淺談鍋爐的節煤運行

肖桂田 阜新發電有限責任公司， 遼寧阜新 123000

淺談鍋爐的節煤運行

肖桂田 阜新發電有限責任公司， 遼寧阜新 123000

從我國傳統的經濟角度和能源結構來看，燃煤鍋爐由于一次性投資費用較低頗受人們青睞，特別是在煤資源豐富，環保要求不高的區域人們更喜歡選擇它。但是在煤資源貧乏的地區，煤價并不是很低，故油、氣與煤相比有一定競爭能力。人們喜歡燃煤鍋爐的另一個原因是操作簡單。但燃煤鍋爐的污染：廢渣、廢氣、廢水“三廢”俱全，治理亦較困難（特別是脫硫，目前燃煤鍋爐的脫硫技術已取得一定成果，但投資費用高，操作過程繁，占地面積大），從社會效益看燃煤鍋爐應該在安全運行的同時注意煤的節約和對環境的污染。本文中著重探討在鍋爐運行中的幾項節煤措施，對鍋爐的安全經濟高效運行具有重要的指導意義。

節煤；安全運行；鍋爐

前言

根據2000年12月30日《世界能源導報》報道，我國能源的形勢仍是嚴峻的。中國人口占世界人口的20%，人均能源的資源占有量不到世界平均水平的一半。我國已探明的一次能源儲備中，煤炭約占總儲量的90%。在我國一次能源的生產和消費構成中，煤炭約占2/3，是我國能源工業的支柱。五十年代開始發展以熱電聯產為主、鍋爐房為輔的集中供熱方式供應城市工業、民用采暖。到二十一世紀集中供熱已成為城市一項重要基礎設施，在提高能源利用率、改善城市大氣環境質量、促進生產、方便群眾等方面起到了重要作用。國家計委、國家經貿委、建設部和國家環保總局曾對熱電聯產具有節約能源，改善環境，提高供熱質量等綜合效益給予了充分肯定。基于我國目前的能源結構狀況，提高鍋爐的熱效率、降低鍋爐及供熱系統的熱損耗、節約能源，是我國能源供需之間的不平衡得到緩解是一項十分重要的任務。

1 煤的燃燒條件

為了使煤的燃燒過程進行得快（單位時間內燃燒得多,放出熱量多）,不完全燃燒損失少,即迅速而完全的燃燒,必須保證下述三個最基本的條件：

1.1 保持一定的高溫環境

溫度是燃燒的首要條件。因為燃燒要從著火開始,在著火前的準備階段中,干燥過程都要吸收熱量。因此要求爐膛具有較高的溫度,提供足夠的熱量。

1.2 充足而適量的空氣

煤只有和空氣(其中的氧)接觸才能燃燒。為使燃燒完全,必須供應足夠的空氣。實際運行的鍋爐中,供應的空氣量經常是偏多的。而空氣量過多,會降低爐膛溫度對著火與燃燒是不利的,因此供應的空氣量要適當。

1.3 必需的時間和空間

燃料完全燃燒需要一定的時間。可燃氣體能完全燃燒的時間取決于在爐膛內停留的時間,也就是取決于爐膛的容積。為此,必須保證足夠的爐膛容積。

2 節煤措施

基于煤的燃燒條件，只要能保證設計煤種有必要的燃燒條件，就能保證鍋爐出力和熱效率，也就是變相節煤。

2.1 動力配煤

我國可供開發的煤炭資源數量有限、品種分布不均勻。優質燃料多用于冶金、化工等部門，工業鍋爐只能依附于煤炭市場，供應什么煤種就燃用什么煤種。目前，工業鍋爐用煤品種多變，質量下降；而供應量是根據行業標準的規定，按設計用煤種進行設計的。燃煤實際品種與設計煤種的特性指標相差較大，這是造成我國工業鍋爐運行效率低、出力低的原因之一。采用動力配煤是緩和供需矛盾，提高鍋爐運行效率的有效途徑。

為適應鍋爐達到正常燃燒工況的需要，為科學利用煤炭資源，人為的按合適的重量比選取當地的可供應的兩種（或兩種以上）單煤，混配成的具有一定特性指標的新煤種，稱為動力配煤。

動力配煤的配置原則：1) 要在當地資源允許的條件下選取單煤；2) 選取的單煤之中最少要有一種不能在鍋爐上單獨燃用的；3) 混配時，一般以Qar,net，Vdaf為主要配煤參數，此兩項必須計算，達到配煤指標規定范圍；4) 盡量優選兩種單煤配制，遇到下列情況之一者方選取三種煤配制：① 用兩種煤混配后，某一主要參數或兩個以上參數均不能達到配煤特性指標時；② 為了合理利用某一煤種的需要時。③配置比例應簡整，配制中要求混勻；④ 選用的單一煤種的煤質參數必須以化驗數據為準，進貨時的產品參數能作為動力配煤計算的原始參數；⑤通過生產實踐應用一個時期后，用反饋信息不斷改進配方。

動力配煤優化配方是合理利用燃料的途徑之一。它解決了煤種與爐型不相適應的矛盾，開辟了合理利用劣質煤的可行性途徑，使得煤質穩定，減少司爐工人的體力勞動，有利于鍋爐安全運行。由于優化配方接近于鍋爐設計煤種，使鍋爐保持經濟運行狀態，提高了鍋爐熱效率，降低了成本，節約了煤炭，經濟效果明顯。

2.2 爐膛的合理設計

鍋爐中的鍋筒、水冷壁和對流管束是鍋爐的主要受熱面。省煤器、蒸汽過熱器和空氣預熱器是鍋爐的輔助受熱面，各輔助受熱面依具體情況，按實際需要而增設。

目前我國工業鍋爐普遍存在的問題是：有些產品，在鑒定出廠時的熱效率和出力等指標都較高，但實際運行中的熱效率與鑒定熱效率差距很大。主要原因是燃燒工況不佳。這里有設備本身的問題，也有運行管理的問題。就設備本身分析，出力和效率主要受到兩個方面因素的制約：一是鍋爐結構設計，制造和安裝是否先進合理；二是鍋爐所燃用的煤料是否與設計燃料相接近，而這兩者又相互聯系和制約。所以爐膛的合理設計對于提高熱效率、節煤是非常必要的。

縱觀鍋爐的發展過程，鍋爐受熱面由小到大，傳熱方式由單純的傳導對流換熱到重視輻射換熱，一步步發展到現代鍋爐。在爐膛里配置適當的爐拱，它有利于鍋爐吸收有效的輻射熱，又有利于保護水冷壁。再輔以一定比例的對流受熱面和尾部附屬受熱面（如省煤器）以充分利用煙氣熱量，減少熱量損失，以利節煤。

2.3 風量的合理調節

爐內燃燒所需一、二次風均來自送風機，為了保證鍋爐實現經濟安全燃燒，就必須合理組織爐內燃燒工況，保持最佳過剩空氣系數。

燃料在鍋爐內燃燒，燃燒過程不同，燃燒情況也不同。如鏈條爐的燃燒過程是分區段的，沿爐排長度方向燃燒所需空氣量各不相同。在爐排的前部即熱力準備階段，基本上不需要空氣；在尾部即灰渣形成階段，可燃物所剩無幾，需要的空氣也不多。空氣需要量最大的區段在爐排中段揮發物和焦炭的燃燒區域。顯而易見，合理的調節送風量，適應不同燃燒階段對空氣量的需要，可以減少不完全燃燒熱損失和排煙熱損失，提高鍋爐的熱效率，達到節煤的目的。

運行實踐表明，要切實做到按煤燃燒的需要配風并非易事，除小風室之間的隔離密封結構必須良好有效外，對爐排寬度方向上的配風均勻性要特別給予重視。實驗證明配風的均勻性與諸多因素有關，其中以進風口尺寸的影響最為顯著，隨進風口與風室的截面比的增大而更趨均勻。此外，對于單側進風的鍋爐，可設置導風板或采用風室節流擋板裝置，對改善爐排橫向配風的均勻性有效。對于爐排寬度較大的爐子，則應采取雙側送風的方式。

二次風能在鍋爐內形成煙氣漩渦，一方面增加了懸浮煤粉在爐膛內停留的時間，而使燃料充分的燃燒，另一方面能使爐膛內的溫度梯度降低，提高了爐膛內受熱面的利用率，所以采用二次風系統的鍋爐熱效率可提高5～10%。

調節送風量是通過改變送風機擋板開度或送風機轉速，配合改變二次風擋板開度實現的。在調節過程中，要根據負荷的變化和爐膛出口氧量值的高低進行的。根據以往的運行經驗，保持氧量在4%-5%的范圍內鍋爐燃燒最經濟。

2.4 鍋爐的微機控制

鍋爐微機控制，是近年來開發的一項新技術，它是微型計算機軟件、硬件、自動控制、鍋爐節能等幾項技術緊密結合的產物，我國現有中、小型鍋爐30多萬臺，每年耗煤量占我國原煤產量的1/3。提高熱效率，降低耗煤量，降低耗電量，用微機進行控制是一件具有深遠意義的工作。

采用微機控制可以直觀而集中的顯示鍋爐各運行參數，能對運行狀況進行準確的記錄。在鍋爐運行中可以隨時方便的修改各種運行參數的控制值并修改系統的控制參數。

采用微機控制可以提高鍋爐的熱效率和節煤。采用計算機控制后鍋爐熱效率可提高5～10%，據用戶統計，一臺20t/h的鍋爐，全年平均負荷70%，以平均熱效率提高5%計，全年節煤800t，按380元/t計算每年節約304000元。

采用微機控制可以節電。鍋爐系統中包含鼓風機、引風機、給水泵等大功率電動機，這些設備大部分時間里是不會滿負荷輸出的，原有方式采用閥門和擋板控制流量，浪費非常嚴重。通過對風機水泵進行變頻控制可以平均節電達到30%～40%。

2.5 鍋爐及供熱系統的維護

積灰對提高鍋爐熱效率十分有害，當鍋爐有效散熱面積灰1mm厚時，熱效率要下降4～5%。因此及時清除鍋爐受熱面的積灰是提高鍋爐熱效率和節煤的有效措施。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。化學清灰劑是用硝酸鉀、硫黃混合粉末組成，使用時用高壓空氣噴入爐膛與煙灰起化學反應，使灰垢變得松散而脫落。

為了減少鍋爐和供熱系統的散熱損失必須加強維護，對鍋爐本體及管道要做好保溫。熱力管網及閥門等漏水也是熱損失一個不可忽視的環節，熱力管路的絕熱保護必須妥善處理。對使用熱水管道集汽罐排氣時，盡量使用自動排氣閥或密閉關鎖閥門，避免用戶亂開閥門放熱水。另外經常檢查供熱系統中閥門、接頭及散熱器，隨時消除漏水現象。

加強管理包括技術管理及成本管理兩方面。在技術管理方面，應根據具體情況盡可能設置完善的管理系統。如燃燒中應該有取樣裝置，各種計量裝置及儀表。設置水質化驗室，以適應煤的工業分析、煙氣分析和灰渣含碳量分析等需要。在成本管理方面，燃料管理是十分重要的工作。煤場的煤應按煤種分別堆放。做好防風雨措施，減少自然損耗。蒸汽和熱水是鍋爐房的產品，產量要有計劃，分析要有計量。鍋爐設備維修管理也是十分重要的，停爐時要有檢查制度，并派專人維修，對操作人員要加強節能意識的教育，形成一個人人講節能，人人關心節能的局面。

3 結語

鍋爐是通過燃燒加熱工質來提供熱能動力的重要設備,同時又是承壓、受熱、有爆炸危險性而又被各行各業普遍應用的特殊設備。另外煤炭屬于一次能源，其儲量有限。因此在鍋爐安全運行的同時要注重節煤，讓燃料在運行中充分的燃燒，提高熱效率，減少對環境的污染。

管理和使用鍋爐的技術人員、管理人員、司爐工人必須熟知鍋爐的結構、性能,尤其司爐工人要有高度責任感。掌握鍋爐的運行規律,嚴格遵守各項操作規程、交接班及崗位責任等制度，讓節煤成為可能。

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[4]于新奇,林兵.鍋爐運行操作與維護, 1998 12

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[9]陳廣浮.城市多種熱源供暖方式經濟性評價[哈爾濱工業大學碩士論文]

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.068

肖桂田:本科、研究方向:鍋爐。