鍋爐節(jié)能改造技術(shù)研究及實(shí)踐

何龍起　趙宏遠(yuǎn)　鐵起

【摘 要】本文從鍋爐結(jié)構(gòu)改造、燃燒系統(tǒng)改造及運(yùn)行管理完善和配套系統(tǒng)優(yōu)化三個(gè)方面簡要概述了現(xiàn)有的工業(yè)鍋爐改造技術(shù)，提出了實(shí)現(xiàn)中小型鍋爐系統(tǒng)節(jié)能改造的對策及改造過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)，對中小型鍋爐節(jié)能改造具有一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】鍋爐；節(jié)能改造；技術(shù)

0 引言

鍋爐作為工業(yè)和社會的必需品，在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中占有重要的地位。目前，我國鍋爐仍然是以燃煤為主，每年消耗的煤炭約占我國煤炭消耗總量的三分之一。其中，中小型燃煤鍋爐占工業(yè)鍋爐總臺數(shù)的80%以上[1]，而鍋爐實(shí)際運(yùn)行效率比設(shè)計(jì)效率低約20%，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，節(jié)能潛力很大。本文對工業(yè)鍋爐的節(jié)能減排技術(shù)和實(shí)踐方面的問題加以分析。

1 鍋爐節(jié)能改造現(xiàn)狀

為提高鍋爐的經(jīng)濟(jì)性與安全性，鍋爐節(jié)能改造已經(jīng)越來越受到企業(yè)的重視。然而鍋爐系統(tǒng)節(jié)能改造并非單一的設(shè)備改進(jìn)，而是鍋爐本體結(jié)構(gòu)、配套設(shè)備、管網(wǎng)等整個(gè)熱力系統(tǒng)的節(jié)能改造。我國工業(yè)鍋爐逐步向增大容量、熱電聯(lián)產(chǎn)、煙氣脫硫脫硝、提高自動調(diào)節(jié)和控制的程度等方向發(fā)展。目前，對工業(yè)鍋爐的節(jié)能改造技術(shù)主要從以下三個(gè)方面著手。

1.1 鍋爐系統(tǒng)改造

①煙氣余熱回收：通過在煙道內(nèi)安裝省煤器、空氣預(yù)熱器回收煙氣余熱，以提高鍋爐給水溫度和燃用空氣溫度，并降低排煙溫度，達(dá)到鍋爐節(jié)能減排、提高熱效率的作用。②冷凝水與廢蒸汽回收：充分利用冷凝水和廢蒸汽，可以節(jié)省鍋爐燃料，減少排污量，減少鍋爐軟化水補(bǔ)充量，減少軟化水處理量。③設(shè)置蒸汽蓄熱器：利用蓄熱器使鍋爐蒸汽保持正常負(fù)荷下運(yùn)行，消除負(fù)荷波動對鍋爐燃燒和熱效率的影響。④采用真空除氧：真空度維持在7998Pa時(shí)，給水溫度只需加熱到60℃就能達(dá)到除氧目的，既能節(jié)約蒸汽，又可以減少排煙損失。

1.2 燃燒系統(tǒng)改造

采用分層給煤技術(shù)；改造爐拱；采用分段送風(fēng)并安裝調(diào)節(jié)風(fēng)門；采用二次風(fēng)強(qiáng)化氣流燃燒；將鏈條爐改造為煤種適應(yīng)性強(qiáng)、負(fù)荷調(diào)節(jié)比寬、煙氣污染物少的循環(huán)流化床鍋爐；改造爐墻減少熱散失；實(shí)現(xiàn)燃燒自動化等。

1.3 運(yùn)行管理完善和配套系統(tǒng)優(yōu)化

包括鍋爐房設(shè)備運(yùn)行操作、維修及保養(yǎng)管理，水質(zhì)管理，鍋爐和輔機(jī)配套實(shí)現(xiàn)給料、著火、燃燒、燃盡和物料流動暢通；配備鍋爐儀表控制系統(tǒng)等。現(xiàn)有的工業(yè)鍋爐節(jié)能改造技術(shù)雖然豐富多樣，但并不能適應(yīng)于所有鍋爐的改造。不同型號、不同工況下運(yùn)行的鍋爐適宜采用的改造方式不同。例如，同樣是鏈條爐的改造，額定蒸發(fā)量10t/h及以下鏈條爐改造應(yīng)采用鼓泡流化床燃燒方式，而額定蒸發(fā)量35t/h及以上鏈條爐改造宜采用循環(huán)流化床鍋爐[2]。尤其對于中小型工業(yè)鍋爐，因其爐型、使用工況各有不同，運(yùn)行管理水平參差不齊，涉及的設(shè)計(jì)和選型差別也很大，能源綜合利用要求各種熱力參數(shù)互相耦合，單獨(dú)采用某項(xiàng)通用節(jié)能措施只能是顧此失彼，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到能源的高效綜合利用。

2 節(jié)能改造的流程

2.1 前期診斷

前期診斷是進(jìn)行鍋爐系統(tǒng)節(jié)能改造的基礎(chǔ)，整個(gè)改造方案必須根據(jù)項(xiàng)目前期診斷的結(jié)果及相關(guān)原因來確定。前期診斷包括對企業(yè)蒸汽需求量、管道布置及輸送效率、余熱回收情況、原鍋爐系統(tǒng)存在的問題及運(yùn)行工況、燃料的質(zhì)量及消耗量、鍋爐房運(yùn)行管理水平等方面進(jìn)行具體分析，確定鍋爐熱效率低、能源浪費(fèi)及不安全狀況出現(xiàn)在哪些環(huán)節(jié)，并得出相應(yīng)診斷報(bào)告。

2.2 改造方案和技術(shù)及可行性分析

根據(jù)診斷報(bào)告及相關(guān)改造技術(shù)確定改造具體環(huán)節(jié)；對不同改造技術(shù)的局限性、適應(yīng)性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對比分析，選擇出最適合的改造方法。鍋爐系統(tǒng)綜合改造要求所有熱工參數(shù)能有效匹配，同時(shí)要考慮動態(tài)變化，做到時(shí)間上能同步，空間上物理性能允許。另外還需對整個(gè)改造方案和技術(shù)進(jìn)行可行性分析，包括技術(shù)上的可行性、時(shí)間上的可行性（對于在用鍋爐需考慮改造時(shí)間帶來的損失）、經(jīng)濟(jì)上的可行性（包括經(jīng)濟(jì)投入及改造后的經(jīng)濟(jì)效益）等，得出相應(yīng)的改造方案報(bào)告、改造圖紙及可行性分析報(bào)告。改造方案和技術(shù)及可行性分析是整個(gè)改造過程的核心。

2.3 改造實(shí)施

改造方案的具體實(shí)施過程是完成整個(gè)節(jié)能改造項(xiàng)目的保障。設(shè)備及材料的選擇，規(guī)范化施工過程的保證等都關(guān)系到最終的節(jié)能效果，關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目的成敗，必須按照已確定的方案，快速、規(guī)范、有效的實(shí)施，并保證整個(gè)實(shí)施過程安全進(jìn)行。

2.4 調(diào)試及運(yùn)行管理

改造完成之后應(yīng)先調(diào)試一定的時(shí)間，并進(jìn)行監(jiān)控、記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)，通過分析計(jì)算，檢驗(yàn)改造是否合格、節(jié)能效果能否達(dá)到預(yù)期值。節(jié)能改造的落腳點(diǎn)是改造效果，只有經(jīng)過調(diào)試和未來運(yùn)行過程中的監(jiān)控、計(jì)算，才能確定改造是否成功。根據(jù)對比分析，良好的運(yùn)行管理可節(jié)能5%以上。對于改造成功后的工業(yè)鍋爐，要針對其設(shè)置盡可能完善的管理系統(tǒng)。操作工必須進(jìn)行崗前培訓(xùn)和日常定期培訓(xùn)，管理人員需掌握新系統(tǒng)的特點(diǎn)及相關(guān)原理，對整個(gè)鍋爐系統(tǒng)科學(xué)管理與維護(hù)（包括鍋爐結(jié)構(gòu)、燃燒調(diào)節(jié)、水質(zhì)處理、煤質(zhì)管理、爐墻及管網(wǎng)保溫等）。

3 實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造的對策

3.1 加強(qiáng)企業(yè)節(jié)能減排的意識，提高企業(yè)對鍋爐節(jié)能改造積極性

很多中小型工業(yè)鍋爐用戶，只注重當(dāng)前鍋爐運(yùn)行所創(chuàng)造的利益，并沒有從長遠(yuǎn)角度考慮鍋爐節(jié)能所帶來的巨大經(jīng)濟(jì)效益，更不愿承擔(dān)節(jié)能減排的社會責(zé)任。應(yīng)該加大工業(yè)鍋爐節(jié)能減排的宣傳力度，創(chuàng)新宣傳的方法，用一些改造比較成功的案例來吸引、指導(dǎo)用戶參與到節(jié)能改造中來。對于一些鍋爐使用比較集中的區(qū)域，鼓勵(lì)企業(yè)聯(lián)合起來發(fā)展集中供熱或熱電聯(lián)供，減少中小型鍋爐數(shù)量，提高熱效率。

3.2 提高工業(yè)鍋爐運(yùn)行管理水平和操作人員技能

中小型鍋爐用戶也應(yīng)配備合適的管理人員和操作人員，并對其進(jìn)行相關(guān)知識和技能的強(qiáng)制教育和有針對性、系統(tǒng)性的培訓(xùn)；建章立制，加強(qiáng)檢查、考核，此外，行業(yè)內(nèi)還可以推廣行之有效的管理及操作人員上崗培訓(xùn)機(jī)制、能力強(qiáng)化提升機(jī)制、技術(shù)交流平臺等，提高工業(yè)鍋爐運(yùn)行管理水平和操作人員技能，提高此類人員的節(jié)能減排意識，杜絕工作中鍋爐系統(tǒng)的“跑、冒、滴、漏”，加強(qiáng)排污、吹灰、防止結(jié)焦或結(jié)渣、加強(qiáng)水質(zhì)管理等，并積極為企業(yè)的節(jié)能改造提出建議。

3.3 廣納人才，重視人才

進(jìn)行鍋爐改造過程中應(yīng)按需配備相關(guān)人才，讓更多具有專業(yè)技能的人士融入到鍋爐系統(tǒng)改造中來，為改造提出新思想、新思路，提高節(jié)能改造技術(shù)水平，促進(jìn)中小型工業(yè)鍋爐節(jié)能改造的全面發(fā)展。

3.4 依靠節(jié)能公司進(jìn)行改造，推行合同能源管理模式

隨著科技的進(jìn)步，節(jié)能公司發(fā)展迅速。改造技術(shù)單一化的節(jié)能公司，也在慢慢的增加節(jié)能技術(shù)的種類，提高綜合能力。節(jié)能公司只有為企業(yè)提供適宜的專業(yè)性技術(shù)，真正為企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)鍋爐經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行，才能達(dá)到雙方共贏的目的。合同能源管理（EPS）是新型的市場化節(jié)能機(jī)制，這種方式的主要特點(diǎn)和優(yōu)勢是：不需要客戶投資，設(shè)備及技術(shù)投資全部由節(jié)能公司負(fù)責(zé)，客戶用節(jié)約的費(fèi)用，支付給節(jié)能公司做投資收益，合同期滿后，所有的節(jié)能設(shè)備及節(jié)能效果歸客戶所有。這種合作方式現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟，在建筑節(jié)能等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，目前也逐步應(yīng)用于工業(yè)鍋爐節(jié)能領(lǐng)域[4-5]。對于中小型工業(yè)鍋爐系統(tǒng)節(jié)能改造企業(yè)，倡導(dǎo)合同能源管理模式可以大大降低投資風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 改善鍋爐用煤措施

目前，工業(yè)鍋爐以燃用散煤為主，清潔燃料比重小。煤炭工業(yè)能夠提供的經(jīng)過洗選和篩分的燃煤比例不到原煤供應(yīng)的20%，而且主要用于煉焦行業(yè)，用于工業(yè)鍋爐的動力配煤的比例極低。目前，不同類型的工業(yè)鍋爐基本上都適合于燃燒特定尺寸的粒煤。但鏈條爐排鍋爐燃用的散煤是由不同粒度的煤混合而成的，許多粘結(jié)性、結(jié)焦性很強(qiáng)的煤也被用于鏈條鍋爐。這些煤在入爐過程中受熱膨脹，隨即粘結(jié)在鏈條上，阻礙了空氣暢通?；诖耍瑧?yīng)該從國家能源戰(zhàn)略管理和技術(shù)管理的角度規(guī)范各行業(yè)的燃料消費(fèi)政策，具體來講可從以下幾方面入手[3]：對于城市生活鍋爐以燃用清潔燃料為主，新能源為輔，如燃用油品和天然氣、煤氣、液化氣等清潔燃料；對于城鎮(zhèn)生活鍋爐以燃用生物質(zhì)可再生燃料為主，如燃用生物質(zhì)顆粒燃料；對于城市工業(yè)鍋爐以燃用動力配煤（按粒度分級供應(yīng)）為主；對于大容量的集中供熱熱水鍋爐允許使用爐前篩分和成型的混煤配煤；另外可根據(jù)本地區(qū)資源條件推廣型煤、水煤漿、煤炭液化、煤炭氣化等潔凈煤技術(shù)。

4 結(jié)語

要貫徹落實(shí)工業(yè)鍋爐的節(jié)能減排政策，中小型工業(yè)鍋爐是重中之重。中小型工業(yè)鍋爐系統(tǒng)節(jié)能改造的實(shí)現(xiàn)具有其特有的難度，應(yīng)該引起整個(gè)行業(yè)的重視。企業(yè)應(yīng)該多從長遠(yuǎn)利益著想，提高節(jié)能環(huán)保意識，對于不經(jīng)濟(jì)、不安全的鍋爐應(yīng)及時(shí)選擇改造；節(jié)能公司應(yīng)該加強(qiáng)多方合作，注重提高自身的創(chuàng)新能力和管理能力，擁有全面、有效、實(shí)用的節(jié)能技術(shù)，為有需要的企業(yè)提供切實(shí)、可行、可靠的鍋爐系統(tǒng)節(jié)能改造方案；有志于工業(yè)鍋爐節(jié)能減排工作的工程技術(shù)人員也應(yīng)為工業(yè)鍋爐的節(jié)能環(huán)保獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。我國工業(yè)鍋爐節(jié)能改造任務(wù)長遠(yuǎn)而又刻不容緩，既要推進(jìn)用現(xiàn)有技術(shù)加快改造，也要不斷研究更科學(xué)、更有效的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在發(fā)展中不斷改造，在改造中促進(jìn)發(fā)展的快速前進(jìn)模式。

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[責(zé)任編輯：王楠]