工業鍋爐運行與煙氣治理的節能減排措施探討

黃娜

摘?要：為了優化工業鍋爐的節能環保性能，應該在設備運行及煙氣治理過程中，貫徹節能減排措施，優選煤炭品種，調節燃煤含水量，優化鍋爐燃煤技術，改善鍋爐內部燃燒條件，嚴格控制煙氣含氧量及爐膛負壓，應用煙氣余熱回收技術，采取科學合理的節電節水措施。

關鍵詞：工業鍋爐;運行;煙氣治理;節能減排措施

鍋爐是工業生產中極為關鍵的一種能量轉換設備，利用燃料等能源產生熱能，將水加熱成熱水或蒸汽，為火力發電提供熱能、機械能或電能，其種類繁多，常見的有蒸汽鍋爐、采暖熱水鍋爐、自備熱電聯產鍋爐、特種用途鍋爐和余熱鍋爐等[1]。當前，大部分工業鍋爐仍然使用煤炭作為原材料，燃煤過程中會產生較多的污染物質，比如說二氧化碳、硫化物、氮氧化物、煤灰、重金屬污染物等，需經過煙氣治理后再排放。在綠色工業發展過程中，為了節約工業生產成本，優化工業鍋爐的生態性能，應該在鍋爐運行及煙氣治理的過程中，實施節能減排措施。

1 工業鍋爐運行與煙氣治理現狀分析

工業鍋爐的主要職能為供應熱水，在這種情況下，大部分鍋爐長期處于低負荷運行狀態。在進行工業鍋爐設計時，基于工業發展需求，鍋爐容量設計得比較大，超過用戶實際需求，再加上鍋爐使用時，其負荷是不穩定的，會隨著用量、用氣量在一定范圍內上下波動，大部分時間都處于低負荷運行狀態。據調查，我國工業鍋爐平均負荷量于處于50%至70%區間，實際運行效率顯著低于定額效率，能源浪費現象嚴重。除此之外，工業鍋爐造成了嚴重的環境污染，排出的煙氣中含有大量粉塵顆粒、二氧化硫、氮氧化合物等，雖然說國家在工業鍋爐煙氣治理上，發布了一系列政策與規定，但鍋爐污染排放物超標現象仍然屢屢發生。

可以說，當前我國工業鍋爐運行中的能源浪費現象較為嚴重，煙氣治理現狀不容樂觀。而上述現象的形成，與以下因素脫不了干系：①燃煤質量。我國工業鍋爐主要使用了煙煤和無煙煤兩類燃料，不同地區燃煤質量存在差異，但是鍋爐受到面積、樣式及排風裝置等因素的限制，對于燃煤的適應性比較差，如若所選用的燃煤不符合鍋爐運行要求，將導致煤炭燃燒不充分，利用率低，污染物排放量增加。②燃燒設備。隨著工業鍋爐種類的增加，其設計方案不斷更新，但大部分廠家關注的焦點在于鍋爐本體，忽略了燃燒裝置，其設計不夠精細合理，甚至部分燃燒裝置還存在質量問題，加熱后發生變形、斷裂等不良事件，導致灰渣中碳含量上升，影響到鍋爐工作效率。③操作人員素質偏低。工業鍋爐操作人員大多學歷層次偏低，沒有接受過專業培訓，未掌握工業鍋爐運行的相關知識及技術，導致在工作過程中，常出現不當操作，影響到鍋爐效能的發揮[2]。

2 工業鍋爐運行與煙氣治理的節能減排措施分析

2.1 優選煤炭品種

當前，大部分企業對于工業鍋爐煤種的選擇都缺乏足夠的重視，這導致鍋爐運行時能源消耗大，熱損失大，環境污染嚴重，經濟效益和生態效益均較差。煤炭燃燒會產生大量有毒氣體與可吸入顆粒物，煤種品質越差，危害越大，甚至可能引發生產事故，所以，企業在選擇工業鍋爐煤種時，應綜合考慮成本、環保、燃煤與鍋爐適應性等情況，選擇合適的煤炭品種。研究表明，如若工業鍋爐選用干燥基全硫低于0.6%，且收到基低位發熱量位于5000至5700kCal的燃煤，鍋爐燃燒效率可顯著提高，污染物排放初始濃度顯著下降，節能減排效果優良。

以SZL20-1.57-AII燃煤鍋爐為例，可選用煙煤，這種燃煤各項參數優良，干燥無灰基揮發分、收到基灰分、收到基全水分、干燥基全硫、收到基低位發熱量分別為36.57%、726%、15.6%、0.36%、5063kCal[3]。而且，如若在燃煤中加入適量的水，能夠促進碎煤屑的粘結，從而改善燃燒過程中漏煤、飛灰等情況，提升燃煤效率，但應嚴格控制加水量，否則燃煤含水量過高，入爐后水分蒸發需吸收大量熱量，增加能耗，而且水分過大可能影響煤炭的燃燒，影響供能。

2.2 優化鍋爐燃燒技術

要想降低工業鍋爐運行的能耗，減少污染物的排放，最關鍵的，就是創造良好的燃燒條件，讓燃煤能夠與空氣中的氧氣充分接觸，更為迅速完全地燃燒。為了實現這一目標，企業應采取合理措施，比如說優化爐拱、燃燒室結構設計，改善鍋爐內部燃燒條件，提升爐膛溫度，改善爐排及配風方案，配置二次風機，讓燃煤與空氣充分混合，優化爐內溫度場分布，從而擴大鍋爐燃燒范圍，延長煙氣在爐膛內的停留時間。

為了提升燃煤的利用率，應該精確控制煤炭燃燒過程中煙氣的含氧量。判斷燃煤是否充分燃燒的兩個因素，分別是煙氣成分和煙氣溫度，如若煙氣中含有大量氧氣、一氧化碳、二氧化碳，代表燃煤燃燒不充分，排煙熱損失較大，爐膛溫度也會比較低，煙氣溫度較高，說明其熱能未得到充分利用，能源浪費嚴重。在工業鍋爐中，燃煤鍋爐、燃油鍋爐以及燃氣鍋爐的基準氧含量分別為9%和3.5%，嚴格控制煙氣含氧量，能夠減少氮氧化物的生成，降低排煙損失。爐膛內的含氧量會影響到原始氮氧化物，含氧量越高，那么原始氮氧化物含量也會越高，所以應該讓燃煤保持低氧燃燒狀態，同時，在氮氧化物含量突然改變時，增加氨水溶液用量，以防煙氣中氮氧化物超標。為了實現對于煙氣含氧量的精確控制，可以應用氧化鋯測氧儀，測定爐膛出口煙氣含氧量，然后計算出空氣系數，得出最佳風煤配比。而且，工業鍋爐的煙氣溫度是比較高的，比蒸汽型燃氣鍋爐的排煙溫度可達200℃至250℃，熱水型燃氣鍋爐的排煙溫度可達15℃至180℃，如果能夠將煙氣余熱回收利用，能夠進一步降低能耗。當前，在工業鍋爐中，可用的煙氣余熱回收技術設備有以下兩種：①換熱器。常見的有間接接觸式余熱回收換熱器和直接接觸式余熱回收換熱器，前者通過壁面分開空間中獨立流動的冷熱介質來進行換熱，后者以傳熱遞質直接接觸的方式回收熱量。②熱泵。將供熱回水溫度控制在55℃至65℃之間，便可利用熱泵回收煙氣冷凝余熱，通常，0.01MW至10MW的鍋爐可選電壓縮式熱泵，與煙氣冷凝余熱回收裝置結合應用[4]。