联产等。
2.7 控制系统改造
第一,按照锅炉的负荷要求,实时调节给煤量、给水量、鼓风量和引风量,使锅炉经营常处在良好的运行状态。将原来的手工控制或半自动控制改造成全自动控制。第二,对于供暖锅炉,在保护足够室温的前提下,根据户外温度的变化,实时调节锅炉的输出热量,达到舒适、节能、环保的目的。
3 我国燃煤工业锅炉的减排技术
3.1 燃料预处理
根据锅炉型号和使用状况,选择合理的煤炭品种,进行煤炭的筛分、洗选和合理配煤,或者采用煤炭的炉前成型技术,从而以较小的代价实现节约煤炭和减排温室气体的效果。
3.2 锅炉的合理运行
我国锅炉使用运行中的主要问题是:容量过小或负荷不匹配,操作工的素质较低。通过优化锅炉的合理配置,培训一定数量的技术操作人员,其减排的成本也是很低的。
3.3 改造和完善锅炉的燃烧系统
对现有锅炉的燃烧系统进行必要的改造和完善,可以使燃料效率提高5%～10%。其主要的技术措施是锅炉燃烧室的优化,比如安装省煤器、实行计算机控制等。这些措施已经在工业锅炉上广泛应用,其减排的代价也比较低。
3.4 采用高效清洁燃烧技术
第一，循环流化床锅炉。该技术综合了鼓泡床和高速汽化床锅炉的优点,克服了高速床磨损严重、高温分离结构复杂、难于控制的缺点。循环流化床锅炉适用的燃料为工业煤矸石、烟煤、贫煤等,燃烧效率为89%～92%,容量35～130蒸t。
第二，抛煤机燃烧锅炉。在抛煤燃烧过程中,煤粒细屑抛入炉膛时呈半悬浮燃烧,较大颗粒落到炉排上继续进行层状燃烧。此种燃烧具有着火条件优越、燃烧热、强度高、煤种适应范围广等优点。
第三，振动炉排锅炉。振动炉排是一种全机械化、能自动拨火、分段送风的平面式燃烧系统。该炉燃烧采用烟煤时可显著提高热效率,每年可节煤500t,年减少CO2排放827t,寿命期内可减少CO2排放1.24万t。
第四，翻转炉排(万用炉排)锅炉。BL型万用炉排是一种用推力送料,类似于往复炉排的燃烧设备,属于一种水冷式层状燃烧装置。适用范围广,可燃用烟煤、无烟煤、褐煤或各种废料及垃圾。此种炉排与链条炉排相比,制造成本低、燃烧充分、热效率高、水冷结构、炉排寿命长，热效率可达80%～82%,锅炉容量可达4～20蒸t。
第五，改进型水火管锅炉。水火管锅炉是我国的特色产品,是经过多年实践形成的新一代改进型水火管锅炉。该锅炉效率大于80%,比国家标准高5%～8%。改进型水火管锅炉结构紧凑,可节省钢材30%,制造成本降低20%。
第六，角管式锅炉。角管式锅炉可配置各种燃烧设备,如链条炉排、水冷振动炉排、往复炉排、抛煤机炉排以及流化床等。可满足各种用途的工业锅炉,包括蒸汽炉、热水炉、余热炉及垃圾炉。锅炉热效率大于85%,容量达10～130蒸t。1台20蒸t的角管式锅炉,每年可节煤900 t,每年减少CO2排放1 463 t,寿命期内可减排CO2约2万t。
第七，下饲式炉排。下饲式锅炉炉排调节比可达10∶1,风煤比恰当,燃烧效率高。小型锅炉热效率可达70%～80%,锅炉容量0.4～4蒸t。1台4蒸t该种锅炉年节煤293 t,年减少CO2排放397t,寿命期内可减排CO2约6 000 t。
4 结语
工业锅炉的节能工作，是降低能耗、减少环境污染、造福子孙后代的有益事业。因此，我们应该着眼于未来，积极贯彻落实国家的节能减排政策，加大对工业锅炉节能减排工作的重视力度，并积极实施节能技术措施，提高锅炉的运行热效率，达到锅炉低耗高效的节能目的。
参考文献
［1］ 赵钦新，等.工业锅炉安全经济运行［M］.北京：中国标准出版社，2007.
［2］ 解鲁生.供热锅炉节能与脱硫技术［M］.中国建筑工业出版社，2004.
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