工業鍋爐的使用現狀與節能減排措施

李曉峰

（哈爾濱市第二鍋爐廠，黑龍江 哈爾濱150056）

工業鍋爐的使用現狀與節能減排措施

李曉峰

（哈爾濱市第二鍋爐廠，黑龍江 哈爾濱150056）

在陳述了工業鍋爐使用現狀的基礎上，針對影響鍋爐燃煤效率的諸多因素進行了分析并提出了具體的解決方法，可供燃煤鍋爐企業、能源管理及環境保護部門參考。

工業鍋爐；燃煤熱效率；全球變暖；環境污染；節能減排

1　前言

節約能源、環境治理勢在必行，節能減排與國、與民、與企業持續發展密不可分，尤為重要。隨著中國經濟的高速發展，由之前的粗獷發展模式帶來的高能耗、高污染能源和環境問題已經成為各級政府乃至中央的重大課題。近年來，國家政府高度重視節約能源和環境治理并取得了很大成績，高耗能的生產設備在逐漸的被淘汰、改造和更新，使我們的能耗降低，空氣得到很大凈化，但距天更藍、水更清的目標還有很大的差距。

我國工業鍋爐多為低參數、小容量鍋爐，平均容量為8.09t/h。它們的熱效率普遍較低，平均只有 67%，比發達國家低15～20個百分點，其主要原因是排煙熱損失和不完全燃燒熱損失過大。發達國家燃煤工業鍋爐的過量空氣系數大多控制在1.3～1.5 之間，中國實際運行值平均高達2.0～3.0，過分過量空氣加大排煙熱損失；英國燃煤工業鍋爐煤渣含碳量設計要求在3%～5%之間，實際運行控制在 1.4%～2.5%之間，而中國燃煤工業鍋爐煤渣含碳量設計推薦8%～12%，實際運行卻達到10%～27%。排煙熱損失和不完全燃燒熱損失浪費驚人，節能潛力巨大。煤炭目前在我國還是主要能源，通過提高鍋爐效率，減少燃煤量，多余熱量和有毒有害氣體（二氧化碳、二氧化硫等）的排放量也相應減少了。因此，作為在供暖、生活和生產等方面被廣泛使用的鍋爐的一名設計和制造人員，有責任對鍋爐設備的節能減排、提高效率提出具體措施。

2　鍋爐熱效率的計算方法

工業鍋爐數量眾多，含有手燒和機燒，針對這些工業鍋爐改造提高鍋爐效率達到節能減排之目的，通過深入分析測定各項熱量損失則可能消除鍋爐缺陷，采用不同的改造方法有效地提高鍋爐效率。鍋爐效率μ就是鍋爐有效利用熱量q1。

μ=q1=100-（q2+q3+q4+q5+q6）%

式中：

μ=q1——鍋爐效率，

q2——排煙熱損失，

q3——化學不完全燃燒損失，

q4——機械不完全燃燒熱損失，

q5——鍋爐爐體表面散熱損失，

q6——灰渣物理熱損失。

3　節能減排的措施

3.1減少排煙熱損失q2

工業鍋爐排煙溫度一般在150～160 ℃，一些在沒有省煤器和空氣預熱器的情況下，排煙溫度可高達300℃ 以上。高溫煙氣的排出，造成大量的排煙熱損失。針對這樣的鍋爐，必須多布置受熱面，加裝省煤器或空氣預熱器封堵爐膛及各處煙道的漏風，若密封不好漏入爐膛或煙道的是30℃ 左右的冷空氣，而排離鍋爐時是溫度較高的排煙溫度，因此漏風量愈大，排煙熱損失愈大。對于排煙溫度高煙氣量大的鍋爐，有條件一定要加裝帶熱管的余熱鍋爐，利用熱管換熱技術，可有效回收這部分受污染的煙氣余熱資源，用來預熱鍋爐助燃空氣，預熱鍋爐給水，采暖，生活用水等方面，使其變費為寶，經濟效益和社會效益非常顯著。

排煙溫度每降低12～15℃，可降低排煙熱損失約1%，所以降低鍋爐排煙溫度，對提高鍋爐效率節能減排效果顯著意義重大。

3.2減少化學不完全燃燒損失q3

爐膛出口煙氣中常含有一部分可燃氣體，隨著煙氣排出鍋爐，如CO、H和CH4等，究其原因是供給的空氣量不足或空氣和可燃氣體混和不良、爐膛溫度太低、燃燒速度太慢所致，也有可能由于爐膛尺寸太小、高度太低、可燃氣體來不及燃盡就進入低溫煙道，解決方法向爐內引入二次風。二次風就是將燃燒所需要的一部分空氣用某種方法從火床上部送入爐膛中，用以攪拌爐內氣體使之混合。二次風能加強爐內的氧同不完全燃燒產物混合使化學不完全燃燒損失和爐膛過量空氣系數降低，另一方面由于二次風在爐膛內造成延期的漩渦，可以延長懸浮的細煤粒在爐膛中的行程，使飛灰不完全燃燒損失降低，對于解決煙囪冒黑煙有一定作用。它們的發熱量可能達到燃料總發熱量的40%～50%。

3.3減少機械不完全燃燒熱損失q4

由于飛灰和灰渣中殘留一部分可燃物質，還有一部分燃料未經燃燒就經過爐排通風孔或爐排與密封鐵間隙漏入灰坑構成機械不完全燃燒損失，損失的大小主要和燃料性質（燃料灰分灰渣特性和粒度等）、爐膛結構以及運行條件有關，解決上述問題除要調整密封間隙，選購合適燃料，調整爐排運行速度，還要針對一些著火困難的鍋爐進行改造。煤引燃所需的熱量來源主要靠爐膛的輻射，這種著火方式稱為有限著火。爐膛結構不合適，對于一些難以著火的燃料可能無法引燃。爐拱的形狀和布置與燃料的種類是密切相關的，對于類似無煙煤等揮發成分低的煤種先要解決著火問題，而對于煙煤，促使爐內氣體的混合則是主要的。燃料著火主要依靠火床上容熾熱煙氣的輻射，而爐拱能積蓄熱量和反射熱量，這熱量來源于煙氣。在老式的鏈條爐中往往布置了低而長的前拱，目的是為防止爐膛內鍋爐管束對燃料著火不利的影響，實踐證明，這種布置是不合理的，因為當前拱很低時，它所蓋住的那一部分容積中不會有燃燒，而外面的熱量又很難輻射進去對燃料著火反而不利，同時煙氣在爐膛內也不能均勻混合燃盡，對這些爐前拱必須進行改造即抬高前拱，這對于加速燃料著火提高燃燒不完全程度是很重要的。爐室內后拱的尺寸和布置對燃料的點火和引燃起著主要的作用，低而長的后拱不但可以迫使爐室后部的高溫煙氣向爐前流動，而且在這股煙氣到達后拱前端時，它可以將氣流中攜帶的熾熱的煤粒拋向前拱下的煤層上，對新進來的燃料的著火就十分有利，鏈條爐燃用低揮發成分的無煙煤時必須將后拱改造成低而長，在前后拱相互的配合下，方能達到滿意的燃料點火和引燃，降低了機械不完全燃料損失。

3.4減少鍋爐爐體表面散熱損失q5

一般鍋爐在20℃的環境下散熱損失在2%以內，鍋爐爐體表面保溫不好，將加重鍋爐的散熱損失。鍋爐爐體表面的散熱損失和鍋爐爐體表面的面積、形狀、位置和溫度狀況有關。對于鍋爐表面散熱損失要找出漏風、漏煙的地方然后加以封堵漏點，若漏點過多，年限較長的鍋爐，要拆除舊的爐墻和外包皮，重新筑時要砌保溫磚，硅酸鋁板等保溫性能好的保溫材料，提高保熱系數ψ，降低鍋爐爐體表面散熱損失。

3.5減少灰渣物理熱損失q6

鍋爐排出的灰渣溫度較高，高溫灰渣帶走的這部分熱量即灰渣物理熱損失，其中燃燒不完全灰渣含碳量還會較高。為減少這部分熱損失，可適當調慢爐排行進速度，延長灰渣在爐內的停留時間，使其盡可能燃盡，還可以采用富氧燃燒技術，增加助燃空氣中氧氣的含量，使燃料燃燒得更加充分，同時降低空氣過剩系數，減少燃燒后的煙氣排放量，提高火焰溫度和降低排煙黑度。

4　影響鍋爐效率的其他因素及解決方法

4.1鍋爐積灰結焦

鍋爐積灰結焦將嚴重降低熱效率，因此要根據鍋爐積灰的情況定期及時清理積灰結焦，可用吹灰器，也可以利用激波發生技術，震蕩、撞擊和沖刷鍋爐過熱器、空氣預熱器、省煤器表面的積灰結焦，使其破碎脫落，這種技術吹灰徹底、不留死角，清灰效果好。

4.2減少鍋爐受熱面上的水垢

鍋爐受熱面上的水垢導熱能力很小，一般水垢的導熱系數是鋼的30～50分之一，因而只要在鍋爐受熱面上形成薄薄的一層，即會使管壁溫度急劇增加，而將受熱面管子燒壞，嚴重時會引起爆管，爆炸事故。同時在結水垢后，由于傳熱系數降低，將使鍋爐效率降低，使燃料消耗量增加，一般在鍋爐受熱面內壁產生1mm厚的水垢，將使燃料消耗量增加2～3%左右，所以，鍋爐水處理十分重要。水處理可用全自動鈉離子交換器、磁化法水處理技術等，有效防止在鍋爐受熱面上結垢。

4.3給煤裝置改造

我國的層燃鍋爐都是燃燒原煤，其中占多數的是正轉鏈條爐排鍋爐，原有的斗式給煤裝置，使塊、末煤混合堆實在爐排上，阻礙鍋爐進風，影響燃燒。將斗式給煤改造成分層給煤，使用重力篩選器將原煤中塊、末煤自下而上松散地分布在爐排上，有利于進風，改善燃燒狀況，提高煤炭的燃燒率，減少灰渣含碳量，可獲得5%～20%的節煤率，節能效果視改前爐況而異，爐況越差，效果越好。

4.4鍋爐輔機節能改造

燃煤鍋爐的主要輔機——鼓風機和引風機的運行參數與鍋爐的熱效率和耗能量直接相關，用適當的調速技術，按照鍋爐的負荷需要調節鼓、引風量，維持鍋爐運行在最佳狀況，一方面可以節約鍋爐燃煤，又 可以節約風機的耗電，節能效果是很好的。

5　結束語

上述對鍋爐缺陷分析，提出的各項內容實施改造后，均可較大幅度地減少煤炭燃料的消耗，提高了鍋爐效率，進而可大幅度地減少溫室氣體CO2的排放量，有利于緩解全球氣候變暖，同時也減少酸雨氣體SO2和總懸浮顆粒物的排放量，有益于改善地區的生態環境，達到節能減排的目的。

（編輯：鐘 媛）

Current use situation of industrial boilers and measures for energy saving and emission reduction

Li Xiaofeng

（Harbin Second Boiler Factory，Harbin 150056，China）

Based on the mention of the present use situation of industrial boilers， the factors which affect the effciency of coalfred boilers are analyzed and the specifc solutions are put forward，and it provides reference for coal fred boiler enterprises，energy management and environmental protection departments.

industrial boiler； thermal effciency of coal combustion； global warming； environmental pollution； energy saving and emission reduction

TK229.6

B

1672-4852（2016）01-0034-03

2015-12-15.

李曉峰（1957-），男，助理工程師.