余熱鍋爐節能技術改造及經濟效益分析

摘 要：余熱鍋爐作為一種高效節約熱效能的設備，在工業上得到了廣泛的應用，特別是對于水泥窯余熱的回收與利用，促使部分利用水泥窯余熱而建立的低溫余熱電站在電力工業領域獲得了較大的發展空間。水泥窯余熱鍋爐與其他工業鍋爐在結構上有著本質上的差別，這與水泥工業的生產環境具有一定的聯系。文章將會根據水泥工業的特點與環境，對余熱鍋爐的節能技術及其經濟效益進行詳細分析。

關鍵詞：余熱鍋爐；節能；經濟效益；技術改造

工業生產普遍具有耗能高的特點，同時工業生產過程中會有大量的熱效能被散失，導致能源不能夠得到合理的利用，這對于工業生產的經濟效益是極為不利。事實上，工業余熱是一種非常具有價值的能源，若不能合理的被利用不僅對環保不利，同樣不利于工業生產的持續化發展。因而對于節能余熱鍋爐的研究對于企業經濟效益、節約能源、保護環境均具有較大一定的價值意義。水泥工業上配置的余熱鍋爐主要用來建設低溫余熱電站，這對于電力工業的發展是極為有利的，本文將會以水泥工業上配置的余熱鍋爐作為研究對象，根據水泥窯余熱鍋爐本身的特點，對其節能技術改造的技術措施進行研究。

1 余熱鍋爐運行過程中的問題分析

水泥窯余熱鍋爐在鍋爐布置以及具體結構方面與其他工業上所使用的余熱鍋爐有著一定的差別，如水泥工業中，需要在窯頭與窯尾處分別設置余熱鍋爐，且由于水泥工業中多為孰料顆粒，結構設置上應該盡量避免灰塵對于余熱鍋爐設備的損害。同時，由于臥式余熱鍋爐水平布置后，煙氣中的粉塵濃度在高度方向不均勻，粉塵對受熱面的上部和下部沖刷不一樣，上部的積灰較少，下部的積灰較多。隨著運行時間的增加，如清灰不及時或不得當，將使煙氣沖刷受熱面時熱流不均，上下部受到的熱效應有所差別，會造成上部磨損高于下部磨損，因而水泥窯余熱鍋爐多采用立式余熱鍋爐。

1.1 余熱鍋爐的換熱面容易產生腐蝕

余熱鍋爐的取熱過程是通過篦冷機對水泥生產過程中產生的余熱進行有效吸收，進而就會造成窯頭部分的余熱鍋爐的進煙口會吸收到含有大量水泥熟料的高溫煙氣，進而 會造成余熱鍋爐的換熱面產生一定的腐蝕，這對于余熱鍋爐價值的發揮是極為不利。

1.2 過熱器問題的分析

過熱器是余熱鍋爐設備中的重要結構，由于窯頭部分的過熱溫度會出現一定的變化，因而在過熱器選擇方面一直困擾著設備安裝人員，同時經常會出現過熱器出口達不到要求的情況，影響了設備的穩定運行。針對此問題，應該設置兩者不同過熱器以適應實際的生產環境。

2 對水泥窯余熱鍋爐的節能改造措施研究

2.1 對立式余熱鍋爐進煙口位置優化改造分析

相對于臥式鍋爐來說，立式鍋爐具有較好的密封性，同時能夠均衡受熱面的傳熱效果，因而在余熱低溫電站中得到了廣泛的應用。一般來說，立式鍋爐具有兩種進煙的方式，一種是從余熱鍋爐的頂部進入，另外一種是從余熱鍋爐的底部進入。根據實際情況可知，預熱器的高度為108米，無論是從頂部進煙還是從底部進煙，兩種方式的鍋爐本體阻力與煙道自生通風力是相同的。假如將煙氣進口設置在余熱鍋爐的底部，自然通風力能夠對煙氣起到一定的推動作用，煙氣所受到的阻力也相對較小，因而該種方式在部分余熱鍋爐中得到了應用。但是如果對該種方式進行經濟成本估算可知，底部進風的方式需要多安裝60米長的煙道，提高了經濟成本。對兩種方式進行成本核算可知，頂部進煙的方式更為經濟。同時，由于頂部進風，對煙塵的分離與沉降具有一定的益處，而且也利于煙氣動力場的組織。此外，當煙氣的溫度較高時，，也可以減少煙塵在煙道中的沉降，減少煙道中存留的積灰。因而經過經濟效益的分析以及節能方面的考慮，在水泥窯余熱鍋爐中應該采用頂部進煙的方式。

2.2 對于加裝預收塵裝置的分析

為了能夠有效避免鍋爐換熱面受到水泥生熟料灰塵的腐蝕，在煙氣進入換熱面的部分有必要設置預收塵裝置，進而有效的控制煙塵對于余熱鍋爐設備運行的影響。

2.3 對于吹灰器部分節能技術改造方案

吹灰器工作效率的好壞嚴重影響著余熱鍋爐的工作狀態和工作效率。如果吹灰器效果不佳，首先導致的是余熱鍋爐受熱面沉積雜質較多，其次是省煤器沉積雜質，影響鍋爐的運行穩定性。在生產實踐中，通常采用機械振打情灰的方式，這種方式具有一定的連續性，能夠有效清除水泥窯頭余熱鍋爐的灰塵，但是卻容易造成鍋爐結構件的疲勞損壞，因而可以布置PLC自動控制的激波吹灰器，提高吹灰能力，保障鍋爐的正常運行。

2.4 對余熱鍋爐換熱管部分節能的改造

余熱鍋爐節能的最終目的在于能夠為汽輪機設備提高更高的動力蒸汽，其主要的產汽過程為是通過省煤器、蒸發器以及過熱器實現的，也就是說，鍋爐給水需要通過受熱面的換熱管才能夠獲得足夠的熱量。從節能的角度來分析，只有提高傳熱量，才能夠更有效的利用熱效能。目前，余熱鍋爐采用的傳熱管主要有兩種：一種是鰭片管管 一種是光管。

經測算，相同煙氣以及主蒸汽的條件下，鰭片管要比光管更節省受熱面積，所使用的鋼材量也較少，但是鰭片管不適用于含塵量較大的環境，在積灰較多的情況下，容易出現堵塞的情況，進而會對鍋爐的換熱效率和運行帶來一定的影響。經研究發現，窯頭余熱鍋爐中所吸收的廢熱煙氣含塵度較低，粉塵的粘附性不強，因而可以采用鰭片管來代替光管進行傳熱，這樣可以加強換熱效果，達到節能的目的。但是，鰭片管卻不適用于窯尾余熱鍋爐，窯尾余熱鍋爐所回收的廢熱煙氣中含有大量顆粒較細的生料粉塵，腐蝕性不強，但是具有一定的粘附性，容易沉積，會對翹片管的傳熱效果帶來一定的影響，故對于窯尾余熱鍋爐來說，應該采用光管進行傳熱。

3 結語

水泥窯余熱鍋爐的開發和應用，對節能減排，降低水泥生產成本，保護環境等方面起到重要的作用。對余熱鍋爐進行節能化、經濟化改造，對于余熱鍋爐技術的發展具有一定的價值意義。本文從過熱器設置、換熱管選擇等幾個方面對余熱鍋爐的節能改造進行了分析，事實上，對于余熱鍋爐的節能改造應該綜合考慮到其作業環境的特點，進而能夠保證能源利用的均衡性，達到高效節能的目的。

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作者簡介：牛盼峰（1983- ），男，漢，山西省太原市人，本科，中材節能股份有限公司，職稱：工程師，電氣工程師，從事余熱電站、工廠自備電廠調試運行工作。