淺談熱電鍋爐節能減排

陳立波

（膠南市易通熱電有限責任公司 山東青島 266400）

當今，我國正處于工業化、城鎮化高速發展期，資源和能源的消耗與日俱增，環境保護和壓力日趨加重，環境給予經濟發展的納污容量越來越小，不少地域納污容量已臨近極值，嚴重威脅著社會經濟的可持續發展。主要污染物的大量排放，主要來源于能源的消耗過程中，如煙塵、CO2、SOx、NOx。據測算，1噸煤產生 4.12噸CO2氣體。

我國年消耗煤炭量已近21億噸，主要消耗于燃煤鍋爐，除大型發電鍋爐外，我國的熱電鍋爐、工業鍋爐大多數存在運行效率低，單位煤耗高，浪費現象十分嚴重。目前我國的供電煤耗與發達國家比，每千瓦時高出20多克，而我國的熱電鍋爐和工業鍋爐的單位煤耗更加高的驚人，單位煤耗超過1倍及以上的企業比比皆是。熱電企業大多數存在著爐齡時間長，系統配置落后，設備老化，單位能耗居高不下，嚴重制約了企業的健康發展。為了適應現代低碳經濟發展的需要，結合熱電行業的特點，只有抓住抓好節能工作，才能真正控制污染物總量排放，做到節能減排，走出一條低能耗、低排放、高增長的新型工業化之路。根據本人多年的實踐認為，熱電鍋爐節能減排空間之大，也勢在必行，要達到此目的，可以從以下兩個方面著手實施。

1 優化鍋爐運行方式

1.1 科學調整鍋爐燃燒工況

過量容量系數和鍋爐效率的關系曲線

爐內煤炭燃燒是一種復雜的理化過程，時間、溫度、氧氣三個燃燒基本要素缺一不可，任何一個要素的弱化，都會影響鍋爐運行的熱效率，影響單位煤耗比值。燃燒工況的合理調整，首先須調整好風煤比，調整好過剩空氣系數，旨在燃料得到充分燃燒和有效降低能源損失，空氣系數過大或過小都會影響到鍋爐的運行效率，空氣系數愈大，煙氣所帶走的熱損失就愈大，對煤粉爐而言，如果空氣系數過大，氣流速度隨之過快，煤粉與空氣就得不到充分混合，致使煤粉在爐內的停留燃燒時間不夠，其燃料不能完全燃燒，因此單位煤耗必然向高，所以空氣系數的合理調整，是鍋爐經濟運行非常關鍵的要點，鍋爐運行調整中應特別注意鍋爐的漏風現象，漏風不但造成熱損失，同時還會使空預器煙氣降低而導致一次風溫度降低，引風機也隨之增加負荷（煤粉爐還會使磨煤機的干燥能力下降）。由于嚴重漏風，因此送風量必然減少，而導致燃燒不充分，爐內積渣增加，灰渣含碳量向高，嚴重的會使鍋爐運行不穩定，因此鍋爐日常維護一定要重視爐體的嚴密性，空氣系數的調整應與測溫同步，測點應在鍋爐最后一級尾部受熱面后1m以內的煙道中心位置處。空氣系數可按下式計算：

式中：O2、RO2、CO、CH4、H2——干燃燒產物的百分含量，%，對于固體和液體燃料不分析H2和CH4。

計算結果對照GB/TD964或GB/T18962表5，確定其指標合格否。

在對鍋爐運行工況進行科學合理調整的同時，必須對爐體的受熱面實施吹灰，以防止受熱面過多的積灰積渣而影響鍋爐運行的熱效應，導致煙氣溫度向高，加大能量損失，同時還會影響煙氣脫硫、脫硝的經濟運行。

1.2 應用富氧燃燒技術

傳統的送風是大自然中的氧氣，其氧含量約20.9%，而富氧空氣的氧含量則>20.9%。實施富氧技術燃燒，既能提高劣質燃料的應用范圍，又能充分發揮優質燃料的性能，它改變了火焰特性，改善了著火條件，提高了燃燒溫度，使燃燒更安全，所以大大提高了燃料的燃燒效率，減輕了排煙黑度。當要求爐膛溫度不變時，則可以減少燃料的供給量。相關實驗表明，采用26.7%的濃氧空氣燃燒褐煤或用21.8%濃氧空氣燃燒無煙煤所得到的理論燃燒溫度等同于自然空氣燃燒重油所得到的理論燃燒值。目前富氧燃燒技術可采用助燃氧化劑、氧化膜技術等。

1.3 層狀燃燒煤鍋爐實施分行分層式給煤燃燒

層狀燃煤鍋爐所燃用的煤由粉煤和塊煤組成，粉煤和塊煤呈分層狀進入爐內燃燒。原鏈條爐供煤為燃煤進入煤斗后，由閘門控制煤層厚度，由于煤的自重作用，下料時在閘門處呈擠壓狀態，在爐排上形成了緊密的爐層結構，煤層間幾乎無隙穴，其通風效果差，較嚴實的堆層氧量極低，致使燃燒不充分。實施分行分層式給煤燃燒，將改變以上給煤缺陷，該給煤形式是將粉煤與塊煤分層，塊煤在下，粉煤在上，而致形成疏松的煤層結構，其通風條件改善，煤層間氧量充分，同時上層粉煤呈波浪狀，因此燃燒面積也增加了，且呈半沸騰狀態燃燒。燃燒強度高，燃燒更加完全，大大減少了鍋爐燃燒 q1、q2、q3、q4、q5的損失，是鍋爐效率得到提高，灰渣含碳量得到下降，單位能耗降低了。

1.4 保障鍋爐用水質量

鍋爐用水質量的好與差，將直接影響鍋爐受熱面的傳熱效率，和排污熱損失，如鍋爐水質不達標，將會導致鍋爐結垢，既影響鍋爐受熱面傳熱，增加熱阻值，又危及鍋爐的安全運行。鍋爐結垢時對鍋爐熱效率的影響很大，據實值得，鍋爐內增加1mm的水垢后，將多耗煤3-4%,因此運行中必須做到鍋爐用水達標，以保障鍋爐受熱面的傳熱效率，減少鍋爐排污頻次，即減少熱損失，提高運行熱效率。

2 對系統主要輔機進行節能改造

目前，我國許多熱電企業爐齡都較長，系統配套設備陳舊落后，耗能高，運行效率低，跑冒滴漏十分嚴重，直接影響著單位能耗，如鼓風機、引風機、給水泵、循環泵等主要鍋爐輔機，這類主要輔機不能隨鍋爐的運行工況變化匹配運行，而只能靠人為的調節檔板，閥門的開度實施控制，既不及時，也不精確。輔機設備處于高消耗、低輸出的運行狀態，加大了運行用電量，因此，對系統主要輔機進行節能改造顯得十分重要。

2.1 應用變頻調速或蒸汽式驅動改造主要輔機

對運行負荷變化大的鍋爐采用變頻調速技術對主要輔機進行節能改造，使電機為軟啟動，啟動電流從0逐漸上升到額定電流，不僅節能，同時也能維持鍋爐運行在最佳狀態，且又維護了電機，減少了機械磨損，一般節電率可達30%左右。

采用蒸汽式驅動改造鍋爐主要輔機，節能效果更顯著，一般節電率可達50%左右，該技術不受限鍋爐負荷變化大小，運行平穩可靠，運行成本低，且易改造，能跟蹤匹配鍋爐在最佳狀態下運行。

2.2 爐拱改造

爐齡較長的鏈條爐的爐拱大多數是按Ⅱ類煙煤設計制造的，對不同煤種適應性差，而實際運行中經常遇到煤質的較大變化，著火困難，脫火難以燃盡，導致熱效率降低，蒸發量達不到額定值，造成能源浪費。這些爐拱結構往往是后拱區偏低，一旦遇用難燃的劣質煤或被雨淋濕的煤因火焰燃程短而難以燃盡。根據空氣動力學原理，采用“雙人字形節能爐拱技術”以提高煤種的適應性，運用前拱輻射傳熱，保證火焰順利向上流出拱區，同時并把熱量輻射到新煤上，以提高烘干和著火的能力，壓低的前拱又可以避免火焰灼傷煤閘門和煤斗。運用較原來長且有反傾度的人字形后拱，以保持足夠爐溫，延長火焰燃程，便于煤炭殘渣燃盡。同時又能引導后部高溫煙氣流向前拱區，以提高前拱區溫度，這樣有利于劣質煤和濕煤的著火燃燒。

采用雙人字形寬煤種節能拱爐技術和自動分層燃燒綜合節能技術改造鏈條鍋爐，不僅可強化爐膛煤的燃燒，還可高效燃用普通煙煤或貧煤，且節能降耗減排非常顯現。

2.3 在供熱系統薦用蓄熱器

因生態環境保護的迫切需要，各地區、行業、企業正加快轉型升級的步伐，因此熱電廠供熱量的變幅也隨之頻出，如果在供熱系統加裝蓄熱器，就可以在熱用戶用熱負荷多變的條件下保持鍋爐平穩運行，從而提高運行熱效率，據有關企業實踐，鍋爐熱效率可提高約5%，且系統平穩可靠。

2.4 改造給煤裝置

為實踐分層式給煤燃燒，必須對原斗式給煤裝置進行改造。將斗式給煤改造成分層次給煤，即利用重力篩選將原煤中的塊煤和煤粉自下而上分層松散地分布在爐排上，這樣有利于爐排通風，改善燃燒狀況，提高燃燒率，降低能源消耗，提高后續脫硫、除塵、脫硝效率，此項易改造、見效快。

2.5 燃燒系統改造提示

據有關資料報道，一種“氣、煤混燒”技術已在部分發達國家推廣利用，我國也有少數企業已經利用該技術。此技術是在爐膛的適當位置噴入燃氣與煤混合燃燒，提高了燃煤的燃燒率，降低了過剩空氣系數，提高了鍋爐的熱效率，抑制了鏈條鍋爐在負荷變化或煤質變化時冒黑煙的現象。該技術暖爐，點火干凈快捷，擴大了負荷調節范圍，適應負荷快速變化和煤質變化，據介紹節能效率達5~10%。