淺談熱電鍋爐節(jié)能減排

陳立波

（膠南市易通熱電有限責(zé)任公司 山東青島 266400）

當(dāng)今，我國(guó)正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化高速發(fā)展期，資源和能源的消耗與日俱增，環(huán)境保護(hù)和壓力日趨加重，環(huán)境給予經(jīng)濟(jì)發(fā)展的納污容量越來(lái)越小，不少地域納污容量已臨近極值，嚴(yán)重威脅著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。主要污染物的大量排放，主要來(lái)源于能源的消耗過(guò)程中，如煙塵、CO2、SOx、NOx。據(jù)測(cè)算，1噸煤產(chǎn)生 4.12噸CO2氣體。

我國(guó)年消耗煤炭量已近21億噸，主要消耗于燃煤鍋爐，除大型發(fā)電鍋爐外，我國(guó)的熱電鍋爐、工業(yè)鍋爐大多數(shù)存在運(yùn)行效率低，單位煤耗高，浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重。目前我國(guó)的供電煤耗與發(fā)達(dá)國(guó)家比，每千瓦時(shí)高出20多克，而我國(guó)的熱電鍋爐和工業(yè)鍋爐的單位煤耗更加高的驚人，單位煤耗超過(guò)1倍及以上的企業(yè)比比皆是。熱電企業(yè)大多數(shù)存在著爐齡時(shí)間長(zhǎng)，系統(tǒng)配置落后，設(shè)備老化，單位能耗居高不下，嚴(yán)重制約了企業(yè)的健康發(fā)展。為了適應(yīng)現(xiàn)代低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，結(jié)合熱電行業(yè)的特點(diǎn)，只有抓住抓好節(jié)能工作，才能真正控制污染物總量排放，做到節(jié)能減排，走出一條低能耗、低排放、高增長(zhǎng)的新型工業(yè)化之路。根據(jù)本人多年的實(shí)踐認(rèn)為，熱電鍋爐節(jié)能減排空間之大，也勢(shì)在必行，要達(dá)到此目的，可以從以下兩個(gè)方面著手實(shí)施。

1 優(yōu)化鍋爐運(yùn)行方式

1.1 科學(xué)調(diào)整鍋爐燃燒工況

過(guò)量容量系數(shù)和鍋爐效率的關(guān)系曲線

爐內(nèi)煤炭燃燒是一種復(fù)雜的理化過(guò)程，時(shí)間、溫度、氧氣三個(gè)燃燒基本要素缺一不可，任何一個(gè)要素的弱化，都會(huì)影響鍋爐運(yùn)行的熱效率，影響單位煤耗比值。燃燒工況的合理調(diào)整，首先須調(diào)整好風(fēng)煤比，調(diào)整好過(guò)剩空氣系數(shù)，旨在燃料得到充分燃燒和有效降低能源損失，空氣系數(shù)過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響到鍋爐的運(yùn)行效率，空氣系數(shù)愈大，煙氣所帶走的熱損失就愈大，對(duì)煤粉爐而言，如果空氣系數(shù)過(guò)大，氣流速度隨之過(guò)快，煤粉與空氣就得不到充分混合，致使煤粉在爐內(nèi)的停留燃燒時(shí)間不夠，其燃料不能完全燃燒，因此單位煤耗必然向高，所以空氣系數(shù)的合理調(diào)整，是鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行非常關(guān)鍵的要點(diǎn)，鍋爐運(yùn)行調(diào)整中應(yīng)特別注意鍋爐的漏風(fēng)現(xiàn)象，漏風(fēng)不但造成熱損失，同時(shí)還會(huì)使空預(yù)器煙氣降低而導(dǎo)致一次風(fēng)溫度降低，引風(fēng)機(jī)也隨之增加負(fù)荷（煤粉爐還會(huì)使磨煤機(jī)的干燥能力下降）。由于嚴(yán)重漏風(fēng)，因此送風(fēng)量必然減少，而導(dǎo)致燃燒不充分，爐內(nèi)積渣增加，灰渣含碳量向高，嚴(yán)重的會(huì)使鍋爐運(yùn)行不穩(wěn)定，因此鍋爐日常維護(hù)一定要重視爐體的嚴(yán)密性，空氣系數(shù)的調(diào)整應(yīng)與測(cè)溫同步，測(cè)點(diǎn)應(yīng)在鍋爐最后一級(jí)尾部受熱面后1m以內(nèi)的煙道中心位置處。空氣系數(shù)可按下式計(jì)算：

式中：O2、RO2、CO、CH4、H2——干燃燒產(chǎn)物的百分含量，%，對(duì)于固體和液體燃料不分析H2和CH4。

計(jì)算結(jié)果對(duì)照GB/TD964或GB/T18962表5，確定其指標(biāo)合格否。

在對(duì)鍋爐運(yùn)行工況進(jìn)行科學(xué)合理調(diào)整的同時(shí)，必須對(duì)爐體的受熱面實(shí)施吹灰，以防止受熱面過(guò)多的積灰積渣而影響鍋爐運(yùn)行的熱效應(yīng)，導(dǎo)致煙氣溫度向高，加大能量損失，同時(shí)還會(huì)影響煙氣脫硫、脫硝的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1.2 應(yīng)用富氧燃燒技術(shù)

傳統(tǒng)的送風(fēng)是大自然中的氧氣，其氧含量約20.9%，而富氧空氣的氧含量則>20.9%。實(shí)施富氧技術(shù)燃燒，既能提高劣質(zhì)燃料的應(yīng)用范圍，又能充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)燃料的性能，它改變了火焰特性，改善了著火條件，提高了燃燒溫度，使燃燒更安全，所以大大提高了燃料的燃燒效率，減輕了排煙黑度。當(dāng)要求爐膛溫度不變時(shí)，則可以減少燃料的供給量。相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，采用26.7%的濃氧空氣燃燒褐煤或用21.8%濃氧空氣燃燒無(wú)煙煤所得到的理論燃燒溫度等同于自然空氣燃燒重油所得到的理論燃燒值。目前富氧燃燒技術(shù)可采用助燃氧化劑、氧化膜技術(shù)等。

1.3 層狀燃燒煤鍋爐實(shí)施分行分層式給煤燃燒

層狀燃煤鍋爐所燃用的煤由粉煤和塊煤組成，粉煤和塊煤呈分層狀進(jìn)入爐內(nèi)燃燒。原鏈條爐供煤為燃煤進(jìn)入煤斗后，由閘門控制煤層厚度，由于煤的自重作用，下料時(shí)在閘門處呈擠壓狀態(tài)，在爐排上形成了緊密的爐層結(jié)構(gòu)，煤層間幾乎無(wú)隙穴，其通風(fēng)效果差，較嚴(yán)實(shí)的堆層氧量極低，致使燃燒不充分。實(shí)施分行分層式給煤燃燒，將改變以上給煤缺陷，該給煤形式是將粉煤與塊煤分層，塊煤在下，粉煤在上，而致形成疏松的煤層結(jié)構(gòu)，其通風(fēng)條件改善，煤層間氧量充分，同時(shí)上層粉煤呈波浪狀，因此燃燒面積也增加了，且呈半沸騰狀態(tài)燃燒。燃燒強(qiáng)度高，燃燒更加完全，大大減少了鍋爐燃燒 q1、q2、q3、q4、q5的損失，是鍋爐效率得到提高，灰渣含碳量得到下降，單位能耗降低了。

1.4 保障鍋爐用水質(zhì)量

鍋爐用水質(zhì)量的好與差，將直接影響鍋爐受熱面的傳熱效率，和排污熱損失，如鍋爐水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，將會(huì)導(dǎo)致鍋爐結(jié)垢，既影響鍋爐受熱面?zhèn)鳠幔黾訜嶙柚担治＜板仩t的安全運(yùn)行。鍋爐結(jié)垢時(shí)對(duì)鍋爐熱效率的影響很大，據(jù)實(shí)值得，鍋爐內(nèi)增加1mm的水垢后，將多耗煤3-4%,因此運(yùn)行中必須做到鍋爐用水達(dá)標(biāo)，以保障鍋爐受熱面的傳熱效率，減少鍋爐排污頻次，即減少熱損失，提高運(yùn)行熱效率。

2 對(duì)系統(tǒng)主要輔機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造

目前，我國(guó)許多熱電企業(yè)爐齡都較長(zhǎng)，系統(tǒng)配套設(shè)備陳舊落后，耗能高，運(yùn)行效率低，跑冒滴漏十分嚴(yán)重，直接影響著單位能耗，如鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵、循環(huán)泵等主要鍋爐輔機(jī)，這類主要輔機(jī)不能隨鍋爐的運(yùn)行工況變化匹配運(yùn)行，而只能靠人為的調(diào)節(jié)檔板，閥門的開(kāi)度實(shí)施控制，既不及時(shí)，也不精確。輔機(jī)設(shè)備處于高消耗、低輸出的運(yùn)行狀態(tài)，加大了運(yùn)行用電量，因此，對(duì)系統(tǒng)主要輔機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造顯得十分重要。

2.1 應(yīng)用變頻調(diào)速或蒸汽式驅(qū)動(dòng)改造主要輔機(jī)

對(duì)運(yùn)行負(fù)荷變化大的鍋爐采用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)主要輔機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，使電機(jī)為軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流從0逐漸上升到額定電流，不僅節(jié)能，同時(shí)也能維持鍋爐運(yùn)行在最佳狀態(tài)，且又維護(hù)了電機(jī)，減少了機(jī)械磨損，一般節(jié)電率可達(dá)30%左右。

采用蒸汽式驅(qū)動(dòng)改造鍋爐主要輔機(jī)，節(jié)能效果更顯著，一般節(jié)電率可達(dá)50%左右，該技術(shù)不受限鍋爐負(fù)荷變化大小，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，運(yùn)行成本低，且易改造，能跟蹤匹配鍋爐在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。

2.2 爐拱改造

爐齡較長(zhǎng)的鏈條爐的爐拱大多數(shù)是按Ⅱ類煙煤設(shè)計(jì)制造的，對(duì)不同煤種適應(yīng)性差，而實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常遇到煤質(zhì)的較大變化，著火困難，脫火難以燃盡，導(dǎo)致熱效率降低，蒸發(fā)量達(dá)不到額定值，造成能源浪費(fèi)。這些爐拱結(jié)構(gòu)往往是后拱區(qū)偏低，一旦遇用難燃的劣質(zhì)煤或被雨淋濕的煤因火焰燃程短而難以燃盡。根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，采用“雙人字形節(jié)能爐拱技術(shù)”以提高煤種的適應(yīng)性，運(yùn)用前拱輻射傳熱，保證火焰順利向上流出拱區(qū)，同時(shí)并把熱量輻射到新煤上，以提高烘干和著火的能力，壓低的前拱又可以避免火焰灼傷煤閘門和煤斗。運(yùn)用較原來(lái)長(zhǎng)且有反傾度的人字形后拱，以保持足夠爐溫，延長(zhǎng)火焰燃程，便于煤炭殘?jiān)急M。同時(shí)又能引導(dǎo)后部高溫?zé)煔饬飨蚯肮皡^(qū)，以提高前拱區(qū)溫度，這樣有利于劣質(zhì)煤和濕煤的著火燃燒。

采用雙人字形寬煤種節(jié)能拱爐技術(shù)和自動(dòng)分層燃燒綜合節(jié)能技術(shù)改造鏈條鍋爐，不僅可強(qiáng)化爐膛煤的燃燒，還可高效燃用普通煙煤或貧煤，且節(jié)能降耗減排非常顯現(xiàn)。

2.3 在供熱系統(tǒng)薦用蓄熱器

因生態(tài)環(huán)境保護(hù)的迫切需要，各地區(qū)、行業(yè)、企業(yè)正加快轉(zhuǎn)型升級(jí)的步伐，因此熱電廠供熱量的變幅也隨之頻出，如果在供熱系統(tǒng)加裝蓄熱器，就可以在熱用戶用熱負(fù)荷多變的條件下保持鍋爐平穩(wěn)運(yùn)行，從而提高運(yùn)行熱效率，據(jù)有關(guān)企業(yè)實(shí)踐，鍋爐熱效率可提高約5%，且系統(tǒng)平穩(wěn)可靠。

2.4 改造給煤裝置

為實(shí)踐分層式給煤燃燒，必須對(duì)原斗式給煤裝置進(jìn)行改造。將斗式給煤改造成分層次給煤，即利用重力篩選將原煤中的塊煤和煤粉自下而上分層松散地分布在爐排上，這樣有利于爐排通風(fēng)，改善燃燒狀況，提高燃燒率，降低能源消耗，提高后續(xù)脫硫、除塵、脫硝效率，此項(xiàng)易改造、見(jiàn)效快。

2.5 燃燒系統(tǒng)改造提示

據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，一種“氣、煤混燒”技術(shù)已在部分發(fā)達(dá)國(guó)家推廣利用，我國(guó)也有少數(shù)企業(yè)已經(jīng)利用該技術(shù)。此技術(shù)是在爐膛的適當(dāng)位置噴入燃?xì)馀c煤混合燃燒，提高了燃煤的燃燒率，降低了過(guò)剩空氣系數(shù)，提高了鍋爐的熱效率，抑制了鏈條鍋爐在負(fù)荷變化或煤質(zhì)變化時(shí)冒黑煙的現(xiàn)象。該技術(shù)暖爐，點(diǎn)火干凈快捷，擴(kuò)大了負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍，適應(yīng)負(fù)荷快速變化和煤質(zhì)變化，據(jù)介紹節(jié)能效率達(dá)5~10%。