工业锅炉的节能措施

  近年来，在我国经济的高速发展进程中，能源利用率低、消费结构不合理、供需矛盾加剧等问题日益突出，生态环境恶化与经济发展的矛盾加剧，在很大程度上制约了经济持续快速健康的发展。与世界先进水平相比，我国在能源效率、单位产值能耗等方面仍然存在较大差距，我国单位产值能耗是世界平均水平的2倍多，主要产品能耗比世界先进水平高40％。我国能源利用率为约33％，与世界先进水平相差10个百分点，节能潜力巨大。
        在我国，为了与发电用大型锅炉相区别，工业锅炉指广泛应用于生产、生活、采暖等方面的各种容量、压力、温度的蒸汽锅炉和热水锅炉。我国既是工业锅炉生产大国，也是使用大国。到2003年底，全国持有各级锅炉制造许可证的企业1530家，其中A级62家，B级203家，C级264家，D级1001家，可以生产各种不同压力等级和容量的锅炉。近年来，我国工业锅炉产品年产量基本保持在2万～3万台，4．9万～6．3万MW(7万～9万蒸吨)。据2003年统计，全国在用工业锅炉保有量为52．74万台、125．40万Mw，接近电站锅炉装机容量的2倍。中国工业锅炉量大面广，平均容量小，且以燃煤为主，年耗燃料约4亿吨标准煤。由于锅炉运行效率不高，能源浪费相当严重，每年多耗用燃煤约6000万吨。另外由于工业锅炉排放大量烟尘以及S02和NOo等污染物，成为我国大气主要煤烟型污染源之一。因此工业锅炉成为我国开展节能降耗、提高能效、减少污染的主要对象之一。
 
我国在用工业锅炉状况分析
         我国工业锅炉中，燃煤锅炉占锅炉总数的80％左右，燃油燃气及电热锅炉所占比例不大，但呈逐年增长的趋势，煤的燃烧方式以层燃为主，蒸发量>lVh，主要采用链条炉排，分段不连续调风，蒸发量_<lffh，基本上为围定炉排，自然通风。流化床及水煤浆等高效清洁燃烧方式正越来越受到人们的重视，流化床锚炉与层燃锅炉的容量比约为l／7，基于这种构成的我国在用工业锅炉具有下列基本特点：(1)热效率低。一般估计我国工业锅炉热效率比发达国家低15％～20％，这是因为作为我国工业锅炉主体的层燃炉平均热效率只有60％左右，有的还不到50％，锅炉实际运行效率要比设计效率或鉴定效率低10％～15％，除了设计制造方面的原因外，以下几个方面也是造成热效率低下的重要影响因素
 
设备整体技术水平低。主要表现在：
①运行调节智能化程度低，燃烧过程不能实现自动检测，自动调节，特别是lt／h以下小型燃煤锅炉，加煤、调风、除渣、给水排污等过程凋节完全凭司炉工经验手工操作。
②节能、环保技术落后，包括燃烧与换热、水处理、除尘脱硫，余热回收和灰渣综合利用，电器设备变频技术的应用等方面都比发达国家有很大差距。
③主辅机不配套，辅机性能差、效率低。
(3)运行管理水平低。
设备完好率低，未经培训和无证上岗的现象比较普遍。
(4)燃料市场环境对工业锅炉运行的不利影响，燃煤工业锅炉通常都是按Ⅱ、ⅡI类烟煤设计。我国燃煤供应目前仍是卖方市场，一般都是直接供应原煤，没有根据煤质及粒度情况进行加工分类，用户难以做到按需购买，且煤质多变，造成运行调整困难，机械不完全燃烧增加，热效率下降。
 
 
3锅炉节能途径
        由上述情况可见，锅炉节能应该从提高锅炉的热效率．实现科学的控制管理，保证给水品质，加强锅炉及供热系统的维护等方面入手。
3．1提高锅炉热效率
         我国工业锅炉热效率平均为60％～75％，而平时运行效率比测试时还低一些。提高锅炉效率是节煤的一项重要工作。要提高锅炉效率，首先要加强燃烧和锅炉运行的管理工作，特别是要保证安全生产，不出事故，安全总是意味着最大的经济。锅炉不是通用产品，它的效率和燃用什么样的燃料和采用什么燃烧方式有关。例如手烧炉，由于存在热力（通风)的周期性，它不宜燃用高挥发分烟煤，否则，它的燃烧效率是很低的，为了提高手烧炉的锅炉效率，必须按照'吵、勤、匀、快”的原则来加煤和运行。对链条炉，其燃料着火性能较差，应充分利用炉拱和高温烟气的热辐射来助燃点火，应该做好分段送风。燃煤的水分不宜过大，也不宜过小，含细煤多的要加水，加水后应有充分的渗透时间。灰分不应大于30％，否则灰渣可燃物将增加。灰分也不能小于10％，否则炉排冷却不好。挥发分低，低发热值小于1675010／kg，以及粘结性强的煤，在不采取措施的时候，不宜在链条炉中使用，否则，其燃烧效率不能保证在高水平。在链条炉中使用二次风有利于强化燃烧、降低化学不完全燃烧损失和消烟除尘，是节能行之有效的措施。燃料的颗粒特性对抛煤机的工作影响很大，最好保持13～lgmm，6～13ram和6mm以下的颗粒各占1／3”，这样抛煤机锅炉工作是较好的。燃料的水分对抛煤机工作影响也很大，一般水分不超过12％，否则应采取措施131。风冷式往复推动炉排锅炉，不能燃用发热值较高的燃料，以确保锅炉的安全运行。排烟损失的大小，直接影响锅炉热效率。应该尽可能降低排烟损失，这就要减少炉膛的过量空气系数和堵塞各烟道的漏风量以及降低排烟温度。供给炉膛的过量空气系数是按照锅炉机械不完全燃烧损失(q4)、化学不完全燃烧损失(q3)和排烟损失(q2)之和为最小的原则决定的。炉膛过量空气系数(n)增加，啦和q4下降，而q2增加，当Y--,(q2+q3+q4)为最小时，此时的n为最佳值。a的最佳值对燃用无烟煤和贫煤的工业锅炉约为1．2～1．25，其余煤种为1．2，应尽量控制炉膛实际过量空气系数接近上述最佳值。应尽力堵塞各受热面和烟道的漏风。使漏风系数符合设计值。锅炉的排烟温度高低，直接影响锅炉效率，排烟温度4-10℃，锅炉效率1％。排烟温度应由技术经济比较来决定，排烟温度降低，锅炉效率增加，可节省燃料。但是，此时锅炉受熟面增加，投资增加。另外排烟温度下降，受热面腐蚀加重。因此，合理的排烟温度应由这两方面作技术经济比较来决定。提高锅炉效率的具体做法为：
 
(1)采用二次回风系统，促进燃料完全燃烧。
     众所周知，燃料燃烧有三个条件：炉膛内要有充分的氧气：燃料燃烧时必须有温度；燃料与氧气进行高温化学反应的时间。二次回风能在锅炉内形成烟气漩涡，返一方面增加了悬浮煤耪在炉膛内停留的时间，而使燃料充分的燃烧，另一方面能使炉膛内的温度梯度降低，提高了炉膛内受热面的利用率，所以采用二次回风系统是改善燃烧条件的重要手段。利用二次回风系统效果十分显著。据测算，利用二次同风系统的锅炉热效率可提高5-10％左右。
 
(2)采用富氧技术。
       富氧技术在化工制气使用很早，在蒸汽锅炉上使用很少，人们对其认识还处在研究实验阶段。锅炉是利用燃料燃烧放热，燃烧要利用空气中02(21％)助燃以产生高温烟气．并将热量传递给炉水以产生有一定压力和温度的蒸汽．高温烟气在炉
膛内的流动伴随着热量的传递过程，烟气温度渐渐降低，至锅炉烟气出口时，烟气温度大约在140℃左右并带走大量的热量，我们可以通过降低排烟温度和烟气量来降低q2(排烟热损失)但是，排烟温度的降低受烟气露点的限制，而且过低的排烟温度要消耗大量的金属或有色金属且增大了锅炉体积和投资，往往得不偿失，如果能提高助燃空气中含02量，这样可降低烟气量．提高炉膛温度，强化传热，对提高锅炉效率大有好处。02富集起来的技术在发达国家已广泛用与有色冶金、硅酸盐炉窑、化工制气中。该技术设备少，投资省，不污染环境，近年来引起国内学者的关注。膜法富氧助燃的节能优点是提高火焰温度，加快燃烧速度．促进燃烧完全，降低燃料的燃点，增加热量利用率，减少烟气量，降低排烟热损失q2。
 
3．2蒸汽和热水的有效利用
         蒸汽和热水是锅炉的产品．应严格按计划使用。在有多台炉的锅炉房，每台锅炉负荷的分配应按机组总效率晟高的原分配。锅炉负荷先由效率高的锅炉承担，至满负荷后，再效率低的锅炉承担负荷。在蒸汽锅炉使用中，各种情况下均不应将高压蒸汽白白地膨胀为低压蒸汽而未得到功的利用。应杜绝向空气排汽，尤其锅炉启动时，应尽量少向空气排汽，或将这部分蒸汽利用起来。为了节省能量。锅炉应尽量少排污，排污量应控制在5％下，最佳为2％，尽量利用排污热量。可装排污扩容器或热交换器利用之。应保持疏水器正常工作。可用扩容器回收疏水器热量，疏水器里的蒸汽凝结水，水质好，是优质锅炉给水，收后可节省水处理费用。应防止各种管道、阀门漏汽漏水，泄量不超过2～3％。应回收各种余热和废热。

3．3加强绝热保温减少散热损失
        绝热保温的措施有：加厚保温材料和提高绝热材料的质量．在使用中要注意维护，避免受潮或损坏。例如新型密封保温材料在电厂锅炉的应用。多年来在锅炉施工过程中，逐步尝试纤维喷涂材料的应用领域。先后应用于炉内前炉膛、上汽包被复层、下汽包被复层、折烟角、过热段等密封保温层。实践证明，160ram厚的纤维喷涂绝热涂层既经济又实用。炉墙水冷壁管外150mm厚的纤维喷涂层足以使外表面壁温降至50℃以下。尤其纤维喷涂材料应用于炉顶密封，为杜绝泄漏提供了保障。纤维喷涂产品采用优质纤维原棉、高性能纤维系列结台剂为原料，通过专用喷涂设备机械化施工，现场制作整体大制品．成功地消除了纤维制品保温密封应用中的接缝、收缩、位移等致命弱点，彻底改善了锅炉的密封保温性能。锅炉散热损失的大小除与保温质量有关外，还与锅炉负荷大小有关。低负荷时。因散热面不变，散热量基本不变，而燃料耗量变小了，对应于每公斤燃料的散热损失将增加。因此，为减少散热损失(q5)，应尽量不要让锅炉在低负荷下运行。
 
3．4保证锅炉给水品质
        提高给水品质不仅是一项重要的节能措旅，而且是一项重要的安全措施：锅炉受热面上结垢会极大降低传热能力(水垢的导热系数仅是钢的1／100～l陀o)，使排烟温度升高，增加燃料消耗14J。锅炉结垢lmm厚度，就要增加燃料消耗3％，而且锅炉结垢后对锅炉安全运行也极为不利Ⅲ。水垢会影响水循环的正常进行，造成管子过熟甚至爆管。因此从保证锅炉安全运行及节能方面考虑，加强锅炉水处理工艺的推广即采取先进的水处理技术是十分必要的。当前用得比较普遍的水处理设备是钠离子逆流再生交换器。这种水处理方式对原水的适应性广，出水数量及质量，单位盐耗，自耗水量等指标都比较先进，效果也比较理想。大中型锅炉水处理中还常常采用真空除氧，真空除氧比与大气式热力除氧可省大量燃料，而且又能减少排烟损失，提高锅炉效率，所以是大中型锅炉有效的水处理方式。工业锅炉的给水必须按规程规范要求进行给水处理。司炉必须加强对水质的监察，及时清除水垢，以减少能源浪费，提高运行安全效果。
 
3．5分层给煤燃烧
       现在，我国技术市场上出现了一种新型的输煤装置--分层给煤机。其原理是：煤从煤仓中落下， 再经过分层装置中的煤闸扳、输煤辊、机械筛分器进入炉膛，由于取消了原来设在炉排前部的煤闸板，而将之设在输煤辊上部，将煤仓中几十吨甚至上百吨重的原煤重量消减，取而代之的是使煤横向流经输煤辊和渐扩式机械筛分器。这样，不但筛分了煤块，而且疏松了煤质，使煤在进入炉膛前形成下层?为大块，中层为小块，最上层为煤屑的分布格局，煤粒之间的缝隙得以保留，减少了通风阻力，使通均匀，火床平整，燃烧充分，同时，炉膛温度提高，原煤易于着火，也利于燃烬。从而使炉渣含碳量大大降低，提高了锅炉的热效率，不仅节约了用煤，还改善了环境。性能及特点：(1)限制进入炉内煤的颗粒度。一般规定最大块尺寸不宜大于40ram，否则在有限的阴，时间内大煤块不可能都燃烬。因此，煤的筛分、破碎是必须的。(2)煤中加水应适量。一般含70％煤东的煤加水8％～10％，含50％煤末的煤加水不应小于6％。煤燃烧时水分被烘出，可使煤质疏松，煤粒工业锅炉间的空隙增加，减少了通风阻力，有利于煤的燃烧并减少烟气含尘量。但是，水分蒸发时要带走热量，使炉温降低，对煤的着火产生不利的影响。因此煤中加水应适量。f3)设立自动离合、自动报警装置。分层给煤辊子的转动动力来自锅炉前轴传递的扭矩，若有大块煤、煤矸石卡住辊子，则自动离合、(5)：自动报警装置立即启动，避免造成运行中脱火甚至用停?炉事?故。(4)适?当的?煤层厚?度和?炉排?速度。?安装分层燃烧装置后，通风阻力减小，煤易燃烧，着火点前移，消灭了火龙、火口，因此煤层厚度可以适当增加，炉排速度也可相应降低。安装分层燃烧后沿炉排长度方向的引燃区、燃烧区、旺盛区和燃烬区的情况与安装前不同，各个风道的挡板开度也应根据燃烧情况作适当调整。
 
       由上述可见，我国工业锅炉节能后潜力巨大。风锅炉节能应该从提高锅炉热效率、实现锅炉的自动化控制、加强绝热保温、减少散热损失、保证锅炉给水品质、加强锅炉及供热系统的维护，防止和减少热损失五个方面着手。