燃煤蒸汽鍋爐節能運行與管理的探討

摘要：工業鍋爐在為工業生產和社會生活提供必須消費品的同時，也消耗著大量的能源。調查顯示，占工業鍋爐70%以上的燃煤蒸汽鍋爐普遍存在著出力不足、熱效率低下等現實問題，既不利于企業增效的實現，也不利于國家節能減排工作的順利進行。該文結合筆者的實踐經驗，討論了燃煤蒸汽鍋爐運行與管理中應注意的幾個重點問題，提出了提高燃氣鍋爐節能效率的具體方法。

關鍵詞：燃煤蒸汽鍋爐 節能 管理

中圖分類號：TK22文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（b）-00-02

1 燃煤蒸汽鍋爐的節能背景

作為工業生產與社會生活的必須消費品，工業鍋爐可以為企業提供生產所需的蒸汽和居民生活熱水，其在國民經濟發展中的重要性不言而喻。然而，工業鍋爐的運行能耗與污染排放，僅次于電站鍋爐，居于全國工業行業的第二位，其燃煤消耗遠大于建筑、石化、鋼鐵等行業。隨著工業技術的不斷發展和政府各級部門對節能工作的大力投入，目前電站鍋爐已經取得了重大的技術突破，鍋爐的熱效率高達90%以上，但與之相比，工業鍋爐的節能工作仍然滯后，其平均熱效率不足70%，據推算，因鍋爐質量不合格、結構不合理、設備不配套、煤種使用不科學，以及操作、管理不當等原因造成的原煤浪費每年高達1億噸，很多地區的鍋爐能效和實際排放量都未能符合國家相關標準的規定。

工業鍋爐節能工作的成敗不僅關系到相關企業的生存與發展，更是全社會長期穩定發展的重要基礎。有鑒于此，國家在“十二五”規劃綱要中明確規定：要將工業鍋爐節能列為全國節能工作的重點內容。因此各相關單位必須對工業鍋爐能耗過大的情況進行全面分析，找出具體原因并及時采取相應的節能新技術，通過對鍋爐進行的升級改造，解決其熱效率低下、出力不足、輸出參數不合格等實際問題。

2 硬件設備的優選與改進對策

在購置新的燃煤蒸汽鍋爐時，對鍋爐本體的選擇應抱有長期規劃的目標，使用質量較高、運行穩定、節能環保但價格較高的設備，可能在一兩個月內就可以省下其與一般鍋爐的差價。燃煤蒸汽鍋爐的輔機主要包括：引風機、鼓風機、和給水系統等，其選擇的要點是設備必須與現場情況相匹配，以風機為例：風機過小將造成風量不足導致的燃燒不完全，不利于電機的安全穩定運行；風機過大則會造成能耗增加、電機運行效率低下的問題。

給水系統的節能控制點在于選擇適合系統流量及壓力的熱水泵，以便對冷凝水加以回收利用。目前水泵主要采用液位變送器檢測汽包的水位，但這一運行方式需在連續全壓狀態下運行，導致水泵的故障率和無功損耗都大大增加，因此，可以通過變頻技術控制水泵轉速來替代調節閥，使水泵的功率按需要補水量的多少自動調節，從而有效降低設備的運行成本。

此外，研究顯示，由于水垢的導熱系數非常小，鍋爐受熱面結1 mm水垢，燃料消耗要增加8%～10%。因此要加強水處理設備如離子交換器的運行與管理，減少結垢現象的產生。而蒸汽蓄熱器則是具有均衡供汽、調節尖峰負荷的作用。用于負荷波動的系統中，可使鍋爐負荷穩定；用于余熱利用系統，則能有效地回收熱能。

3 煤種的選擇與煤質的控制

煤種的選擇必須與鍋爐的設計結構相匹配，因此在選擇設備時，應首先確保其與本地區的煤種相適應。目前我國的燃煤蒸汽鍋爐多以未經篩選的原煤作為原料，原煤的顆粒度過大，對于其燃燒效果具有相當大的影響，特別是在煤炭供應的緊張時期，煤種的變化或其質量的不穩定往往會造成鍋爐爐拱適應性上的差異，使鍋爐產能效率的控制難度增加，鍋爐的實際生產效率降低，其出力與污染排放都可能無法達到標準要求。因此，應在燃燒前對煤種進行限制，使原煤的顆粒度、發熱值、焦渣特性、灰熔點、以及揮發分等指標均能夠符合鍋爐的設計結構。對原煤的能效分析，應根據其不同批次單獨計量和控制。此外，還可以通過改進鍋爐設備使原煤在爐內的分布更加均勻，以提高其燃燒效果。

4 各種節能措施的應用

4.1 分層給煤燃燒技術

將傳統的斗式給煤方式轉變為分層給煤，可使燃燒效率提高3%～5%，具體做法是通過重力分篩，將原煤中塊、末自下而上松散地分布在爐排上。該方法有利于爐排通風，可以減少爐渣含碳量，改善燃燒

狀態。

4.2 余熱回收技術

余熱回收是指通過現代技術手段，對鍋爐原始設計中未被合理利用的顯熱和潛熱加以回收和利用，主要包括高溫尾煙回收、聯排水余熱回收、以及蒸汽冷凝水回收等。以熱管余熱回收器為例，其工作原理是利用密封在真空管子內的液態工質的相變來進行換熱，液態工質在蒸發段吸熱相變成為蒸汽，在微小的壓力差下，流向冷凝段，在冷凝段冷凝液化，將熱量導出，并且在毛細吸液芯的作用下，流回蒸發段，完成一個循環。該方法還可根據煙氣參數將熱管的受熱面控制在露點溫度以上，有效防止尾部受熱面酸腐蝕。

4.3 爐拱改造技術

鍋爐爐拱是按設計煤種設計的，其結構將對煤種是否適應、鍋爐燃燒好壞起到關鍵作用。目前在用鍋爐的絕大部分都是按Ⅱ類煙煤設計的，由于實際運行工況和設計的差異，會直接影響鍋爐的熱效率，甚至影響鍋爐的出力，因此應使爐拱的形狀尺寸與煤種相適應，以改善燃燒狀況，提高燃燒效率，減少煤炭的消耗量。

4.4 過量空氣系數的控制

國家工業鍋爐節能監測標準嚴格規定了鍋爐運行中過量空氣系數的合格指標，并將其作為鍋爐經濟運行的關鍵指標之一進行監控。過量空氣系數過大會造成燃煤與空氣混合不均勻，部分區域會出現空氣不足的問題，而其他區域又嚴重過剩，排煙熱損失增加。因此在保證燃料得到充足的氧氣和完全燃燒的前提下，過量空氣系數越低燃燒越經濟。過量空氣系數的控制主要是平常鍋爐運行和保養時對漏風和串風進行防范，例如防止爐排下部的風室隔斷不嚴、各風室互相串風、防止鍋爐煙氣系統的漏風、鍋爐本體的漏風及爐墻漏風，重視鍋爐燃燒調整操作技術，使風量配置適當等。

5 燃煤蒸汽鍋爐的管理

5.1 鍋爐操作人員職業素養的提高

必須設置專職人員對鍋爐的運行進行管理和維護。所有鍋爐操作人員都須經過考核并取得“鍋爐管理人員資格證書”是鍋爐操作人員后方可上崗。上崗后，還應對操作人員介紹本單位鍋爐型號的具體運行特點并進行安全培訓，使其熟練掌握操作規程。為提高操作人員應對鍋爐突發故障時的處理能力，還應在平時針對水位不明、突然斷電等運行中可能發生的問題，應進行事故預演訓練。以水位不明為例，當鍋爐水位計看不到水位線時，應立即停爐。

利用汽包水位計查明水位，判斷鍋爐水位屬輕微缺水、嚴重缺水還是輕微滿水、嚴重滿水。若確定鍋爐是嚴重缺水后，應禁止上水，此時若突然加水，金屬會由于急劇降溫而產生淬火效應導致設備損壞，嚴重時甚至可能引發爆炸事故。因此，鍋爐在嚴重缺水狀態下不可加水降溫，而應采取撤煤滅火、關閉所有孔門及引風機擋板使爐子緩慢冷卻等措施來防止爆炸事故。

5.2 蒸汽鍋爐運行管理制度的完善

為確保鍋爐運行的安全性與高效性，應建立并逐步完善鍋爐管理的制度細則，如應規定根據不同時段、不同負荷調整機組設備運行方式的具體方法；機組升降負荷操作中，應考慮到機組各輔助設備的能耗特點，確定不同輔機啟動的先后順序。此外，管理制度中還應明確規定出水位、爐溫、爐壓、排煙溫度等各項成本控制標準，并將績效考核與各成本控制點聯系起來，按照統一的評分依據和分值開展操作人員及其所在班組間的經濟指標競賽活動。

5.3 鍋爐養護工作中應注意的問題

為延長鍋爐的使用壽命，一是司爐操作人員對鍋爐重點設備進行定期點檢，二是必須堅持值班長、大班長、檢修人員、技術人員對鍋爐、管道及其附屬設備的運行情況進行定期巡回檢查。設備在不停爐的狀況下應進行經常性的保養，發現跑冒滴漏的閥門要及時更換。

鍋爐運行時必須確保爐體清潔，無垢、無銹、無腐蝕。在停爐期間，還應通過加保護液、余熱烘干、以及蒸汽壓力法或給水溢流法、充入氮氣等措施，對鍋爐進行保養，避免腐蝕對其的不利影響。

6 結語

目前，燃煤蒸汽鍋爐結構設計不合理、換熱效率未達標、水處理不合格等問題在導致煤、電、水、氣等能源的巨大浪費，已經成為實現國家節能減排目標的一大瓶頸。隨著社會各界對工業鍋爐節能工作越來越重視，各種新材料、新技術不斷應用于燃煤蒸汽鍋爐的結構設計和運行管理中，讓人們看到了其進步的空間。

然而，各種節能改造技術都不是普遍適用的，因此技術人員應對現有設備及其運行狀態進行認真分析，制定針對不同工況、不同背景下的技術改革方案，并對鍋爐設備進行科學的操作和維護，在安全、合理的前提下，不斷提高能源的利用率，實現鍋爐經濟運行的節能目標。

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