試論工業鍋爐節能技術及應用

王欣悅(內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司,內蒙古包頭 014080)

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試論工業鍋爐節能技術及應用

王欣悅
(內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司,內蒙古包頭 014080)

【摘 要】隨著我國工業的發展，工業鍋爐的的應用逐漸廣泛，但當前大部分工業鍋爐的運行效率較低，這就極大程度造成了能源的浪費，本文簡要分析了我國當前工業鍋爐能源應用中存在的主要問題，并分析了其原因，提出了幾條相應的改進措施來加強工業節能技術的應用，旨在提升工業鍋爐的運行效率，為能源節約做出貢獻。

【關鍵詞】工業鍋爐 節能技術 應用

能源是人類賴以生存的基礎，節約能源是人類必須長期堅持的一項重要任務，太陽能、地熱能等可再生能源不斷發展，但其還不能夠大規模的開發和利用，人類當前主要的能源還是來自于化石燃料的燃燒，工業鍋爐的主要燃料為煤，但我國工業鍋爐的運行效率普遍較低，大部分工業鍋爐的實際運行效率為65%，因此加強對工業鍋爐節能技術的應用以提高運行效率、節約能源、減少排放污染至關重要。

1 當前我國工業鍋爐在利用能源方面的主要問題研究

隨著工業的快速發展，我國對工業鍋爐的使用越來越多，但就目前來看，我國大部分的鍋爐設計制造過于注重鍋爐的的本體以及鍋爐主機，對于一些對能源消耗起決定性作用的燃燒設備、配套輔機和附件等重視程度不夠，此外由于對鍋爐節能的不重視還出現了低負荷運行、燃煤質量多變、控制簡單等問題，這些問題都會導致我國工業鍋爐的運行效率降低，造成了資源浪費的現象，這不符合節約能源走可持續發展道路的原則。

1.1 運行負荷較低

“大馬拉小車”的鍋爐使用現象比較嚴重，受經濟危機的影響，許多工業企業日常的生產任務降低，這就造成了運行負荷較低，有的企業運行負荷甚至不到50%，出現這種情況的原因是企業在鍋爐設計的時候高估了自身的生產力，同時留有了比較大的余地，但在工業鍋爐實際運行過程中往往不會經常處于最佳運行負荷，致使運行效率降低[1]。

1.2 煤質多變不穩定

當前我國工業鍋爐主要采用的是層燃燃燒的方式，燃煤的品質、顆粒度等對鍋爐的運行效率以及污染物的排放有著十分大的影響，但是我國對企業的供煤主要是原煤，這種原煤是未經過篩選的，還有許多供應商為了更高的利益將原煤與其他種類的煤混合起來賣給企業，這就造成了燃煤質量下降，種類多樣的問題，這種復合的燃煤熱值會遠低于工業鍋爐的設計熱值，致使工業鍋爐出現動力不足、燃燒不全等現象，從而造成了其運行效率下降，此外排放的煙氣成分更為復雜，對環境造成了較大的影響。

1.3 鍋爐設計以及質量不過關

受制造體系以及設計水平的影響，我國工業鍋爐產品的設計水平還有待提高，產品質量還有待加強，當前我國工業鍋爐的設計主要注重的是爐型以及受熱面的本體，對于燃燒設備等的設計研究并不完善，致使其設計深度以及設計水平長期處于停滯不前的狀態，我國大多鍋爐制造企業的規模比較小，制造設備以及工藝水平還比較落后，以鏈條爐排為例，當前大部分中小型鍋爐的爐排結構在設計上沒有什么創新，經常出現漏煤、漏風等現象，這些問題都會影響鍋爐的正常穩定的工作，從而導致了能源的浪費。

1.4 鍋爐控制問題

我國工業企業鍋爐運行的環境普遍較差，運行中配備的各項參數指標的檢測儀表較少同時缺乏有效的監控手段，這些原因造成了鍋爐控制水平的低下，從而不能顯示鍋爐實際的運行狀況，許多企業的鍋爐操作人員仍然按照自己的經驗進行操作，沒有一個統一的操作規范，在這樣的狀態下一旦鍋爐運行中出現問題，并不能有效的進行調整，不能保證鍋爐的最佳運行狀態，從而造成了能源的浪費，嚴重時可能會導致安全事故的發生，威脅操作人員的人身安全。

2 當前主要的鍋爐節能技術應用

當前的鍋爐節能技術主要可以分為兩類，一種是熱能轉換過程中的節能技術，一種是熱能利用中的節能技術，熱能轉換指的是燃煤燃燒由化學能轉為熱能的過程，其中涉及到燃燒的設備和相關技術，熱能利用是產出的熱量被有效傳遞并被工質利用產生熱氣熱水的過程，其中涉及到傳熱材料以及相關工藝技術。

2.1 爐拱的改造技術

傳統的爐拱設計由前拱和后拱組成，前拱呈拱面，高而短，后拱單調、上傾、短而高，這種爐拱設計下的前后煙氣以及相鄰的煙氣能夠各自成屏柱狀上升，互相之間不產生干涉，這就導致了爐膛的前部溫度較高，而新燃煤燃燒困難的現象，燃燒并不完全，不利于節約能源，所以應當對利用相應技術改造爐拱。可以將傳統的前拱降低并適當延伸拱長度，形成一個人字形的前拱，安裝一個保護閘門避免其直接暴露于輻射之中，這樣就不會因為劇烈的高溫而出現燒毀，能夠充分使得前拱升溫引燃新煤[2]。除此之外，后拱也應當做相應的改進，應改為長度較長、高度降低下傾式的人字形后拱，同時應當增設帶鏡邊的出口，這樣一來就能夠有效輸送高溫煙氣到前拱中，從而形成漩渦保持熱量，促使前拱升溫。這種改進方式稱為雙人字形爐拱技術，能夠組織引導高溫煙氣流動，對煙氣混合、充分燃燒有著重要的作用，從而有效的節約了能源。

2.2 分層燃燒技術

分層燃燒技術對于工業鍋爐節約能源的作用主要體現在以下四個方面：①給煤技術：分成燃燒技術能夠用到均勻的給煤技術，傳統燃燒中，會出現煤倉顆粒不均導致爐排上每層橫斷面的顆粒不均現象，從而影響了燃燒效率，給煤技術能夠有效解決這個問題；②良好的通風：充足的空氣是保證燃煤燃燒完全的重要因素，分層燃燒技術能夠使每層按照顆粒大小均勻排列，使得各個斷面的分層顆粒相一致，從而實現了良好通風，促進燃燒；③分層燃燒技術下，上層小顆粒能夠在火床上實現跳躍式的半沸騰燃燒，提高了燃燒效率；④懸浮燃燒：一些細小的煤粉能夠在火床上方懸浮燃燒，促進了燃煤利用率。綜上四點，分層燃燒技術能夠讓燃煤根據顆粒大小的不同分層燃燒，提高了燃燒效率，有效節約了能源。

2.3 煤粉復合燃燒技術

將鏈條爐排和煤粉這兩種燃燒方式互相結合的燃燒技術就稱為煤粉復合燃燒技術，具體的燃燒過程分為兩個：①爐排燃燒：爐排燃燒的主要原理是鏈條爐排的不斷循環轉動，在其轉動的過程中，燃煤會被帶進爐排內，實現循環式的前后移動，燃煤在循環的過程中依次進行了預熱、干餾、燃燒、燃盡以及排除爐渣的過程；②煤粉燃燒：燃煤能夠通過給煤機調整給煤量，給煤機能夠根據具體的工業鍋爐工作負荷判斷用煤多少，實現了合理均勻的給煤。燃煤經過磨煤機磨成粉末，之后通過一次風噴入到鍋爐內。在這兩個過程中，爐排和煤粉使用同一臺鼓風機，在經過預熱之后，吸入的空氣分成兩路，一路為爐排送風，一路作為二次風供給燃燒器。煤粉復合燃燒技術中，煤粉的燃燒提升了爐膛溫度，有效點燃了不易燃燒的燃煤，促進了工業鍋爐對煤質多變的適應性。

2.4 煙氣余熱利用技術

在工業鍋爐工作的過程中，由煙氣排放損失的熱量是非常大的，一般來說煙氣排放的溫度都要比工藝需要加溫溫度高出50℃，能量的損耗程度可見一斑。

煙氣余熱利用技術是在排煙管道上增設一臺熱管蒸汽發生器，這樣能夠有效的降低煙氣溫度，從而減少了熱量的流失，減少了能源的浪費，一般能夠將煙氣排放的溫度降低到160℃。煙氣余熱利用技術已經被被廣泛的應用，據相關研究計算表明，500萬kcal的熱載體油爐大約每小時能夠產生1t0.5MP的蒸汽[3]。

2.5 冷凝水回收技術

在傳統的工業鍋爐中，蒸汽加熱之后生成的冷凝水往往會被直接排掉，而鍋爐在運行的過程中又是需要用水的，正常運行狀態下的冷凝水近乎純凈蒸餾水，完全可以作為鍋爐用水，同時冷凝水中具有部分熱能，這對能源的節約有著積極的意義。冷凝水回收分為兩種方式：①開式回收：這種冷凝水回收方式沿用時間較長，在其回收管路的一端是敞開式的，面向大氣，其優點是設備簡單、操作方便、成本較低，但回收的冷凝水中的能量較少；②閉式回收：這種冷凝水的回收方式是封閉的，其以噴射技術為主要原理，避免了高溫冷凝水導致水泵氣蝕，同時由于不向大氣敞開，其回收的水質較好，且減少了大氣蒸發吸熱，其中蘊含的能量也較多，能夠有效的節約能源。因此，從長遠考慮來看，應當使用閉合式的冷凝水回收技術。

2.6 配風節能技術

當前我國許多工廠為了將來擴大規模，選用比自己當前生產力大的型號的鍋爐以及風機，有的鍋爐使用過程中甚至沒有達到其額定出力的三成，風機風量的調節由擋風門來完成，這種風機風量的調節方式并不科學，調節幅度有限且受到爐排和脫硫裝置的制約，致使工業鍋爐在運行的過程中空氣過量嚴重，增加了排煙，導致了熱量的流失，降低了能源利用率。采用風機變頻技術能夠保證空氣過量系數在1.5-2.0范圍內，有效減少了排煙損失，提升了工業鍋爐的運行效率，此外，還可以選用壓力小、流量小的小型風機。

3 結語

利用合理的工業鍋爐節能技術對提升鍋爐效率，有效節約能源至關重要，因此鍋爐研究設計人員應當充分了解當前工業鍋爐運行中的問題，根據當前我國工業鍋爐使用的特點，在不影響正常生產工作的情況下，多多采用工業鍋爐節能技術，節約能源是人類永恒不變的主題，除研究設計人員外，企業工作者也應當學會合理使用工業鍋爐，提升鍋爐運行效率。

參考文獻:

[1]陳曉,陳萬松,崔勇.工業鍋爐節能技術應用及推廣[J].江蘇現代計量,2010,05:12-14.

[2]嚴禎榮,羅曉明,時貴玉,王迪.燃煤粉工業鍋爐的發展前景及節能減排技術創新[J].節能技術,2010,01:65-69+71.

[3]劉堯祥.試論余熱鍋爐節能技術改造的應用及經濟效益[J].科技與企業,2013,11:123.