淺析工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)

王明敏

摘 要：本文介紹目前工業(yè)鍋爐的能耗現(xiàn)狀，以典型的燃煤用工業(yè)鍋爐為例介紹了工業(yè)鍋爐的節(jié)能技術(shù)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)鍋爐；節(jié)能技術(shù)；燃煤

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.041

1 燃煤工業(yè)鍋爐能耗現(xiàn)狀及原因分析

目前我國燃煤工業(yè)鍋爐平均運行效率約為60%-65%，比國外先進水平低15-20個百分點[1]。隨著國家對節(jié)能與環(huán)保要求越來越高，小型燃煤鍋爐運行壓力越來越大。清潔能源取代傳統(tǒng)燃煤鍋爐及淘汰小型燃煤鍋爐成為趨勢。但部分地區(qū)受能源結(jié)構(gòu)限制，燃煤工業(yè)鍋爐仍需繼續(xù)運行。筆者通過在熱力公司親身實踐運行，簡要分析了能耗較高的原因有以下幾點。

（1）鍋爐實際負荷與設(shè)計噸位不成比例，采暖季與非采暖季，白天和晚上負荷差距較大。長期低負荷運行，能量利用率低。企業(yè)建設(shè)僅考慮到長期發(fā)展問題，鍋爐設(shè)計及建設(shè)噸位較大。鍋爐設(shè)計最佳運行工況為額定負荷的80%左右。低負荷不能使鍋爐與其他輔助設(shè)備在最佳工況下運行，鍋爐效率較低，能耗較大。（2）燃煤工業(yè)鍋爐設(shè)計重鍋爐本體而輕燃燒設(shè)備，重鍋爐主機而輕配套輔機和附件。鍋爐鼓、引風機、給水泵等未采用變頻改造。鼓、引風機風壓無法滿足鍋爐正常運行需求，對負荷的適應(yīng)能力差，直接造成較大的能源浪費。（3）燃煤與鍋爐設(shè)計煤種不相符。燃煤工業(yè)鍋爐主要是層燃燃燒[2]煤質(zhì)水分、揮發(fā)分、可燃物含量、燃煤顆粒度對鍋爐燃燒影響較明顯。即燃煤與鍋爐設(shè)計煤種不相符就會導(dǎo)致煤燃燒不完全，鍋爐出力不足，熱效率下降。（4）鍋爐自動化控制水平較低，不能實現(xiàn)燃燒和負荷調(diào)整的自動控制。配置的儀表不全。大部分鍋爐沒有裝設(shè)氧量表，排煙溫度表、風壓表等測量儀表。不能實時測定過?？諝庀禂?shù)、排煙溫度、風壓等經(jīng)濟運行參數(shù)。對影響鍋爐反平衡效率的因素反饋不到位。（5）排煙溫度過高，尾部煙道換熱面較少或堵塞嚴重。排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最主要的一項。受熱面的積灰使煙氣與受熱面之間的傳熱熱阻增加，傳熱量減少。（6）司爐人員操作水平參差不齊，節(jié)能監(jiān)督管理工作薄弱。司爐人員在注重鍋爐安全運行的基礎(chǔ)上忽視鍋爐經(jīng)濟運行，憑經(jīng)驗調(diào)整居多，經(jīng)濟運行調(diào)整不及時。此外，企業(yè)缺乏相應(yīng)的節(jié)能法律法規(guī)政策支持，使得工業(yè)鍋爐節(jié)能監(jiān)督管理工作不能得到較好的實施，鍋爐節(jié)能潛力未能充分發(fā)揮。

2 工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)簡介

通過多年的運行實踐及節(jié)能改造分析，筆者對工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)從能量轉(zhuǎn)換及利用方面進行了簡要匯總

2.1 熱能轉(zhuǎn)換過程節(jié)能

（1）對燃煤進行分析處理。在層燃鍋爐中，燃煤水分過大會使著火點延后，揮發(fā)分過高容易著火燃燒，過低則難以著火，此外煤粒度過大也易造成燃燒不完全。因此煤在進入鍋爐前應(yīng)在煤場提前對大塊煤進行挑選，粉碎，同時進行燃煤加水。根據(jù)經(jīng)驗燃煤鏈條鍋爐煤質(zhì)水分在14%左右能夠充分燃燒。煤場煤配比完成后需進行入爐煤質(zhì)分析，以確定最佳燃燒工況，保證充分燃燒，提高燃燒效率。

（2）給煤裝置改造。煤層平整度及下大上小的順序?qū)︽湕l鍋爐燃燒起重要作用。分層給煤技術(shù)利用重力篩選，使爐排上煤層顆粒分層排列。煤層空隙大，通風良好，能夠改善鍋爐的燃燒工況，對提高灰渣損熱失和提高鍋爐的熱效率有很大的幫助。

（3）控制系統(tǒng)改造。建設(shè)集中控制室，在DCS集中控制、協(xié)調(diào)管理的基礎(chǔ)功能上，將影響鍋爐燃燒的：爐膛負壓、給煤、風量、空氣過剩系數(shù)等因素通過構(gòu)建一定的函數(shù)關(guān)系將其關(guān)聯(lián)到一起，并利用現(xiàn)代控制理論當中的模糊控制和優(yōu)化自尋優(yōu)技術(shù)[3]對風煤比這一影響燃燒效果的核心要素進行預(yù)制式分析和最優(yōu)式調(diào)節(jié)，達到最經(jīng)濟、最穩(wěn)定、最安全的燃燒。

2.2 熱能利用過程節(jié)能

2.2.1 給水系統(tǒng)改造

（1）將傳統(tǒng)的機械過濾器+鈉離子交換器改造為多介質(zhì)過濾器+反滲透（再生）處理工藝。提高給水品質(zhì)同時減少排污率（2）新建鍋爐節(jié)能水處理器基于改變鍋爐給水水分子團簇結(jié)構(gòu)，使鍋爐水質(zhì)的“質(zhì)”發(fā)生變化，提高水分子活性，使水更容易變成蒸汽。經(jīng)鍋爐節(jié)能水處理器處理后的水可容納更高的離子濃度，不會在受熱面上形成結(jié)垢，粒狀結(jié)晶體則隨排污管排出，從根本上抑制了水垢的形成。

2.2.2 保溫保冷技術(shù)

鍋爐本體及尾部煙道的散熱損失對鍋爐效率有一定影響。由于鍋殼、煙道、省煤器、管道等部件溫度高于環(huán)境溫度，因此會向外散熱產(chǎn)生熱損失。加強對此部件的保溫不僅可以減少散熱，而且可以減少鍋爐爐膛和煙道漏風，減少熱損失。

2.2.3 蒸汽冷凝水的回收利用

鍋爐產(chǎn)生的蒸汽對外供熱后，經(jīng)換熱首站產(chǎn)生的冷凝水或工業(yè)用戶利用得到的蒸汽冷凝水應(yīng)該充分回收利用。通常將回收后的蒸汽冷凝水可進入除氧器加熱鍋爐給水，能提高給水溫度，降低煤耗，同時能減少軟水用量與鍋爐排污量。

2.2.4 爐膛改造

（1）使用新型功能材料，使爐膛內(nèi)壁、前拱的熱反射量提高，熱輻射增強，減少鍋爐爐體的熱損失。同時，使得燃煤在進入爐體后，被迅速預(yù)熱，降低新入燃煤點燃過程中所消耗的能量。（2）采用高溫遠紅外節(jié)能涂料粉刷與鍋爐水冷壁。提高水冷壁吸熱能力。

2.2.5 鍋爐吹灰系統(tǒng)改造

多數(shù)工業(yè)鍋爐都未配備吹灰系統(tǒng)或采用老舊的蒸汽吹灰、壓縮空氣吹灰、聲波吹灰器等，存在著吹灰范圍有限、能耗高、維修費用大、操作不便等問題，使用率很低，多數(shù)停置不用。熱爆沖擊波吹灰器以沖擊動能、熱能、聲能形式釋放能量，可以克服傳統(tǒng)吹灰器的諸多弱點，減少受熱面積灰，降低排煙溫度，提高換熱效率。

2.2.6 余熱利用技術(shù)

（1）目前燃煤鍋爐在滿負荷下的排煙溫度在180-200℃左右，（設(shè)計排煙溫度）排煙損失較大。可充分利用此部分余熱，在省煤器和空氣預(yù)熱器基礎(chǔ)上增加低溫省煤器，來加熱鍋爐給水以降低煤耗。（新型材料省煤器能避免煙氣漏點低溫腐蝕）。

（2）鍋爐連排與定排排污水可回收利用，一部分排污水可直接參與廠區(qū)內(nèi)部混水采暖，剩余一部分可通過增加換熱器方式將熱量回收加熱鍋爐給水。

3 結(jié)論

綜上所述，通過筆者多年經(jīng)濟運行與節(jié)能改造經(jīng)驗，對燃煤工業(yè)鍋爐改造與調(diào)整后鍋爐熱效率可明顯提高，筆者所在公司燃煤工業(yè)鍋爐熱效率由以前的64.6%提高到目前的76.5%，節(jié)能效果明顯。

參考文獻：

[1]王睿，李瑩.影響燃煤工業(yè)鍋爐能耗的因素及技改措施[J].裝備制造技術(shù)，2011（09）：210-212.

[2]劉克平.變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)在工業(yè)鍋爐燃燒過程中的應(yīng)用分析[J].長春工業(yè)大學學報（自然科學版），2007，28（z1）.

[3]劉克平.工業(yè)鍋爐節(jié)能新技術(shù)的探討.河南科技[J].然科學版），2013，11（z1）.