淺析工業鍋爐燃燒與節能

茹林

內容摘要：目前，我國正在推廣大型集中供熱系統，隨著國內市場上煤炭價格的一路高歌猛進，對于燃煤的火電機組來說運行成本越來越來越高，供熱企業求生存、促發展必須重視供熱質量、經營管理、節能減排和經濟運行等各個方面的問題，忽視哪一方面都會給企業的經濟效益和社會效益帶來不良的后果。各個企業都在進行著節能工作，盡可能地減少運行成本。本文通過分析煤炭的燃燒系統優化以及煤碳的燃燒過程、蒸汽的有效利用、熱管換熱器回收鍋爐煙道余熱對鍋爐運行的影響，來保證供熱質量達標和安全平穩運行。

關鍵詞：鍋爐 燃燒 節能

1、燃煤管理及燃燒過程

1.1 注重煤的質量。①對原煤的要求是：a.低位發熱量不得小于25000kj/kg：b.含灰量必須小于等于30%，含硫量必須小于等于15%；②原煤粒度、水分應達到一定的要求。購買含揮發分高而灰分多，則煤易細化，細小的炭粒子就容易被氣流吹起而形成煙塵。在干燥的煤中攙入5%～10%的水，可以增加煤的粘性，減少爐膛未完全燃料損失。

1.2 采取均勻分層給煤技術。由于我國煤炭管理環節粗放，我們所用的燃煤是未經篩分分選的寬篩分燃煤，煤粒粒度大的可達40mm以上，另外還有40%左右的粒徑是小于3mm的粉末煤，超過層燃爐對燃煤粒度的要求，原來的給煤機構為煤閘板式，燃煤經煤閘板擠壓后形成的煤層非常密實，大顆粒煤之間的間隙被細煤填滿，造成通風困難，在開始通風較強區域的燃燒速度快，空隙率增加的速度也相應加快，使強風區域風量越來越大，從而很快被燃燼。相反，通風較弱的地方風量越來越小，最終在此處造成較大的不完全燃燒損失，細煤比較集中的地方易形成火口。消除火口的有效方法是采用分層給煤裝置，對燃煤進行粒度分選，使落到爐排上的燃煤按粒度大小分層排列，即大塊煤在下面，中塊煤在中間，細煤在煤層表面。這樣煤層比較疏松，煤粒之間有間隙，降低通風阻力，減小鼓風機負荷，有效避免爐排上出現的火口和燃燒不均勻現象，改善煤的著火條件，提高火床的熱強度和燃燒速度，有利于煤的充分燃燒。

1.3 煤碳的燃燒過程：良好燃燒必須具備三個條件：1、溫度。溫度越高，化學反應速度快，燃燒就愈快。層燃爐溫度通常在1100～1300℃。2、空氣。空氣沖刷碳表面的速度愈快，碳和氧接觸越好，燃燒就愈快。3、時間。要使煤在爐膛內有足夠的燃燒時間。煤從進入爐膛到燃燒完畢，一般經歷四個階段：水分蒸發階段，當溫度達到105℃左右時，水分全部被蒸發；揮發物著火階段，煤不斷吸收熱量后，溫度繼續上升，揮發物隨之析出，當溫度達到著火點時，揮發物開始燃燒。揮發物燃燒速度快，一般只占煤整個燃燒時間的1/10左右；焦碳燃燒階段，煤中的揮發物著火燃燒后，余下的碳和灰組成的固體物便是焦碳。此時焦碳溫度上升很對于大塊煤，必須有較長的燃燒時間，停留時間過短，燃燒不完全。因此，實際運行中，一般采取供給充足的氧氣，采用爐拱和二次風來加強擾動，提高燃燒溫度，爐膛容積不宜過小等措施保證煤充分燃燒。

2蒸汽的有效利用

為有效利用蒸汽，在各種情況下均不應將高壓蒸汽白白地膨脹為低壓蒸汽而未得到功的利用。應杜絕向空氣排汽，尤其在鍋爐啟動時，應盡量少向空氣排汽，而將這部分蒸汽利用起來。為了節省能量，鍋爐應盡量少排污，排污量應控制在5%以下，最佳為2%，盡量利用排污熱量，可裝排污擴容器或換熱器利用之。應保持疏水器正常工作。可用擴容器回收疏水器的熱量，疏水器里的蒸汽凝結水，水質好，是優質鍋爐給水，回收后可節省水處理費用。應防止各種管道、閥門漏汽漏水，總泄量不超過2%～3%。應回收各種余熱和廢熱。

3熱管換熱器回收鍋爐煙道余熱

熱管是高科技航天領域中必不可少的原件之一，它是一種高效傳熱元件，由管殼、管芯、工組成的封閉系統。它有體積小、重量輕、傳熱功率大，流動阻力小等許多優點。熱管傳熱是靠工質的沸騰和凝結，因此單位截面積的換熱量很高，同時熱管內部空間充滿飽和蒸汽，管子各處幾乎是等溫的，所以熱管能在溫差較低的情況下傳遞較多的熱量。加之熱管具有結構簡單，無運動部件，工作可靠等優點有著廣泛的應用前景。另外，由于熱管能在低溫差下良好的傳熱，無疑對于熱回收，節約能源起到很大作用。熱管換熱器屬于熱流體互不接觸的表面式換熱器，作為工業鍋爐的尾部受熱面，可充分利用鍋爐的排煙余熱，提高鍋爐效率，節約能源。可用作為熱管空氣預熱器、熱管式省煤器和熱管式熱水器。熱管式空氣預熱器用來加熱燃燒用的空氣，不僅可以降低排煙損失，而且采用熱空氣可大大加強燃燒，能有效地降低灰渣含炭量和化學不完全燃燒損失，因此可大大提高工業鍋爐效率。熱管省煤器用來加熱鍋爐給水，熱管熱水器用來加熱生產和生活用的熱水，都可以提高能源的利用率，應用也很普遍。

4清理灰塵、除垢

鍋爐經過一定時期的運行，鍋爐內部將出現水中沉淀物，即結垢現象，這是無法避免的。鍋爐受熱面上的煙垢是傳熱系數很小的物質，它們阻礙傳熱，危害很大。一旦受熱面上產生了煙垢和水垢，鍋爐的出力就明顯不足，司爐人員就會不停地向爐膛內加煤并不斷地掏火，同時還須增大鼓風量和引風量，大量未完全燃燒的炭粒子就會隨煙氣排入大氣中，造成環境污染。所以應及時清除煙垢和水垢。對濕式水膜除塵裝置的管理，主要是要經常檢查其簡體內壁和噴嘴，發現問題后應盡快解決，確保運行中簡體內壁水膜的形成，有條件時，要對鍋爐進行現代化的技術改造，如對鼓風機、引風機和給水泵采用變頻電機等，全面提高鍋爐的各項性能指標。在運行時注意隨時清除鍋爐內的積灰（1個月、2個月或3個月依據實際情況而定），減少熱損失。積灰對提高鍋爐熱效率十分有害，灰垢的熱系數為0.1大卡/米·時·度，據統計當鍋爐有效散熱面積灰lmm厚時，熱效率就要下降4%～5%，就要增加燃料消耗3%，而且鍋爐結垢后對鍋爐安全運行也極為不利。因此，及時清除鍋爐受熱面的積灰是提高鍋爐熱效率的有效措施。目前清除鍋爐積灰主要有機械及化學方法，而以化學方法應用較廣。近年來，我們在鍋爐運行中，常對鍋爐進行化學清灰。化學清灰劑是用硝酸鉀、硫磺混合粉末組成，使用時用高壓空氣噴入爐膛與灰塵起化學反應，使灰垢變得松散而脫落。在夏季則輪換停爐大修，用刮刀、sg701型鍋爐管道清洗機、高壓水力沖洗機和鋼絲刷等對鍋爐內外進行除垢，必要時對鍋爐內部和部分用汽設備，如消毒、培養用不銹鋼反應罐，陶瓷反應罐夾層進行酸洗、堿煮除垢，并派專業技術人員進行質量檢查，經監察檢驗部門驗收合格后投入使用或備用。這樣做不但有利于供熱系統節能和安全，而且使鍋爐產熱快，出力大。

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