探討工業燃煤鍋爐燃燒自動化節能技術

謝建兵+邱子龍

摘 要：節能減排工作是保障我國資源可持續發展的重要前提，是全面貫徹落實科學發展觀的基本依托，同時也是轉變我國經濟增長方式、提升綜合競爭力的主要途徑。工業鍋爐是我國能耗相對較大的設備之一，其能耗的控制對我國的可持續發展有重要的意義?；诖耍疚膶I燃煤鍋爐能耗現狀進行了分析，并提出了節能技術改造的途徑。

關鍵詞：工業；鍋爐；節能；熱效率；熱損失

在工業燃煤鍋爐實際運行過程中，熱效率通常比較低，且燃料污染比較嚴重。為提高燃煤鍋爐的熱效率，優化其能效利用率，降低熱損失，十分有必要貫徹綜合節能改造策略，分析熱效率較低的原因，并采取針對性的技術改造方案，提高燃料的使用效率。現今我國工業鍋爐主要以燃煤鍋爐為主，且覆蓋面積較廣，容量比較大。據統計顯示，我國每年所消耗的標準煤量可達4億噸，占我國原煤產量的25%。大部分燃煤鍋爐容積均比較小，且運行效率一般十分低，能源浪費比較嚴重，且會排放出大量有毒的粉塵污染物，造成大氣污染。以下則主要介紹工業燃煤鍋爐燃燒節能的新技術。

1 煤、油混合燃料燃燒技術

燃煤鍋爐節能的途徑比較多，主要從熱能轉化利用與熱能利用過程兩方面著手。煤、油混合燃料燃燒技術是最近幾年來從國外引進到新型油燃燒節能技術，主要通過將燃料油與煤粉相結合，進行混合燃燒，替代傳統煤油的技術。將低劣的煤來替代傳統的燃料油，能夠有效降低燃油的消耗量。將燃油與煤粉混合后，燃料流動性提升，輸送更為方便。此外，煤油混合燃燒技術操作比較簡單，且安全性比較高，無需進行繁瑣的操作，僅需更換燃燒噴嘴即可滿足混合燃燒要求。

但在應用過程中，同時還需注意在制備煤油混合燃料時，一般需要將原始煤燃料制作成粉狀，后注入預混器中，加入20%的水與30%的燃料油進行混合，確保攪拌的充分性。同時為確保燃料的穩定性，需盡可能降低煤粉的粘度。此外，煤油燃料在攪拌均勻后，無需迅速送入鍋爐內燃燒，需確保煤粉與煤油混合均勻后，進行貯存與運輸，可加入適量的乳化劑進行低速攪拌。并利用快速低溫冰凍方案進行貯存。但在使用時，首先需將其加熱至流動狀態。此外，為保障煤油混合燃料能夠充分燃燒，需控制混合漿液的輸送速度，注重霧化與燃燒配合，在混合燃料流經噴嘴時，使用低壓氣流進行霧化處理，保障燃料具有充足的絕熱部分，確保其具備一定的熱強度。同時還需注意漿狀燃料對鍋爐設備，尤其是噴嘴磨損程度相較燃油來說相對嚴重，且煤粉顆粒的不均勻燃燒可能對燃煤鍋爐燃燒的穩定性產生影響。

2 二次風強化燃燒技術

二次風強化燃燒技術同樣可促使鍋爐爐膛內的可燃物充分與空氣混合，提升可燃物在鍋爐內的停留時間，保障其能夠充分得到燃燒，降低燃料不完全燃燒所造成的熱損失。此外，由于二次風營造的氣流漩渦有一定的分離作用，能夠減少灰粒與煤粉的逸出量，降低污染物的排放量，進而降低環境污染。首先，二次風能夠有效強化氣流的燃燒，增強鍋爐內氣流的混合與擾動，是鍋爐內可燃氣體與氧氣充分混合，降低不完全燃燒損失。其次，二次風能夠促使鍋爐內煙氣漩渦的形成，延長了懸浮細煤粒在鍋爐內的燃燒時間，提高燃料燃燒率，降低熱損失。此外，二次風能夠改善鍋爐內的高溫煙氣排放狀況，提高受熱面的利用效率。同時還需注意，為確保二次風能夠順利穿透煙氣，打破屏障，需將二次風與爐拱進行配合，提高鍋爐熱容量，優化節能效果。一般可將蒸汽、空氣、煙氣等作為二次風的介質。

3 膜法富氧節能技術

一般為保障燃料燃燒的充分性，必須借助空氣、氧氣等介質。但一般空氣中氮氣成分僅占據21%，其余79%均為非氧氣體，在鍋爐燃燒過程中可能由于溫度上升而排放而出，在一定程度上造成了能源損失。此外，在燃料燃燒過程中，可能產生二氧化硫、一氧化氮等有毒氣體，會對環境造成污染，威脅人類的身體健康。因此，應用含氧量較高空氣參與燃燒，能夠提升氧含量，降低能耗損失。

膜法富氧技術主要應用滲透的原理，轉化相關分子的運動方向，由于混合氣體在燃燒過程中，不同氣體分子透過薄膜的速度不盡相同，因此可充分利用氣體間的分壓差，達到分離的目的，從而提取純度較高的氣體。當前膜法富氧節能技術已在鑄造爐、有色金屬冶煉等方面得到了一定的應用，節能效率為14%左右。首先，能夠明顯提高火焰溫度，減少氮氣量，降低煙氣量與空氣量，同時還需注意控制富氧濃度，降低氧氣制備成本。其次，能夠加快燃料的燃燒速度，確保燃燒的充分性。一般來說，燃料在純氧環境下的燃燒速度明顯高于其在空氣中的燃燒速度，且具備較好的導熱性，促進燃燒反應。再者，富氧技術的應用，能夠提升火焰的強度，降低燃料的燃點溫度。此外，明顯增加燃燒熱量的利用率，降低空氣過剩系數，減少燃料的消耗量，進而達到節約能源的目的。

4 工業燃煤鍋爐經濟性分析

在對傳統鍋爐實施節能改造后，鍋爐主燃區的黃色火焰充斥整個爐膛內部，分布于前拱后部與后拱前部，同時爐膛喉口部分燃燒亦比較明顯，干燥部分煤層與干餾部分煤層均可全部燃燒，火焰線條比較清晰，燃燒比較充分。通過對燃煤鍋爐能效進行測試，結果顯示燃煤鍋爐的額定蒸發量每小時可達到6噸，熱效率提升至75%左右，同時灰渣排放量降低到10%以下，鍋爐的熱量利用情況相較改造前明顯提升。對節能改造前鍋爐的能效實施測試，結果提示其熱效率為62%，而改造后相應的測試結果顯示熱效率為75%，此時節煤率高達17.3%，每小時可節約煤量207.5kg。

5 結束語

本次節能改造研究實踐證實，應用煤、油混合燃料燃燒技術，膜法富氧與膜法富氧節能技術，節能效果比較明顯，能夠充分提高燃料資源的利用率，降低空氣污染，兼具經濟與社會效益，改造成本比較低，且見效快，能夠充分節約能源，值得應用。

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