工業(yè)鍋爐行業(yè)應(yīng)對變局的創(chuàng)新思維和實踐

張 榮

神東監(jiān)理有限責任公司

1 引言

工業(yè)鍋爐通常是額定工作壓力大于0.04MPa、小于3.8MPa的蒸汽鍋爐，以及容量和溫度大于0.1MPa的城市熱水鍋爐和熱水器。在我國目前基于煤炭的能源消費結(jié)構(gòu)中，燃煤型工業(yè)鍋爐長期以來一直是工業(yè)鍋爐的主要產(chǎn)品。燃煤工業(yè)鍋爐經(jīng)過長期發(fā)展，主要形成鍋爐鏈、循環(huán)流化床鍋爐、水煤爐，近年來還形成了高效燃煤工業(yè)鍋爐。每種鍋爐都有自己的技術(shù)、經(jīng)濟特點和應(yīng)用范圍。因此，選擇燃煤型工業(yè)鍋爐已成為用戶關(guān)注的主要問題之一。關(guān)于工業(yè)燃煤鍋爐技術(shù)和經(jīng)濟特點的比較分析資料有限。

2 工業(yè)鍋爐發(fā)展的整體概況

工業(yè)鍋爐是當今許多工業(yè)企業(yè)和城市能源服務(wù)單位廣泛使用的一種蒸汽能源設(shè)備，在發(fā)電、供熱和熱水領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們現(xiàn)在對工業(yè)鍋爐的能耗比例、安全指標和環(huán)保指標有了更多的要求。一方面，工業(yè)鍋爐由于目前采用單一點火方式，連續(xù)運行時間較長，運行緩慢或負荷較低，據(jù)統(tǒng)計，大多數(shù)工業(yè)鍋爐的能耗利用率仍低于15%，廢物率也高于15%。另一方面，工業(yè)鍋爐由于建筑成本低、生產(chǎn)速度高，在許多企業(yè)，特別是中小型企業(yè)中仍然很受歡迎。工業(yè)鍋爐作為重要的電氣設(shè)備，在任何環(huán)境中都會長期發(fā)揮不可替代的作用。因此，為了在短期內(nèi)提高企業(yè)生產(chǎn)效率，維護社會的環(huán)境效益，必須重視節(jié)約能源和減少工業(yè)鍋爐的排放。在當前生產(chǎn)模式下，我們應(yīng)優(yōu)化工業(yè)鍋爐生產(chǎn)系統(tǒng)，降低能耗，提高資源利用率，降低氣體和廢物排放率，實現(xiàn)工業(yè)鍋爐系統(tǒng)的良性發(fā)展。

3 存在的問題

3.1 煤粉的安全性問題

工業(yè)煤粉鍋爐技術(shù)要求傳統(tǒng)煤粉砌塊采用附加加工技術(shù)進行磨制。雖然煤粉進入燃燒室可以實現(xiàn)更好的燃燒性能和更高的燃燒效率，但磨碎后干燥、貯存和運輸煤粉材料的面積遠遠大于磨碎后的煤粉材料，這也表明煤粉材料的每一部分與空氣中氧的接觸面積隨著煤粉材料的具體表面的增加而大大改善。在貯存和車輛運輸過程中，煤粉材料容易在空氣中與氧摩擦作用下相互作用，促進煤粉熱分解生產(chǎn)可燃氣體。如果沒有及時找到，就采取相應(yīng)措施。當這種局部煤粉燃燒現(xiàn)象出現(xiàn)在煤粉干燥、煤粉儲藏和煤粉輸送的連接中時，及時檢測和處理煤粉燃燒的可能性將非常低，而且這種局部燃燒將繼續(xù)沿著煤粉的空間分布擴散。采用局部煤粉燃燒過程，煤材料的加熱值不斷釋放到空氣中，通過熱輻射、傳熱和對流等方式傳遞到附近的煤粉中，懸浮煤粉，使更多的煤粉材料分解并被熱燒毀。如果找不到燃燒區(qū)持續(xù)擴散的現(xiàn)象，及時采取措施，火災就會迅速從當?shù)芈拥秸麄€煤倉和智囊團，在嚴重情況下甚至引發(fā)爆炸。當某一房間的煤粉狀態(tài)為30mg/m3時，煤粉可能會爆炸。如果不能及時采取措施提高煤粉濃度，當煤粉含量大于1500mg/m3時可能會發(fā)生劇烈爆炸。因此，有必要加強安全問題的管理。

3.2 工業(yè)鍋爐技術(shù)水平低

鍋爐控制程序雖已大大改進，但鍋爐使用技術(shù)仍存在重大缺陷。例如，外部條件變化時，鍋爐無法及時調(diào)節(jié)，鍋爐儀表不能及時反映鍋爐內(nèi)部的變化。此外，即使在出現(xiàn)設(shè)備問題的情況下，由于問題的突然性質(zhì)和技術(shù)限制，這一問題也沒有及時得到解決，導致鍋爐利用率下降，產(chǎn)生不必要的資源浪費。

3.3 工業(yè)鍋爐技術(shù)標準不完善

目前，我國工業(yè)鍋爐設(shè)備的選用比較嚴格，但實際上鍋爐的使用不符合幾個因素。在選擇鍋爐時，工業(yè)企業(yè)通常選擇功率較大的鍋爐來滿足其生產(chǎn)需求，但許多企業(yè)的實際工作量較低，不需要功率較大的鍋爐，從而導致能源消耗和污染物增加。

4 創(chuàng)新思維和工程實踐

4.1 學習、思維和實踐

思想是理解世界的一種手段，實踐也稱為社會實踐，是人類為改變世界而進行的情感社會活動?？茖W實踐概念的確立是馬克思主義哲學誕生的一個重要標志，馬克思主義哲學是一種主觀和動態(tài)的活動，是人類社會發(fā)展的普遍基礎(chǔ)和動力。除了各種形式的階級斗爭、政治生活、科學實驗、藝術(shù)、教育等之外，生產(chǎn)活動是最基本的實際活動。實踐是客觀、動態(tài)和社會歷史的。

4.2 精深合作及智慧共贏是企業(yè)內(nèi)源性創(chuàng)新的引擎

科學技術(shù)研究過程要有科研目標、規(guī)劃和進度控制，在研究期間研究者要進行邏輯推理、演繹計算、數(shù)值模擬和實驗驗證。數(shù)字模擬，即計算機實驗，即基于數(shù)學模型的數(shù)字模擬，可以大大縮短物理實驗周期，降低實驗成本，并改變實驗平臺，這是現(xiàn)代科學技術(shù)研究的必要工具之一。進行科學研究之后才會有實驗數(shù)據(jù)，實驗數(shù)據(jù)進行分析、綜合之后才能得到有規(guī)律性的研究成果。為了避免實驗過程中出現(xiàn)意外，實驗結(jié)果也需要測試、重復或反復試驗，通過研究可以對實驗過程進行修正產(chǎn)生新的實驗平臺和檢測裝置;對實驗數(shù)據(jù)的分析綜合可以撰寫實驗報告;產(chǎn)生新的思想可以申請發(fā)明專利;對計算過程的改進可以申請軟件著作權(quán);發(fā)現(xiàn)規(guī)律性的結(jié)果可以形成技術(shù)方法，技術(shù)方法可經(jīng)凝練提升為技術(shù)規(guī)范或技術(shù)標準;研究性成果可以撰寫論文;系統(tǒng)性的研究成果可以編寫專著擴大學術(shù)影響。對企業(yè)而言，實

驗研究成果可以用來指導樣機的生產(chǎn)，樣機經(jīng)過測試合乎熱工和環(huán)保要求，就可以形成新的技術(shù)產(chǎn)品。

5 發(fā)展方向

5.1 提高工業(yè)鍋爐供給水平

也就是說，從供應(yīng)方和生產(chǎn)方來看，根據(jù)一定的支持客戶和要求，淘汰低技術(shù)含量工業(yè)鍋爐的生產(chǎn)能力，向市場提供技術(shù)含量較高、轉(zhuǎn)化率較高、成本較高的工業(yè)鍋爐，淘汰和停止回購鍋爐，迫使工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)購買和選擇節(jié)能程度較高的工業(yè)鍋爐。低污染低排放。從而完成了工業(yè)鍋爐的現(xiàn)代化建設(shè)，促進了環(huán)保節(jié)能鍋爐的生產(chǎn)。除了限制生產(chǎn)能力落后外，還需要維護具有一定生產(chǎn)補貼的創(chuàng)新行為和新模式，以降低具有更多生態(tài)外部性的產(chǎn)品的市場價格，進一步擴大以節(jié)能減排理念開發(fā)的工業(yè)鍋爐生產(chǎn)、銷售和再生產(chǎn)的資本循環(huán)。

5.2 燃煤工業(yè)鍋爐將向煙氣無害化、潔凈燃燒方向發(fā)展

隨著環(huán)境要求的提高，煤炭水合物的市場份額正在下降。如果煤爐要再次引起市場的興趣，排放就會像是不可避免的兔子構(gòu)造一樣發(fā)生。出于成本原因，包括循環(huán)鍋爐在內(nèi)的所有燃燒爐都很難使用高質(zhì)量的低硫煤。因此，發(fā)展適合不同容量鍋爐的處置和處置車輛是最高優(yōu)先事項。燃煤爐比燃氣爐具有成本優(yōu)勢，只能通過對其短板進行補償來使用。清潔燃燒技術(shù)也是燒煤的好方法。在中小型煤窯（t≤35）中，水燃燒技術(shù)是清潔燃燒的優(yōu)秀代表。碳氫化合物是可通過管道輸送的液體燃料，可減輕煤炭開采的負擔，減少煤炭燃燒，水的燃燒溫度低，氮氧化物排放低，生態(tài)效率高。

5.3 生物質(zhì)工業(yè)鍋爐的技術(shù)優(yōu)化

近年來，我們許多國家受到霧霾的影響，這主要是由于農(nóng)村地區(qū)冬季熱或直接燃燒化石燃料或農(nóng)業(yè)廢物造成的環(huán)境影響，例如在農(nóng)村地區(qū)中央供暖中使用強有力的生物燃料。在能源和充分利用資源方面，隨著化石燃料價格上漲，生物量鍋爐的擴散可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟影響，作為化石燃料的補充和替代；可以作為優(yōu)質(zhì)肥料燃燒，同時促進當?shù)刭Y源的利用。

5.4 應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)

工業(yè)鍋爐的大部分能源浪費是無法進行能源優(yōu)化，從而通過變頻技術(shù)有效地降低能源消耗，同時避免燃料損失。目前，一些企業(yè)采用手動調(diào)節(jié)方式控制控制力較弱的工業(yè)鍋爐能耗。轉(zhuǎn)速控制可根據(jù)需要自動控制鍋爐運行，提高工業(yè)鍋爐運行效率和可操作性，降低能耗，減少工作負荷。

5.5 開發(fā)各種余熱鍋爐

開發(fā)與其他行業(yè)節(jié)能兼容的各種鍋爐。鍋爐通常在相對較低的溫差下可用。因此，需要較大的換熱和較大的熱區(qū)，通過一系列改進的傳熱技術(shù)來減少熱區(qū)。最后因為排氣溫度很低，受熱面容易發(fā)生低溫腐蝕，為了減少低腐蝕，需要使用各種新材料（例如工程塑料管道、電子郵件套管等）和進一步措施。

5.6 燃用潔凈煤

有三種清潔煤炭：50%~80%的灰分可以去除，30%~40%的硫可以在洗滌后去除，清潔煤炭可以用來提高熱效率，減少SOx和NOx排放；配套煤可分為煤粉爐的煤粉和層狀爐的煤粉。工業(yè)鍋爐大多為分層爐，煤不含粉末，熱值相對穩(wěn)定，提高效率，節(jié)省煤約10%，減少60%的煙塵排放；可以通過機械地將煤粉和劣質(zhì)煤轉(zhuǎn)化為工業(yè)鍋爐或民用爐中使用的黏合劑來提高鍋爐的效率。

6 結(jié)束語

為了避免工業(yè)鍋爐的高能耗和污染物排放，鍋爐行業(yè)必須推廣節(jié)能和減少污染物排放的先進技術(shù)，并繼續(xù)改進和創(chuàng)新實踐，以促進工業(yè)的健康發(fā)展。