有机热载体锅炉节能改造及效益

贾津秋　唐学英

【摘 要】 有机载体锅炉的节能改造不仅绿色环保，还能够确保安全。本文主要分析了有机载体锅炉的节能改造中存在的问题，并提出其改造措施。

【关键词】 有机热载体；锅炉改造；节能

引言：

随着当今节能和环保愈来愈受到世界各国的重视，有机热载体（俗称导热油）作为一种优良的热传导介质，具有高温低压的传热性能，且热效率高、传热效果好、温度控制准确、运行成本低、节能等优点，现已广泛应用于石油输送、石油化工、合成纤维、合成树脂、纺织印染、食品加工、药物合成、建材、能源、交通等行业。就有机热载体锅炉而言，它本身就存在着能源消耗大、燃烧效率低以及排放的大气污染严重等相关问题，加之本身具有独特介质的原因，使得有机热载体锅炉的排烟温度过高，这样不仅浪费了能源资源，还经常引起排风机出现各种问题。对有机热载体锅炉进行节能改造不仅能够提高锅炉的热效率，还能减少污染物的排放量，对于节省能源资源和进行环境保护是十分重要的。

1、有机热载体锅炉节能改造背景

作为工业锅炉的一种，有机热载体炉运行中同样存在热损失偏大、运行热效率不高的问题，尤其对于燃煤的有机热载体锅炉，其热效率在65%左右。锅炉热效率低，究其原因主要是因为：

（1）由于有机热载体炉回程温度较高通常不设省煤器，锅炉烟气流程相对较短，锅炉尾部出口烟气温度可达250～300℃，形成较大的排烟热损失。当加热工艺要求热载体温度较高时，排烟温度甚至可达350℃。

（2）由于空气不充足，燃料与空气接触面积不够，导致燃料燃烧不充分。

（3）同传统锅炉一样，燃煤有机热载体炉会出现灰渣含碳量高、空气过量系数偏大等问题，相应固体不完全燃烧热损失q4和排烟热损失q2增加。

在当前能源资源紧张，节能减排形势日趋严峻的情况下，如何提高有机热载体炉热效率已引起锅炉研究机构、制造单位、用户及节能减排机构的重视。因此针对有机热载体锅炉的各项节能改造技术，主要包括燃烧系统改造、加装尾部余热利用设备、环保改造等技术也应运而生。这些节能技术的应用大大节省了煤、电耗量，减少了二氧化硫等污染物的排放，特别是高温烟气余热得到了有效利用，取得了良好的效果。但是改造技术不能盲目的应用，要根据锅炉自身的结构运行特点而制定。

2、相关改造带来的弊端

2.1改造不规范带来的安全隐患

目前，所谓的锅炉节能技术层出不穷，其中有一些是以牺牲锅炉安全运行为代价换取经济利益的，有一些技术未经过系统的论证和实践检验就加以宣传，如一些改进燃烧的方法，其有效性在一定程度上是以增大飞灰带出量为代价的，缺乏有效的清灰、除尘措施，最终却因积灰影响了传热效率，得不到应有的效果。有些锅炉改造队伍缺乏相关的技术及经验，盲目抄袭别人的改造成果，又缺乏一定的分析能力，结果搞成四不象，反而留下了安全隐患。有机热载体锅炉属于特种设备，一旦发生事故，后果极其严重，因此所有的改造都要慎之又慎。

2.2炉拱改造引起的超负荷

燃烧正转链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤种配置的，按照实际使用的煤种，适当改变炉拱的形状与位置，可以改善燃烧状况，提高燃烧效率，减少燃煤消耗。但如果单方面考虑提高燃烧效率，与锅炉实际运行状况相脱离，就会造成意想不到的后果，如目前使用的较多的节能型炉拱改造方案一般考虑燃烧低品质煤种，为了使煤燃烧得更加充分，采取了降低前拱压火高度、前延燃煤引火区，后拱以强化辐射和对流的方式，通过合理的拱形和尺寸，前后拱的最佳配合，可以使低品质煤种充分燃尽，从而达到节约能源的目的。但有的锅炉使用单位本来已经是满负荷运行，为了提高出力，通过节能型炉拱改造燃烧高品质煤种，大大强化了燃煤的前期燃烧，造成引火区太前、主燃区燃烧过猛，而原先设计的后拱燃尽功能却形同虚设，由于引火太前烧到煤闸门，燃烧区域集中在锅炉中前部，可能造成前部煤闸门烧损、前中部侧密封块烧损变形、炉排片烧损和炉床变形等情况。

2.3流阻增大造成的锅炉运行问题

在锅炉尾部烟道加装余热利用设备，除了余热设备自身的阻力外，还由于锅炉改造后锅炉房后部剩余空间减少，导致烟道出现了一些急转弯，乃至连续的急转弯，这就会大大增加烟气流阻。有机热载体锅炉由于其结构特点，受热面管束布置较为复杂，烟气比较容易在受热面中造成积灰，且缺乏足够有效的清灰措施，流阻增大后，引风机的吸力相对变小，进一步加剧了受热面积灰的程度，从而降低了炉内受热面的传热能力，使锅炉无法维持在满负荷下运行，只好增加投煤量，引起炉膛出口烟温进一步提高，使灰渣更容易粘结在受热面上，形成恶性循环，导致一系列锅炉恶性事故发生；同时，在高温烟气区，粘结在受热面上的灰渣会与管壁发生复杂的化学反应，形成高温腐蚀。积灰也会造成锅炉流道面积的减小，鼓引风配比不平衡造成锅炉正压燃烧，局部流速加快造成磨损的加剧等，这一系列的问题如果不加以解决，最终将会造成锅炉设备及承压部件的损坏，造成巨大的经济损失和安全事故。

3、节能改造措施

3.1增设空气预热器

（1）空气预热器的作用

随着节能减排的需要，现在很多工业锅炉采用了空气预热器，尤其配置在有机热载体锅炉系统中是一个十分有效的节能措施。空气预热器的作用有：降低排烟温度，提高锅炉热效率；改善燃料的着火条件和燃烧过程，降低炉内不完全燃烧热损失，进一步提高锅炉热效率。

（2）工艺流程

空气预热器回收排烟余热的工艺流程如图1所示。在有机热载体锅炉的排烟管道设置安装空气预热器，冷空气经空气预热器加热到180℃左右再进人到炉底送风人日，进人有機热载体锅炉的护膛内助燃。由于提高了空气温度，强化和促进燃烧，有利于燃料燃尽，减少了给煤量，达到了节能的目的。

图1 空气预热器工艺流程图

3.2尾部设热水器

（1）余热利用热水器的节能作用

在有机热载体锅炉尾部烟道加装热水器的节能作用与空气顶热器一样，都是为了充分利用烟气余热，降低排烟温度，提高锅炉热效率。同时，经烟气加热后的热水可以作为蒸汽锅炉的给水进人蒸汽锅炉，减少燃料消耗量，也可以用于生产和生活，满足用户用热水的需要。如印染企业，可以通过热水炉得到染色所需的大量60℃～70℃的热水。

（2）工艺流程

热水器回收排烟余热的工艺流程如图2所示。在有机热载体锅炉的排烟管道设置安装热水器，冷水由常温经加热后达到60℃～90℃左右，再送到热水储罐，凋节好温度之后，送给用户使用。

图2 余热热水器工艺流程图

3.3新型节能循环泵

在有机热载体系统运行过程中，循环泵是整个系统的重要环节，也是整个运行系统中的耗电大户，因此循环泵的节能降耗具有一定的重要性。当前循环泵增设变频器已成较为有效的节能降耗措施，但是对于有机热载体系统来说，却不能采用变频节能泵。因为变频循环泵会在低负荷的时候降低转速，减少输出循环流量，这样容易导致炉管中的有机热载体因流速过低而超温，从而加速有机热载体劣化。目前市场上已开发有适用于有机热载体的节能循环泵，其内部采用新型设计构造，在满足系统要求的情况下电机转速相对降低，耗电量减少，但是出口流量增大，输出功率变大，循环流速变决，供热效率得到提高。

3.4合理布置循环路线

传热循环路线应遵循合理、经济的原则，即在满足生产工艺要求的前提下，做到充分利用热能，避免因循环路线布置不合理而浪费热能的现象。供热管道的布置应在满足不同供热需求的前提下，尽可能减少管道的长度，减少散热损失。对于使用多个不同供热需求的用热设备，很多用户原采用单一的供热方式，供热管线布置不合理，使得不少高温有机热载体的热能未被充分利用而造成浪费。合理布置循环路线就是根据生产工艺对不同温度需求，設置分油缸及循环管路，使高温有机热载体按照用热设备的用热温度高低进行分配，最大限度的利用有机热载体的热能，不仅能够满足用热设备的需求，尽可能避免有机热载体在循环过程中的热能损失，有效地实现系统管路节能。

4、结束语

节能改造一定要从实际出发，要根据锅炉自身的结构运行特点，通过系统的设计和论证分析，选择合理的改造方案。要多看多走，充分调研，切不可生搬硬套。锅炉改造的原则首先就是安全可靠，同时，要选择有经验、有能力的改造队伍进行设计施工，确保改造质量。锅炉的检验部门也要多学习、多研究，把好改造质量关，抓好经济效益和安全运行两条主线，切实提高锅炉的运行水平。

参考文献：

[1]孙敏敏.有机热载体使用状况分析[J].化工管理，2014，08：156.

[2]殷学军，章建华.有机热载体锅炉的脱轻系统改造实践与分析[J].节能，2014，03：47-48+5.

[3]郭建平，李文炜，楼云定.有机热载体锅炉尾部高效余热利用装置的设计与应用[J].节能，2009，07：13-15+2.

[4]谭福太.纺织行业有机热载体炉的节能改造[J].节能与环保，2008，03：36-37.