淺談在用燃煤工業鍋爐節能環保現狀及治理措施

摘 要：鍋爐普遍存在于我們的生活和工作中，鍋爐的節能環保工作是我們國家很關注的一個問題，在此期間，國家大力推廣燃煤鍋爐改造，使其滿足節能環保的要求。但在這期間，有些單位還是缺乏節能環保的意識，本文就節能環保的現狀、存在的問題以及治理措施做簡要分析，并提出相應問題的措施，為鍋爐設計以及鍋爐運行提供參考。

關鍵詞：鍋爐；節能；環保；現狀；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.069

1 前言

鍋爐，是指利用各種燃料、電或者其他能源，將所盛裝的液體加熱到一定的參數，并通過對外輸出介質的形式提供熱能的設備[1]。

我國燃煤工業鍋爐的型號很多，有SZL、SHL、DZL、SZS等多種爐型，其中每一種型號的鍋爐都有各自的優缺點，雖然在設計上每一種鍋爐的熱效率都滿足國家標準規定的最低值要求，但是在使用中就不盡其然了。其中主要問題還是使用單位在管理方面的欠缺以及鍋爐運行人員對某些細節的忽視，導致燃煤鍋爐在運行中不能達到設計要求的效率，浪費燃料，污染環境。

2 燃煤工業鍋爐節能環保的現狀

目前我國工業鍋爐的制造業技術隨著國民經濟的發展也取得了很好的成績，主要表現在工業鍋爐行業標準不斷完善，設計制造業技術水平也在不斷提高，且產品的種類日益增加。但是，目前工業鍋爐行業在發展過程中，還存在著能源利用率低、環境污染嚴重的問題。據統計，截至2015年底，我國鍋爐總數達57.92萬臺[2]，其中工業鍋爐約57 萬臺，以燃煤鍋爐為主。鍋爐耗煤約24.8億t標煤，其中工業鍋爐年耗煤量達7.2億t標煤，約占我國能源消費總量的20%[3]。燃煤工業鍋爐污染物排放是重要污染源，年排放煙塵、二氧化硫、氮氧化物分別占全國排放總量的33%、27%、9%[4]。

燃煤工業鍋爐量大面廣，單臺鍋爐容量比較小，運行中使用熱效率不高，安裝污染控制系統的運行成本比較高。就目前情況來看，真正安裝減排系統的鍋爐相對較少，為了加強燃煤工業鍋爐節能環保，需加強推廣應用。

工業燃煤鍋爐中，10 t/h及以下的約41萬臺，76萬蒸噸約占燃煤工業鍋爐總數量90% 和總容量的43%，平均熱效率為67%；20 t/h及以下的約45萬臺，123萬蒸噸，約占燃煤工業鍋爐總數量97%和總容量的70%，平均熱效率為68%。由此可以看出，我國燃煤工業鍋爐在2013 年之前以小型化為主，平均容量較小，技術裝備水平較差，熱效率較低[5]。

“十二五”期間，隨著我國節能減排、可再生能源利用、“煤改氣”等政策的推行，工業鍋爐的產品結構、燃燒方式也發生了不同程度的變化，生物質鍋爐、余熱鍋爐、燃油氣鍋爐等得到了較快發展。2013年開始，為了改善大氣環境，控制污染物排放量，國家發布了《大氣污染防治行動計劃》，把燃煤工業鍋爐的節能環保作為重要內容，提出淘汰10t/h以下的燃煤鍋爐，其余燃煤鍋爐加裝脫硫脫硝裝置，降低大氣污染物的排放量，以減輕環境的污染。2016年11月質檢總局對《鍋爐節能技術監督管理規程》（TSG G0002-2010）的部分內容進行了修改，修改的主要內容就是提高了工業鍋爐的熱效率，主要目的就是節約燃料。

3 存在的問題

3.1 鍋爐設備落后老舊

現如今，很多鍋爐使用單位都面臨設備老舊，自動化水平低，設計燃料與使用燃料不匹配等問題。在使用過程中未能按要求布置尾部煙氣處理措施，燃煤鍋爐一般使用負壓燃燒技術，但是由于鍋爐運行人員水平低，在操作過程中不注意，使得鍋爐漏風嚴重，再加上燃料燃燒不充分，這樣一來就導致了鍋爐熱效率低，浪費能源，而且對環境污染也十分嚴重。

3.2 制造廠家水平層次不齊

鍋爐生產廠家眾多，有些規模較小，技術水平低下，雖然他們設計制造的鍋爐在設計文件技術鑒定的時候都是滿足要求的，但是在使用過程中有些還是會暴露出一些問題，比如燃料燃燒與爐型不符，運行效率不能滿足設計效率等一系列問題。

3.3 運行管理水平低

目前，鍋爐使用單位對鍋爐運行人員培訓不重視，致使運行人員水平層次不齊，節能環保的技能欠缺、意識淡薄。運行管理水平在很大程度上決定著鍋爐的效率和是否節約能源，是否使鍋爐排放的煙氣達標。

3.4 排放物處理不當

部分企業和使用單位為了提高自身的經濟利益，減少投入成本，未對尾部煙氣加裝環保處理措施，污水未經過處理就直接排放，有意忽視污染物的直接排放對我們生存的環境和大自然所帶來的危害。

4 治理措施

4.1 更新改造不能滿足節能環保要求的鍋爐

對于不能滿足節能環保要求的鍋爐進行更換或者改造，對于鏈條爐排鍋爐，合理布置前后拱，使其發揮應有的作用，保證燃料在爐膛里充分燃燒。拱主要分為前拱和后拱，前拱位于爐排前部，主要起引燃作用，吸收來自火焰和煙氣的輻射熱，并輻射到新煤上，使其盡快升溫、點燃。后拱則位于爐排后部，主要作用有三點：引流、混合、保溫燃燒。

采用分區送風技術，如圖1所示煤從煤斗進入爐膛后，隨著爐排由前向后緩慢移動。煤的燃燒主要分三個過程，在爐排的前部，是新煤的準備燃燒區，主要進行煤的預熱和干燥，然后是揮發分析出著火。在爐排中部，是焦炭燃燒區，該區溫度很高，同時進行著氧化和還原反應過程，放出大量熱量。在爐排后部，是灰渣燃盡區，主要是灰渣中剩余的碳的繼續燃燒。

在燃燒準備區和燃盡區由于是揮發分析出和焦碳燃燒區，這兩個過程都不需要過多空氣，而在焦炭燃燒區，由于是主要的燃燒階段，則必須保證有足夠的氧氣，如果不分區送風，則會出現在爐膛前后兩端空氣過剩 ，在中部不足的現象，燃盡率在85%左右，這樣就會浪費燃料。因此選用合理的送風技術，有助于燃料的燃燒，也有助于減少煙氣量，降低熱損失。

4.2 加強鍋爐的運行管理

企業應當對鍋爐運行和管理人員加強培訓，提高相應的專業水平，使其懂得鍋爐節能環保的重要性，管理人員應該合理安排，不定時檢查鍋爐運行情況，保證鍋爐盡可能在設計參數和設計燃料下運行。現就鍋爐運行中主要的熱損失及處理辦法做如下分析：

燃煤工業鍋爐在運行中主要的熱損失有：排煙熱損失q2、固體不完全燃燒熱損失q4、散熱損失q5等。

（1）降低排煙熱損失q2。鍋爐排煙熱損失的計算公式如下：

式中：、—計算系數；

—排煙處過量空氣系數；

—排煙溫度（℃）；

—入爐冷空氣溫度（℃）。

根據公式可以看出影響排煙熱損失的主要原因有排煙處過量空氣系數、排煙溫度、冷空氣溫度，下邊根據公式作簡要分析：

1）控制鍋爐漏風量。燃煤鍋爐一般采用負壓燃燒，如果在運行過程中鍋爐設計的觀察孔、關火孔及煙道出現漏風的現象，這樣就會影響鍋爐正常燃燒，增加煙氣量，使得排煙熱損失增加。因此，在鍋爐運行中，運行人員要及時觀察是否出現漏風現象，第一時間處理。

2）控制鍋爐排煙溫度。鍋爐排煙溫度高低是反映鍋爐設計、運行狀況及設備良好水平的一個綜合性參數。鍋爐運行中，由于運行人員操作不當引起排煙溫度升高或煙氣量增大，都會增大排煙熱損失，降低鍋爐熱效率。運行中降低排煙熱損失可以從防止受熱面結渣和積灰來考慮。如果鍋爐受熱面積灰和結渣，由于灰垢的傳熱系數很小，這樣一來就會是鍋爐的吸熱量減小。同樣大的鍋爐受熱面積，如果結渣和積灰，傳給工質的熱量將大幅度減少，會提高爐內和各段煙溫，從而使排煙溫度升高。運行中，合理調整風、粉配合，調整煤層厚度和爐排速度，調整風速和風率，防止爐膛局部溫度過高，均可有效地防止受熱面結渣。在鍋爐運行中應對受熱面定期進行吹灰、除渣。

3）控制冷空氣溫度。鍋爐運行中，如果冷空氣溫度高于設計值，將會減少空氣預熱器的傳熱溫差，使傳熱量減小，排煙溫度升高。當冷空氣溫度升高較多時，空氣預熱器出口風溫也會有所升高，這樣一來，雖然可以提高爐內理論燃燒溫度水平，燃燒的經濟效果有所提高，但也會使排煙溫度升高，所以，在運行中應該選擇合理的冷空氣溫度，不能隨意提高冷空氣溫度。

4）選擇合理的入爐風量。在滿足正常燃燒的前提下，應盡量減少入爐的過剩空氣量。過量空氣系數過大，既不利于鍋爐正常燃燒，也會增加排煙量，從而使鍋爐熱效率下降。在鍋爐運行中，應該按要求裝氧量表和風量表，以便正確監視和分析入爐風量的多少。

（2）降低固體不完全燃燒熱損失q4。固體不完全燃燒熱損失計算公式如下：

式中：—收到基灰分（%）；

—收到基低位發熱量（KJ/kg）；

、、—分別為飛灰、漏煤、爐渣含灰量占入爐煤總灰量的質量分數（%）；

、、—分別為飛灰、漏煤、爐渣可燃物含量（%）。

根據公式可知：鏈條爐的機械（固體）不完全燃燒熱損失由三部分組成：因爐排漏煤造成的q4損失；因飛灰中含有未燃盡的焦炭造成的q4損失；因煤渣中含有未燃盡的焦炭所造成的q4損失。鏈條爐的飛灰中有部分顆粒較大，在爐膛停留的有限時間內難于完全燃盡。當煤的灰分較高，特別是灰分的熔點較低時，熔化的灰分將未燃盡的焦炭包圍起來，焦炭難于與空氣接觸，使煤渣中可燃物的含量明顯增大。因此，鏈條爐的機械不完全燃燒熱損失q4較高。根據不同煤種，鏈條爐的q4約為6% ～15%。因此，降低固體不完全燃燒熱損失q4的主要辦法就是根據不同燃料特性和鍋爐結構，合理布置受熱面，使得鍋爐能夠安全、穩定、高效燃燒，選擇適合燃料燃燒的爐排，減少因漏煤、未燃盡的焦炭造成的q4損失。

（3）降低散熱損失q5。當鍋爐運行時，爐墻、鋼架、管道和某些部件的溫度總是高于周圍空氣溫度，由于鍋爐向空氣散熱所形成的熱量損失占輸入熱量的百分率稱為散熱損失，用q5表示。影響散熱損失的主要因素就是爐墻外表面積和外表面溫度，爐墻外表面積一般根據爐型基本都是確定的，主要就是外表面溫度，因此要選擇一個合理的外表面溫度，一般情況下選取50℃，在運行過程中，爐墻或者煙道外表面保溫層有破損，應該及時處理，做好檢查工作，這樣鍋爐的散熱損失一般不會太大。

4.3 加快推動鍋爐安裝廢物清潔和煙氣處理裝置

現如今有些工廠和企業在使用鍋爐時，忽視了鍋爐產生的廢水、廢氣物直接排放對環境造成的影響，未按要求安裝相應的處理裝置。因此，應該加快推動未安裝處理裝置的工廠和企業及時安裝，同時各環保部門應該加強監管，嚴禁將未處理的廢水、廢氣物直接排放，從污染的源頭上解決問題，保證我們生活在一個空氣清新、水源干凈的環境中。

5 結束語

就目前形式來看，燃煤工業鍋爐可能仍將是我國的主導產品，隨著我國對能源供應結構政策的變化以及對環保要求的日益嚴格，今后一段時間采用清潔燃料的鍋爐和采用潔凈燃燒技術的鍋爐將會是主要的趨勢。

參考文獻：

[1]國家質量監督檢驗檢疫總局.特種設備目錄[J].2014年10月30日.

[2]國家質檢總局.全國特種設備安全狀況通報[R].北京：2016.

[3]中華人民共和國統計局.中國統計年鑒[R].北京：2016.

[4]燃煤鍋爐節能環保綜合提升工程實施方案[R].北京：2014.

[5]夏淑貌.燃煤工業鍋爐節能環保現狀及發展趨勢[J].煤炭加工與綜合利用，2017（10）：5-8.

作者簡介：豆永飛（1990-），男，甘肅慶陽人，學士，初級，從事鍋爐檢驗工作。