燃油工業鍋爐的節能研究

摘 要:工業鍋爐作為工廠里的高能耗設備，探究其節能措施也已經成為當前工作的重點工作之一。文中從改善燃燒條件、強化換熱及熱回收等方面進行著手探究了其節能措施。

關鍵詞:燃油工業鍋爐 節能 措施

中圖分類號:TK229文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)03(a)-0075-01

節約能源、合理用能已經成為全球性的發展戰略，而燃油工業鍋爐作為工廠里的高能耗設備，探究其節能措施也已經成為當前工作的重點工作之一。從燃油工業鍋爐的工作流程可以看出:探究節能措施應該從改善燃燒條件、強化換熱及熱回收等方面進行著手。

1 燃油鍋爐的熱平衡實驗

在進行燃油鍋爐節能措施研究的初期，首先要做的就是做燃油工業鍋爐的正反熱平衡實驗，對燃油鍋爐的運行狀況進行全面的調查，了解燃油鍋爐的能耗現狀及存在的問題。具體說來就是測試燃油鍋爐在不同穩定工況下運行是的蒸氣參數、煙氣參數、空氣參數、燃油數據等，通過計算其正反熱平衡狀況及熱效率，從而確定燃油鍋爐的燃燒是否充分，燃油鍋爐的利用效率，以及燃油鍋爐的廢氣、廢熱的排放程度，為下一步的分析和提出解決方案提供可靠的基礎數據。

為了保證測試的準確性，在進行熱平衡實驗時應遵循以下技術要求:(1)應該在熱工況穩定后進行測試，即爐墻、鋼結構等的吸熱達到飽和狀態;(2)在同一工況下測定的熱效率之差不得大于5%;(3)過熱蒸氣的偏差范圍符合檢測的要求;(4)測試期間，負荷波動不宜超過10%;(5)對有過熱器的鍋爐，水管鍋爐飽和蒸氣的濕度不宜超過3%，火管鍋爐飽和蒸氣的濕度不宜超過5%。

2 節能措施

目前對燃油工藝鍋爐節能的研究主要集中在以下二個方面:改善燃燒條件、強化換熱及熱回收。下面我們將分別進行分析。

2.1 改善燃燒條件

(1)預熱和旋轉空氣

預熱空氣可以降低反應的活化能，提高燃燒溫度，避免燃燒過程中析碳，有助于實現完全燃燒;旋轉空氣可以加強油氣之間的混合，實現均勻燃燒、減少析碳和有害物質的生產，同時還可以增加徑向氣體動量，有助于燃燒火焰的穩定。

(2)改善油的霧化質量

提高油的燃燒效率的途徑就是改善有的霧化質量，常見的措施有:通過預熱來降低油的粘度，強化油的霧化效果;與水混合可以改善油的霧化質量，該方式一般可以減少不完全燃燒損失，降低有害氣體特別是NOx的排放，一般當摻水率在8%～10%，其霧化燃燒的效果最佳。

(3)控制燃燒氣體中氧氣的濃度

當前對控制氣體中氧氣濃度的措施主要有三種方案:等當量燃燒、分級燃燒和廢氣循環燃燒。等當量燃燒就是讓過量空氣系數盡量控制在1.0附近，這種方法一方面可以減少廢氣的生成量，同時也可以抑制燃燒后期中的SO2向SO3轉化;分級燃燒的主要目標就是降低熱力學NOx的排放，其工作原理是在燃燒高溫區讓燃油嚴重缺氧燃燒(空氣過量系數<1.0)，在富氧區域燃燒溫度卻又比較低(空氣過量系數>1.0)，這樣兩者就均不能生成熱力NOx;廢氣循環燃燒可以降低燃燒火焰溫度和燃燒區內氧原子的濃度，從而達到抑制NOx的生成。

(4)預蒸發技術

預蒸發燃燒技術是讓燃油在著火前預先蒸發，以蒸氣狀態和空氣均勻混合燃燒，消除了燃燒過程中“液核”的存在，實現了真正的“氣體化”燃燒。實現液體燃料燃燒前的預蒸發的方法有多種，其中讓液體燃料在空氣中直接受熱蒸發是最經濟最便捷的方法。

(5)燃燒器的優化

燃油工業鍋爐的燃燒其主要有油槍和配風器構成，油槍對噴油量的大小和霧化質量的好壞起著決定性的作用，配風器對進入爐膛的氣流的形狀和速度分布起著決定性的作用，因此，它們之間應進行合理的配置。比如，當噴嘴為Y性噴嘴時，最好采用文丘里管式平流配風器。

2.2 強化換熱及熱回收

在工業鍋爐中，煙氣的熱損失較大，大量的熱量隨煙氣排入大氣，即浪費了能源有造成了環境污染，排煙溫度過高和過量空氣系數過大是造成熱損失過大的主要因素，同時熱回收管道的效率不高也是一個主要的因素。在燃油工業鍋爐中，高溫余熱多采用熱管式、管式及玻璃管式;低溫余熱的回收在我國研究的起步比較晚，由于低品位能本省的特點，目前仍在探索階段，隨著熱管技術的不斷發展，已經得到一定的效果。

1)熱管

熱管是為人們最熟知的一種換熱管道，有管殼、吸液芯和端蓋組成。管的一端為蒸發段，另一端為冷卻段，當管的一端受熱時毛細芯中的液體蒸發汽化，蒸氣在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結成液體，液體靠毛細力的作用在流回蒸發段，如此循環不己，使熱量由管的一端傳至另一端。

與常規技術相比，熱管技術具有如下特點:(1)熱管換熱設備比常規設備更安全、可靠，可長期運行;(2)熱管管壁的問題可調;(3)冷、熱端結構和位置布置靈活;(4)效率高、節能效果顯著。

2)無機熱傳導技術

無機傳導技術是以無機元素為導熱介質，將其注入到各類管中、夾層中，形成的具有導熱特性的元件。其工作原理是無機導熱介質收熱激發產生動能而運動、振動，伴隨著物理、化學變化而快速的將熱能進行傳遞。該元件幾乎呈現出熱阻趨于零的特征，導熱系數可達相同表面積金屬材料額7000多倍。目前無機熱傳導元件在工業上的應用已經取得了寶貴的經驗，特別是在空氣預熱器以及余熱鍋爐方面的應用。

參考文獻

[1]夏信良.淺析工業鍋爐的節能措施[J].科技咨訊，2006，16:21-22

①作者簡介:顏海宙，男，漢族，1973年出生，大學本科，工程師，湖北大悟人，中石化管道儲運公司洪荊輸油處工作，主要從事經營管理工作。