高壓蒸汽鍋爐煙氣排放控制分析

李光軍

摘 要： 本文主要針對減少鍋爐煙氣余熱排放和降低煙氣排放溫度的具體解決措施進行了深入的分析和詳細的探討，通過研究利用鍋爐內的煙氣余熱來提高鍋爐中的進水溫度，從而有效地控制煙氣氧含量以及剩余空氣的系數，進一步的提高鍋爐的制熱保溫效果，使其達到節能減排的最終目的。

關鍵詞：余熱;鍋爐; 高壓蒸汽; 節能減排

0引言

稠油開采需要耗費大量的人力物力以及資金，其開采的風險也較大，然而經濟效益卻相對來說并不理想，我國有著世界聞名的克拉瑪依油田 ，這是我國非常重要的稠油生產基地，在此油田的實際開采過程當中，所消耗的能源有多種類型，主要為天然氣、煤、輕質原油以及清水等，其能耗主要由三個環節構成，其中最有用的能耗為油層吸收部分。根據多方檢測結果顯示，有15%的能源在生產的過程當中因為這樣和那樣的原因導致能源利用率的不必要損失，然而在15%的損失中，有將近于70%的損失是由蒸汽鍋爐導致的，由此可見，對于研究如何能夠解決鍋爐在生產過程當中的熱損失，以及對于余熱的充分利用是提高鍋爐熱效率，降低稠油開采能耗的最關鍵環節。

1高壓蒸汽鍋爐效率分析

對于一個使用天然氣進行燃燒的高壓蒸汽鍋爐，其熱效率公式為以下所示：

在上述公式中，q2表示排煙熱的耗損 ，q3則表示不完全燃燒熱耗損，q5表示為鍋爐自身及附件熱損失具體數值。

在針對稠油資源實際的開采過程當中，蒸汽鍋爐所損耗的熱損失最為嚴重的就是排煙熱損失，其主要耗損率在總熱損失中占有最大的份額，約在80%到90%之間，然而 鍋爐的附件所造成的熱損失就占到了7% 到8% 左右，因各種原因造成的熱損失占到2% 。根據有關規定，高壓蒸汽鍋爐采用天然氣為燃料時煙氣排放所保持的溫度應該是在小于等于180° ，上述油田蒸汽鍋爐的煙氣排放量在很大程度上都大幅度的高于180° ，有時甚至達到300°左右 ，因此，對于高壓蒸汽鍋爐的效率來說，怎樣才能降低煙氣排放的溫度使煙氣余熱得到充分的利用，這是提高鍋爐制熱效率的關鍵環節 ，這直接導致了煙氣排放熱損失的最直接的因素-煙氣溫度過高和過剩系數。

假使鍋爐自身以及附件熱損失為零，那么鍋爐效率和煙氣排放溫度以及過剩空氣系數的關系如下圖一所示：

根據上面公式可以看出，在實際生產過程當中煙氣排放溫度每次提高大約23°左右 ，相應的就會導致鍋爐熱效率減少1% ，也就會使鍋所產生的爐熱效率降低0 .7%左右 。

2蒸汽鍋爐煙氣排放溫度控制研究

相關工作人員通過精確的研究和分析總結出，在實際的生產建設過程當中，如果能夠合理的控制煙氣排放溫度，就會直接導致提升鍋爐熱效率 。上述文中提到的克拉瑪依油田具體針對普及較廣的高壓蒸汽鍋爐SF-52.8/17.2-YQ試行了關于延期排放溫度以及煙氣排放量等多方面的研究與測驗，結果顯示此種型號的鍋爐所使用的燃料天然氣，額定蒸發量為52 8噸每小時 ，其出口蒸汽溫度為310°，效率為85% 。

2.1煙氣溫度控制

針對煙氣溫度進行控制首先可以采用室內布置式蒸汽鍋爐。此類型的鍋爐可以采用300多度左右的煙氣容熱，進而達到提高鍋爐內的進水溫度這一目的。這類型的余熱利用方式在工藝以及改造難度上有著非常明顯的優勢，且余熱利用效果明顯。 在實際安裝過程當中，可以采用針形管換熱器安裝在鍋爐的對流段上面 ，這樣可以經過換熱降溫達到了控制煙氣排放溫度的目的，但是這種針型管換熱器有一個弊端就是容易出現腐蝕穿孔的問題，針對這種現象可以采用SGR304不銹鋼材質的熱管換熱器，這種換熱器能夠很好的解決腐蝕問題，并且具有使用壽命長和水流阻力小等諸多優點。更重要的是采用這種換熱器所達到的各項指標已經完美的超過了設計要求的1. 5% 。

針對煙氣溫度進行控制的另一個方法就是使用移動撬裝式高壓蒸汽鍋爐。在實際的使用過程當中這種移動撬裝式的蒸汽鍋爐可以在很大程度上減少供氣線路的不必要損失，然而 其布置的方式卻存在兩個問題，一方面是容易造成凍裂， 另一方面是較冷的空氣進入爐膛會直接影響到耐受的效果，并且降低爐膛內的溫度。為了防止出現以上問題，可以通過利用煙氣余熱加熱助燃空氣，使空氣換熱器替代水換熱器，如下圖2所見 ：

經過多次實驗證明，通過把空氣換熱器放于高壓蒸汽鍋爐的對流中上位置，借助引風機平衡空氣換熱器和風道與風阻，使其達到爐膛溫度上升的效果。經多方研究證明其祝熱效率增加了1 .8% 。

2.2煙氣排放量控制

由于煙氣排放控制的最關鍵問題是通過準確檢測鍋爐煙氣含氧數值，從而采取有效的控制，從而達到鍋爐內合適助燃空氣和天然氣的合理比例。對于室內布置式高壓蒸汽鍋爐來說，在實際的使用過程當中，可以采用通過送風機實現變頻器控制轉速，從而有效控制空氣的輸送量。表一所示 ：

通過動態調整空氣的含量， 促使鍋爐內的空氣數值與煙氣含氧量形成最為優化的比例，最終達到大幅度的降低煙氣排放熱損失。

3結束語

根據鍋爐布置的實際情況，通過采取不同的煙氣排放量以及控制技術，達到的質量效果以及節能減排效果尤為顯著，室內布置或者移動撬裝式蒸汽鍋爐的使用都可以很好的控制煙氣排放量和鍋爐溫度，這在很大程度上進一步的提高了鍋爐的制熱效率，也達到了控制煙氣排放的目的。

參考文獻：

[1]厲劍梁. 燃氣—蒸汽聯合循環機組余熱鍋爐優化研究[D].華北電力大學（北京），2017.

[2]鄭欽臻. 燃煤鍋爐電除塵器及濕法脫硫對微細顆粒物控制與排放特性的應用研究[D].浙江大學，2017.

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