淺析工業(yè)鍋爐燃燒與節(jié)能

茹林

內(nèi)容摘要：目前，我國正在推廣大型集中供熱系統(tǒng)，隨著國內(nèi)市場上煤炭價格的一路高歌猛進(jìn)，對于燃煤的火電機(jī)組來說運(yùn)行成本越來越來越高，供熱企業(yè)求生存、促發(fā)展必須重視供熱質(zhì)量、經(jīng)營管理、節(jié)能減排和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等各個方面的問題，忽視哪一方面都會給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益帶來不良的后果。各個企業(yè)都在進(jìn)行著節(jié)能工作，盡可能地減少運(yùn)行成本。本文通過分析煤炭的燃燒系統(tǒng)優(yōu)化以及煤碳的燃燒過程、蒸汽的有效利用、熱管換熱器回收鍋爐煙道余熱對鍋爐運(yùn)行的影響，來保證供熱質(zhì)量達(dá)標(biāo)和安全平穩(wěn)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：鍋爐 燃燒 節(jié)能

1、燃煤管理及燃燒過程

1.1 注重煤的質(zhì)量。①對原煤的要求是：a.低位發(fā)熱量不得小于25000kj/kg：b.含灰量必須小于等于30%，含硫量必須小于等于15%；②原煤粒度、水分應(yīng)達(dá)到一定的要求。購買含揮發(fā)分高而灰分多，則煤易細(xì)化，細(xì)小的炭粒子就容易被氣流吹起而形成煙塵。在干燥的煤中攙入5%～10%的水，可以增加煤的粘性，減少爐膛未完全燃料損失。

1.2 采取均勻分層給煤技術(shù)。由于我國煤炭管理環(huán)節(jié)粗放，我們所用的燃煤是未經(jīng)篩分分選的寬篩分燃煤，煤粒粒度大的可達(dá)40mm以上，另外還有40%左右的粒徑是小于3mm的粉末煤，超過層燃爐對燃煤粒度的要求，原來的給煤機(jī)構(gòu)為煤閘板式，燃煤經(jīng)煤閘板擠壓后形成的煤層非常密實(shí)，大顆粒煤之間的間隙被細(xì)煤填滿，造成通風(fēng)困難，在開始通風(fēng)較強(qiáng)區(qū)域的燃燒速度快，空隙率增加的速度也相應(yīng)加快，使強(qiáng)風(fēng)區(qū)域風(fēng)量越來越大，從而很快被燃燼。相反，通風(fēng)較弱的地方風(fēng)量越來越小，最終在此處造成較大的不完全燃燒損失，細(xì)煤比較集中的地方易形成火口。消除火口的有效方法是采用分層給煤裝置，對燃煤進(jìn)行粒度分選，使落到爐排上的燃煤按粒度大小分層排列，即大塊煤在下面，中塊煤在中間，細(xì)煤在煤層表面。這樣煤層比較疏松，煤粒之間有間隙，降低通風(fēng)阻力，減小鼓風(fēng)機(jī)負(fù)荷，有效避免爐排上出現(xiàn)的火口和燃燒不均勻現(xiàn)象，改善煤的著火條件，提高火床的熱強(qiáng)度和燃燒速度，有利于煤的充分燃燒。

1.3 煤碳的燃燒過程：良好燃燒必須具備三個條件：1、溫度。溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速度快，燃燒就愈快。層燃爐溫度通常在1100～1300℃。2、空氣?？諝鉀_刷碳表面的速度愈快，碳和氧接觸越好，燃燒就愈快。3、時間。要使煤在爐膛內(nèi)有足夠的燃燒時間。煤從進(jìn)入爐膛到燃燒完畢，一般經(jīng)歷四個階段：水分蒸發(fā)階段，當(dāng)溫度達(dá)到105℃左右時，水分全部被蒸發(fā)；揮發(fā)物著火階段，煤不斷吸收熱量后，溫度繼續(xù)上升，揮發(fā)物隨之析出，當(dāng)溫度達(dá)到著火點(diǎn)時，揮發(fā)物開始燃燒。揮發(fā)物燃燒速度快，一般只占煤整個燃燒時間的1/10左右；焦碳燃燒階段，煤中的揮發(fā)物著火燃燒后，余下的碳和灰組成的固體物便是焦碳。此時焦碳溫度上升很對于大塊煤，必須有較長的燃燒時間，停留時間過短，燃燒不完全。因此，實(shí)際運(yùn)行中，一般采取供給充足的氧氣，采用爐拱和二次風(fēng)來加強(qiáng)擾動，提高燃燒溫度，爐膛容積不宜過小等措施保證煤充分燃燒。

2蒸汽的有效利用

為有效利用蒸汽，在各種情況下均不應(yīng)將高壓蒸汽白白地膨脹為低壓蒸汽而未得到功的利用。應(yīng)杜絕向空氣排汽，尤其在鍋爐啟動時，應(yīng)盡量少向空氣排汽，而將這部分蒸汽利用起來。為了節(jié)省能量，鍋爐應(yīng)盡量少排污，排污量應(yīng)控制在5%以下，最佳為2%，盡量利用排污熱量，可裝排污擴(kuò)容器或換熱器利用之。應(yīng)保持疏水器正常工作?？捎脭U(kuò)容器回收疏水器的熱量，疏水器里的蒸汽凝結(jié)水，水質(zhì)好，是優(yōu)質(zhì)鍋爐給水，回收后可節(jié)省水處理費(fèi)用。應(yīng)防止各種管道、閥門漏汽漏水，總泄量不超過2%～3%。應(yīng)回收各種余熱和廢熱。

3熱管換熱器回收鍋爐煙道余熱

熱管是高科技航天領(lǐng)域中必不可少的原件之一，它是一種高效傳熱元件，由管殼、管芯、工組成的封閉系統(tǒng)。它有體積小、重量輕、傳熱功率大，流動阻力小等許多優(yōu)點(diǎn)。熱管傳熱是靠工質(zhì)的沸騰和凝結(jié)，因此單位截面積的換熱量很高，同時熱管內(nèi)部空間充滿飽和蒸汽，管子各處幾乎是等溫的，所以熱管能在溫差較低的情況下傳遞較多的熱量。加之熱管具有結(jié)構(gòu)簡單，無運(yùn)動部件，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)有著廣泛的應(yīng)用前景。另外，由于熱管能在低溫差下良好的傳熱，無疑對于熱回收，節(jié)約能源起到很大作用。熱管換熱器屬于熱流體互不接觸的表面式換熱器，作為工業(yè)鍋爐的尾部受熱面，可充分利用鍋爐的排煙余熱，提高鍋爐效率，節(jié)約能源?？捎米鳛闊峁芸諝忸A(yù)熱器、熱管式省煤器和熱管式熱水器。熱管式空氣預(yù)熱器用來加熱燃燒用的空氣，不僅可以降低排煙損失，而且采用熱空氣可大大加強(qiáng)燃燒，能有效地降低灰渣含炭量和化學(xué)不完全燃燒損失，因此可大大提高工業(yè)鍋爐效率。熱管省煤器用來加熱鍋爐給水，熱管熱水器用來加熱生產(chǎn)和生活用的熱水，都可以提高能源的利用率，應(yīng)用也很普遍。

4清理灰塵、除垢

鍋爐經(jīng)過一定時期的運(yùn)行，鍋爐內(nèi)部將出現(xiàn)水中沉淀物，即結(jié)垢現(xiàn)象，這是無法避免的。鍋爐受熱面上的煙垢是傳熱系數(shù)很小的物質(zhì)，它們阻礙傳熱，危害很大。一旦受熱面上產(chǎn)生了煙垢和水垢，鍋爐的出力就明顯不足，司爐人員就會不停地向爐膛內(nèi)加煤并不斷地掏火，同時還須增大鼓風(fēng)量和引風(fēng)量，大量未完全燃燒的炭粒子就會隨煙氣排入大氣中，造成環(huán)境污染。所以應(yīng)及時清除煙垢和水垢。對濕式水膜除塵裝置的管理，主要是要經(jīng)常檢查其簡體內(nèi)壁和噴嘴，發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)盡快解決，確保運(yùn)行中簡體內(nèi)壁水膜的形成，有條件時，要對鍋爐進(jìn)行現(xiàn)代化的技術(shù)改造，如對鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和給水泵采用變頻電機(jī)等，全面提高鍋爐的各項(xiàng)性能指標(biāo)。在運(yùn)行時注意隨時清除鍋爐內(nèi)的積灰（1個月、2個月或3個月依據(jù)實(shí)際情況而定），減少熱損失。積灰對提高鍋爐熱效率十分有害，灰垢的熱系數(shù)為0.1大卡/米·時·度，據(jù)統(tǒng)計當(dāng)鍋爐有效散熱面積灰lmm厚時，熱效率就要下降4%～5%，就要增加燃料消耗3%，而且鍋爐結(jié)垢后對鍋爐安全運(yùn)行也極為不利。因此，及時清除鍋爐受熱面的積灰是提高鍋爐熱效率的有效措施。目前清除鍋爐積灰主要有機(jī)械及化學(xué)方法，而以化學(xué)方法應(yīng)用較廣。近年來，我們在鍋爐運(yùn)行中，常對鍋爐進(jìn)行化學(xué)清灰。化學(xué)清灰劑是用硝酸鉀、硫磺混合粉末組成，使用時用高壓空氣噴入爐膛與灰塵起化學(xué)反應(yīng)，使灰垢變得松散而脫落。在夏季則輪換停爐大修，用刮刀、sg701型鍋爐管道清洗機(jī)、高壓水力沖洗機(jī)和鋼絲刷等對鍋爐內(nèi)外進(jìn)行除垢，必要時對鍋爐內(nèi)部和部分用汽設(shè)備，如消毒、培養(yǎng)用不銹鋼反應(yīng)罐，陶瓷反應(yīng)罐夾層進(jìn)行酸洗、堿煮除垢，并派專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行質(zhì)量檢查，經(jīng)監(jiān)察檢驗(yàn)部門驗(yàn)收合格后投入使用或備用。這樣做不但有利于供熱系統(tǒng)節(jié)能和安全，而且使鍋爐產(chǎn)熱快，出力大。

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