工業鍋爐節能減排技術探究

叢成龍　王毅娟

【摘要】工業鍋爐是一項重要的設備，研究其節能減排技術意義深遠。本文首先分析了工業鍋爐高能耗的相關問題，然后深入探究了影響工業鍋爐效能的主要因素，最后結合實踐經驗，提出了降低工業鍋爐能耗，提升鍋爐節能減排的措施。

【關鍵詞】工業鍋爐；節能減排；技術

一、前言

在我國的工業生產中，工業鍋爐的應用十分廣泛。工業鍋爐作為能耗較大的特種設備，已被國務院列入“高耗能特種設備”目錄，對其監管提出了明確要求。通過多年來的一線工作，在對1000余臺鍋爐進行熱工測試和現場檢測的基礎上，深入研究了工業鍋爐的能耗現狀與節能措施。研究成果將會對降低能耗、節省燃料成本、優化環境等方面起到積極推動作用。

二、工業鍋爐高能耗的問題分析

1.工業鍋爐自控水平較低

我國的燃煤工業鍋爐多為開環控制，不能根據外界用能變化自動調節鍋爐運行狀態，使鍋爐的燃燒和運行調整變得難以操作和掌握。另外，在用工業鍋爐普遍存在未配置運行監測儀表，監測儀表不全或者失靈等問題，操作人員在調整鍋爐燃燒工況以及負荷變化時，往往由于運行人員缺少數據，不能及時根據負荷變化調整鍋爐運行工況，造成鍋爐、電機運行效率受到限制，無法使鍋爐處于最佳工況運行，形成嚴重浪費。

2.使用煤種與爐型要求不匹配，造成燃煤著火、燃盡困難

燃煤工業鍋爐是按一定煤種設計，只有當燃用與設計煤種性能匹配時，鍋爐運行才能處于較好狀態。而我國供應的燃煤大多數是原煤，沒有經過加工處理并且煤質差別很大，燃煤粒度、熱值、灰分等經常發生變化，導致煤種與爐型不適應，著火困難，熱值往往低于鍋爐的設計熱值。以層燃燃燒為主要燃燒方式的鍋爐難以適應此種燃料，使得鍋爐輸出功率降低，燃燒不完全，熱效率下降，污染嚴重。

3.鍋爐水質普遍達不到標準要求，結水垢現象嚴重

按照GB/T1576-2008《工業鍋爐水質》標準規定，蒸汽鍋爐、承壓熱水鍋爐的給水應采用鍋外化學處理，然而，目前很大一部分工業鍋爐沒用使用水處理設備，工業鍋爐水質嚴重超標。鍋爐采用的天然水中含有鈣、鎂、氯等離子以及溶解氧，進入鍋爐后會導致鍋爐結垢、腐蝕、汽水共騰等現象，嚴重時造成鍋爐使用不安全、壽命縮短，浪費大量人力、財力等。據有關數據表明，鍋爐每結生水垢1mm，浪費燃料5%～8%。我國現有在用工業鍋爐54萬多臺，每年全國工業鍋爐大約耗煤6億噸，但由于鍋爐水處理不當、蒸汽冷凝水回用率低、燃燒不完全等原因造成相當巨大的燃料損失。

4.不完全燃燒熱損失

不完全燃燒損失包括化學不完全燃燒熱損失和機械不完全燃燒熱損失。化學不完全燃燒熱損失系指排煙中含有尚未燃盡的CO、H2、CH4等可燃氣體所造成的熱損失。機械不完全燃燒熱損失指未燃燼的煤粒造成的熱損失。這些未燃燒的炭包含在灰渣及飛灰之中，層燃爐的漏煤也造成這種熱損失。比如，經分析燒散煤鍋爐冒出的黑煙其主要成分是碳黑與煙氣形成。碳黑是由于燃料不完全燃燒時，其中的高分子碳氫化合物在高溫缺氧的情況下分解產生的，其粒徑小于一微米，堆積比重只有50Kg/m3，且具有憎水性，煙氣中還有一些煤的揮發分，如碳氫化合物、一氧化碳、硫化氫等都是可燃氣體。

由于鍋爐形式的不同，最大耗能因素也不相同。經過筆者多年的實踐和總結。各類鍋爐中主要耗能因素排行見下圖。

由此可見，鍋爐在使用過程中所產生的水垢和燃燒工況不理想所導致的不完全燃燒等因素占到全部鍋爐耗能因素的70%。而自動化控制水平所導致的耗能也占據非常大的比重。

三、影響工業鍋爐能效的主要因素分析

在鍋爐的實際運行過程中，絕大多數鍋爐的運行負荷、運行參數、燃用煤種是經常變動的，司爐工技術水平也參差不齊，運行過程是不穩定的，鍋爐實際運行效率有可能比實測效率還要低。

1.運行負荷低

長期以來，工業鍋爐運行存在“大馬拉小車”現象，大多數鍋爐處于低負荷運行狀態，一方面是由于設計院和用戶在選用鍋爐時，考慮到今后的發展需要等因素，所選鍋爐的容量及臺數往往超過實際需求量很多；另一方面，鍋爐實際運行中負荷常隨用汽、用熱負荷變化在較大范圍內波動，造成很多鍋爐長期在低負荷下運行。

2.煤種多變、煤質差

我國燃煤工業鍋爐所使用的煤主要是煙煤、無煙煤、貧煤等，不同地區供應的燃煤煤質相差較大，有些地區工業鍋爐使用的煤種也經常發生變化。特別是，我國的燃煤工業鍋爐以層燃鍋爐為主，而層燃鍋爐對煤種的適應性較差，因為該類鍋爐在設計時其受熱面的布置型式、面積大小、爐拱爐排配風裝置的結構型式均按一定的設計煤種設計，當燃用煤種發生變化時，它的燃燒情況必然會變化，一般是變得更差些。

3.燃燒工況不合理

過量空氣系數是影響鍋爐效率的重要因素，風量過大或過小都會造成燃燒不完全損失的增加。如果過量空氣系數過高，一方面使煙氣量增加，排煙熱損失加大，另一方面使爐內溫度降低，燃燒惡化，造成機械不完全燃燒損失和化學不完全燃燒損失增大。應根據負荷和煤種變化等情況，及時調整送、引風門開度。如鍋爐負荷降低時，燃料的需要量相應減少，燃燒所需的空氣量也相應減少，此時如不及時調節風量，就會使爐膛過量空氣系數增大，過量空氣系數每增加0.1約使排煙熱損失增加0.7%。

4.管理水平落后

在工業鍋爐的使用上，鍋爐運行管理人員和操作人員的上崗培訓沒有得到切實的重視，運行管理水平參差不齊，操作人員素質千差萬別，節能減排意識淡薄。在工業鍋爐缺乏監測、診斷、調節和控制的條件下，人成為節能減排工作的主體，所以，人的思想和行為對節能減排工作的影響也較大，是節能減排的軟件基礎。

四、降低工業鍋爐能耗，提升鍋爐節能減排的措施

1.加強鍋爐節能新產品的研發、推廣，抓好在用鍋爐節能技術改造。建立工業鍋爐節能技術研究激勵政策和相關措施，加大科技投入、技術攻關的力度和鍋爐節能新產品、新技術開發的支持力度，開展鍋爐節能技術基礎性和應用性研究，開展鍋爐燃燒技術、傳熱技術、能量回收技術、節能監測技術、節能添加劑等節能技術研究，為節能工作的開展提供技術支撐。應多開發、使用節能鍋爐產品。比如循環流化床鍋爐、高效貫流式鍋爐、水煤漿鍋爐、冷凝式燃氣鍋爐等。還可引進消化吸收國外先進鍋爐節能技術。對能耗高的鍋爐進行節能改造，包括燃煤鍋爐給煤裝置改造、燃燒系統改造、鍋爐輔機節能改造、控制系統改造、層燃鍋爐向循環流化床鍋爐改造；有回水鍋爐增加凝結水回收裝置，燃油鍋爐增加高溫煙氣余熱回收裝置，在供熱系統中安裝鍋爐變壓蓄熱器，安裝鍋爐自動控制排污裝置和排污熱量回收膨脹器等，提高鍋爐整體運行效率。

2.加強對運行鍋爐的維護保養，實行管理節能。在技術上推行鍋爐保養制度和強制的經濟運行標準，明確與鍋爐節能相關的保溫、自控裝置、燃燒設備、排煙溫度、煙氣氧含量、過量空氣系數等監測指標，及時調整鍋爐各項指標，優化鍋爐燃燒工況或安裝燃燒管理控制系統。運行鍋爐及管道加強保溫以減少散熱損失，杜絕運行過程的“跑、冒、滴、漏”；在燃料中添加高效清灰劑或除渣劑，保持鍋爐煙氣受熱面清潔。燃煤鍋爐提高供煤質量，進而提高燃煤燃燒效率。對操作人員加強培訓和技術交流，提高鍋爐節能管理和操作人員的綜合素質和能力。

3.加強鍋爐水處理工作，實現水處理節能。強化對鍋爐水處理工作的監管。在鍋爐定期檢驗中，把水處理設備良好性、水處理人員配備和結垢情況作為檢驗的主要內容之一。對不配備或不使用水處理設備、設備長期失效、水質監測長期不合格、水垢厚度超標的鍋爐，限期整改，并把整改結果同鍋爐檢驗結論掛鉤。同時加強對鍋爐水處理用藥劑、除垢單位、冷凝水回收產品和單位的監督管理力度，規范鍋爐水處理服務市場。

五、結束語

通過對工業鍋爐節能減排技術的研究，我們可以發現，在工業鍋爐的實際應用中，其能耗是較大的，影響其能耗的因素也是多方面的。要針對這些影響因素，從實際出發，制定出合理有效的降低能耗、提升節能效果的措施。

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