淺析工業鍋爐節能技術

王明敏

摘 要：本文介紹目前工業鍋爐的能耗現狀，以典型的燃煤用工業鍋爐為例介紹了工業鍋爐的節能技術。

關鍵詞：工業鍋爐；節能技術；燃煤

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.041

1 燃煤工業鍋爐能耗現狀及原因分析

目前我國燃煤工業鍋爐平均運行效率約為60%-65%，比國外先進水平低15-20個百分點[1]。隨著國家對節能與環保要求越來越高，小型燃煤鍋爐運行壓力越來越大。清潔能源取代傳統燃煤鍋爐及淘汰小型燃煤鍋爐成為趨勢。但部分地區受能源結構限制，燃煤工業鍋爐仍需繼續運行。筆者通過在熱力公司親身實踐運行，簡要分析了能耗較高的原因有以下幾點。

（1）鍋爐實際負荷與設計噸位不成比例，采暖季與非采暖季，白天和晚上負荷差距較大。長期低負荷運行，能量利用率低。企業建設僅考慮到長期發展問題，鍋爐設計及建設噸位較大。鍋爐設計最佳運行工況為額定負荷的80%左右。低負荷不能使鍋爐與其他輔助設備在最佳工況下運行，鍋爐效率較低，能耗較大。（2）燃煤工業鍋爐設計重鍋爐本體而輕燃燒設備，重鍋爐主機而輕配套輔機和附件。鍋爐鼓、引風機、給水泵等未采用變頻改造。鼓、引風機風壓無法滿足鍋爐正常運行需求，對負荷的適應能力差，直接造成較大的能源浪費。（3）燃煤與鍋爐設計煤種不相符。燃煤工業鍋爐主要是層燃燃燒[2]煤質水分、揮發分、可燃物含量、燃煤顆粒度對鍋爐燃燒影響較明顯。即燃煤與鍋爐設計煤種不相符就會導致煤燃燒不完全，鍋爐出力不足，熱效率下降。（4）鍋爐自動化控制水平較低，不能實現燃燒和負荷調整的自動控制。配置的儀表不全。大部分鍋爐沒有裝設氧量表，排煙溫度表、風壓表等測量儀表。不能實時測定過剩空氣系數、排煙溫度、風壓等經濟運行參數。對影響鍋爐反平衡效率的因素反饋不到位。（5）排煙溫度過高，尾部煙道換熱面較少或堵塞嚴重。排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最主要的一項。受熱面的積灰使煙氣與受熱面之間的傳熱熱阻增加，傳熱量減少。（6）司爐人員操作水平參差不齊，節能監督管理工作薄弱。司爐人員在注重鍋爐安全運行的基礎上忽視鍋爐經濟運行，憑經驗調整居多，經濟運行調整不及時。此外，企業缺乏相應的節能法律法規政策支持，使得工業鍋爐節能監督管理工作不能得到較好的實施，鍋爐節能潛力未能充分發揮。

2 工業鍋爐節能技術簡介

通過多年的運行實踐及節能改造分析，筆者對工業鍋爐節能技術從能量轉換及利用方面進行了簡要匯總

2.1 熱能轉換過程節能

（1）對燃煤進行分析處理。在層燃鍋爐中，燃煤水分過大會使著火點延后，揮發分過高容易著火燃燒，過低則難以著火，此外煤粒度過大也易造成燃燒不完全。因此煤在進入鍋爐前應在煤場提前對大塊煤進行挑選，粉碎，同時進行燃煤加水。根據經驗燃煤鏈條鍋爐煤質水分在14%左右能夠充分燃燒。煤場煤配比完成后需進行入爐煤質分析，以確定最佳燃燒工況，保證充分燃燒，提高燃燒效率。

（2）給煤裝置改造。煤層平整度及下大上小的順序對鏈條鍋爐燃燒起重要作用。分層給煤技術利用重力篩選，使爐排上煤層顆粒分層排列。煤層空隙大，通風良好，能夠改善鍋爐的燃燒工況，對提高灰渣損熱失和提高鍋爐的熱效率有很大的幫助。

（3）控制系統改造。建設集中控制室，在DCS集中控制、協調管理的基礎功能上，將影響鍋爐燃燒的：爐膛負壓、給煤、風量、空氣過剩系數等因素通過構建一定的函數關系將其關聯到一起，并利用現代控制理論當中的模糊控制和優化自尋優技術[3]對風煤比這一影響燃燒效果的核心要素進行預制式分析和最優式調節，達到最經濟、最穩定、最安全的燃燒。

2.2 熱能利用過程節能

2.2.1 給水系統改造

（1）將傳統的機械過濾器+鈉離子交換器改造為多介質過濾器+反滲透（再生）處理工藝。提高給水品質同時減少排污率（2）新建鍋爐節能水處理器基于改變鍋爐給水水分子團簇結構，使鍋爐水質的“質”發生變化，提高水分子活性，使水更容易變成蒸汽。經鍋爐節能水處理器處理后的水可容納更高的離子濃度，不會在受熱面上形成結垢，粒狀結晶體則隨排污管排出，從根本上抑制了水垢的形成。

2.2.2 保溫保冷技術

鍋爐本體及尾部煙道的散熱損失對鍋爐效率有一定影響。由于鍋殼、煙道、省煤器、管道等部件溫度高于環境溫度，因此會向外散熱產生熱損失。加強對此部件的保溫不僅可以減少散熱，而且可以減少鍋爐爐膛和煙道漏風，減少熱損失。

2.2.3 蒸汽冷凝水的回收利用

鍋爐產生的蒸汽對外供熱后，經換熱首站產生的冷凝水或工業用戶利用得到的蒸汽冷凝水應該充分回收利用。通常將回收后的蒸汽冷凝水可進入除氧器加熱鍋爐給水，能提高給水溫度，降低煤耗，同時能減少軟水用量與鍋爐排污量。

2.2.4 爐膛改造

（1）使用新型功能材料，使爐膛內壁、前拱的熱反射量提高，熱輻射增強，減少鍋爐爐體的熱損失。同時，使得燃煤在進入爐體后，被迅速預熱，降低新入燃煤點燃過程中所消耗的能量。（2）采用高溫遠紅外節能涂料粉刷與鍋爐水冷壁。提高水冷壁吸熱能力。

2.2.5 鍋爐吹灰系統改造

多數工業鍋爐都未配備吹灰系統或采用老舊的蒸汽吹灰、壓縮空氣吹灰、聲波吹灰器等，存在著吹灰范圍有限、能耗高、維修費用大、操作不便等問題，使用率很低，多數停置不用。熱爆沖擊波吹灰器以沖擊動能、熱能、聲能形式釋放能量，可以克服傳統吹灰器的諸多弱點，減少受熱面積灰，降低排煙溫度，提高換熱效率。

2.2.6 余熱利用技術

（1）目前燃煤鍋爐在滿負荷下的排煙溫度在180-200℃左右，（設計排煙溫度）排煙損失較大。可充分利用此部分余熱，在省煤器和空氣預熱器基礎上增加低溫省煤器，來加熱鍋爐給水以降低煤耗。（新型材料省煤器能避免煙氣漏點低溫腐蝕）。

（2）鍋爐連排與定排排污水可回收利用，一部分排污水可直接參與廠區內部混水采暖，剩余一部分可通過增加換熱器方式將熱量回收加熱鍋爐給水。

3 結論

綜上所述，通過筆者多年經濟運行與節能改造經驗，對燃煤工業鍋爐改造與調整后鍋爐熱效率可明顯提高，筆者所在公司燃煤工業鍋爐熱效率由以前的64.6%提高到目前的76.5%，節能效果明顯。

參考文獻：

[1]王睿，李瑩.影響燃煤工業鍋爐能耗的因素及技改措施[J].裝備制造技術，2011（09）：210-212.

[2]劉克平.變頻調速節能技術在工業鍋爐燃燒過程中的應用分析[J].長春工業大學學報（自然科學版），2007，28（z1）.

[3]劉克平.工業鍋爐節能新技術的探討.河南科技[J].然科學版），2013，11（z1）.