工业燃煤锅炉运行现状及节能改造研究

2013-11-16邱欣

中国新技术新产品 2013年19期

邱欣

（广东省潮州市特种设备检验所，广东潮州 521000）

随着我国经济的持续发展，工业化进入了高速发展的时期。因此，工业的发展对能源的需求量急剧增加，经济发展与能源相对不足的矛盾也日趋尖锐。工业燃煤锅炉是高耗能特种设备，据工业普查统计，工业燃煤锅炉年耗煤炭占煤炭总产量的四分之一左右，且在用工业燃煤锅炉多为使用年限较长的老旧锅炉，效率低、安全隐患多、污染重，工业燃煤锅炉的实际运行热效率仅为60%～65%，与设计效率有较大差距。由此看来，工业燃煤锅炉的节能潜力巨大，因此，进行节能改造势在必行。

1 概况

某工业燃煤锅炉，型号为SZL7－1.0/95/70－AⅡ热水采暖锅炉，属于双锅筒纵置式链条炉排热水锅炉，结构如图1所示。主要参数如表1所示。

按此参数进行设计计算的锅炉热效率η=81.47%，燃煤消耗量B=1462kg/h（燃煤低位发热值22175kJ/kg，下同）。与常规设定值相差很大，按此温度计算出的锅炉实际热效率η=79.39%，燃煤消耗量B=1500kg/h，热效率低于理论计算值2.08个百分点，不但达不到理论设计值，而且也达不到TSGG0002－2010《锅炉节能技术监督管理规程》规定的81%的限定值。在锅炉实际使用过程中，由于进入炉膛的冷空气温度低，导致炉膛温度偏低，燃烧效果不佳，锅炉无法正常使用。

图1 热水采暖锅炉结构图

表1 热水采暖锅炉参数表

2 改造方案

2.1 方案确定

2 010年，我国各省市特种设备检测行业对我国现有层燃锅炉运行热效率在全国范围内进行全面现场测试，测试结果表明:工业锅炉主要热损失为排烟和固体未完全燃烧热损失，其中排烟温度在85.21℃～289.5℃间变动，固体完全燃烧热损失在3.32%～29.69%间变动，因此排烟热损失和固体未完全燃烧热损失节能潜力巨大。根据以上数据，笔者有针对性地提出采取从提高冷空气温度入手，利用锅炉尾部烟气的热量加热燃料燃烧所需空气以提高锅炉效率的方案，即在省煤器下部加装空气预热器来提高进入炉排下方冷空气温度的方法解决存在的问题。这样即不用变动锅炉本体结构来增加受热面，又不会由于对本体改动产生成本大幅提高，生产周期长，设计存在不确定性等问题。经多方研究、计算论证，认为方案可行。

2.2 空气预热器的原理和结构

空气预热器是利用烟气余热提高进入炉膛的空气温度的设备，其工作原理是:受热面一侧通过烟气，另一侧通过空气，进行热交热，使空气加热提高温度；烟气排烟温度下降，提高烟气余热的利用程度。

2.3 空气预热器起到的作用

（1）改善并强化燃烧当经过预热器后的热空气进入炉内后，加速了燃料的干燥、着火和燃烧过程，保证炉内稳定燃烧，起到改善、强化燃烧的作用。

图2 空气预热器的结构及布置

（2）强化传热由于炉内燃烧得到改善和强化，加上进入炉内的热风温度提高，炉内平均温度水平也有提高，从而可强化炉内辐射传热。

（3）减小炉内损失，降低排烟温度，提高锅炉热效率。由于炉内燃烧稳定，辐射热交换的强化，可以降低化学不完全燃烧损失；另一方面，空气预热器利用烟气余热，进一步降低了排烟损失，因此提高了锅炉热效率。根据经验，当空气在预热器中温度升高1.5℃时，排烟温度可降低1℃。在锅炉烟道中安装空气预热器后，如果能将空气预热50℃～60℃，就可以降低排烟温度30℃～40℃，可将锅炉热效率提高2%～3%，可节约燃料3%～4%。

（4）热空气可以作为燃料的干燥剂。对于层燃炉，有热空气，可以使用水分和灰分较高的燃料。

2.4 空气预热器的结构及布置方案

空气预热器有板式、回旋和管式空气预热器三种。本方案采用板式空气预热器，具体布置见图2所示。

因原设计省煤器下烟室主要作用是支撑省煤器，同时集灰、清灰。内部空间尺寸 :1430mm×1200mm×1300mm，可将省煤器下烟室采用加装板片的方式改造为板片式空气预热器。经计算可布置66.8m2受热面。空气预热器用3mm的钢板制成，将钢板焊制成长方形的盒子，将若干盒子拼成一组。烟气由上向下流动，经盒子外侧，空气则横向流过盒子的内侧与烟气相交，使烟气与空气形成逆向流动。具体是，从鼓风机出来的冷空气先进入省煤器下烟室，经省煤器出口151℃的烟气加热后，其温度由－18℃提高至34.9℃，再由锅炉两侧左右风道进入炉排下部。在4个指标上都有较高的权重值。另外该方案对于其它指标的权重发生变化时，也不是很敏感。