工业锅炉节能减排技术探究

丛成龙　王毅娟

【摘要】工业锅炉是一项重要的设备，研究其节能减排技术意义深远。本文首先分析了工业锅炉高能耗的相关问题，然后深入探究了影响工业锅炉效能的主要因素，最后结合实践经验，提出了降低工业锅炉能耗，提升锅炉节能减排的措施。

【关键词】工业锅炉；节能减排；技术

一、前言

在我国的工业生产中，工业锅炉的应用十分广泛。工业锅炉作为能耗较大的特种设备，已被国务院列入“高耗能特种设备”目录，对其监管提出了明确要求。通过多年来的一线工作，在对1000余台锅炉进行热工测试和现场检测的基础上，深入研究了工业锅炉的能耗现状与节能措施。研究成果将会对降低能耗、节省燃料成本、优化环境等方面起到积极推动作用。

二、工业锅炉高能耗的问题分析

1.工业锅炉自控水平较低

我国的燃煤工业锅炉多为开环控制，不能根据外界用能变化自动调节锅炉运行状态，使锅炉的燃烧和运行调整变得难以操作和掌握。另外，在用工业锅炉普遍存在未配置运行监测仪表，监测仪表不全或者失灵等问题，操作人员在调整锅炉燃烧工况以及负荷变化时，往往由于运行人员缺少数据，不能及时根据负荷变化调整锅炉运行工况，造成锅炉、电机运行效率受到限制，无法使锅炉处于最佳工况运行，形成严重浪费。

2.使用煤种与炉型要求不匹配，造成燃煤着火、燃尽困难

燃煤工业锅炉是按一定煤种设计，只有当燃用与设计煤种性能匹配时，锅炉运行才能处于较好状态。而我国供应的燃煤大多数是原煤，没有经过加工处理并且煤质差别很大，燃煤粒度、热值、灰分等经常发生变化，导致煤种与炉型不适应，着火困难，热值往往低于锅炉的设计热值。以层燃燃烧为主要燃烧方式的锅炉难以适应此种燃料，使得锅炉输出功率降低，燃烧不完全，热效率下降，污染严重。

3.锅炉水质普遍达不到标准要求，结水垢现象严重

按照GB/T1576-2008《工业锅炉水质》标准规定，蒸汽锅炉、承压热水锅炉的给水应采用锅外化学处理，然而，目前很大一部分工业锅炉没用使用水处理设备，工业锅炉水质严重超标。锅炉采用的天然水中含有钙、镁、氯等离子以及溶解氧，进入锅炉后会导致锅炉结垢、腐蚀、汽水共腾等现象，严重时造成锅炉使用不安全、寿命缩短，浪费大量人力、财力等。据有关数据表明，锅炉每结生水垢1mm，浪费燃料5%～8%。我国现有在用工业锅炉54万多台，每年全国工业锅炉大约耗煤6亿吨，但由于锅炉水处理不当、蒸汽冷凝水回用率低、燃烧不完全等原因造成相当巨大的燃料损失。

4.不完全燃烧热损失

不完全燃烧损失包括化学不完全燃烧热损失和机械不完全燃烧热损失。化学不完全燃烧热损失系指排烟中含有尚未燃尽的CO、H2、CH4等可燃气体所造成的热损失。机械不完全燃烧热损失指未燃烬的煤粒造成的热损失。这些未燃烧的炭包含在灰渣及飞灰之中，层燃炉的漏煤也造成这种热损失。比如，经分析烧散煤锅炉冒出的黑烟其主要成分是碳黑与烟气形成。碳黑是由于燃料不完全燃烧时，其中的高分子碳氢化合物在高温缺氧的情况下分解产生的，其粒径小于一微米，堆积比重只有50Kg/m3，且具有憎水性，烟气中还有一些煤的挥发分，如碳氢化合物、一氧化碳、硫化氢等都是可燃气体。

由于锅炉形式的不同，最大耗能因素也不相同。经过笔者多年的实践和总结。各类锅炉中主要耗能因素排行见下图。

由此可见，锅炉在使用过程中所产生的水垢和燃烧工况不理想所导致的不完全燃烧等因素占到全部锅炉耗能因素的70%。而自动化控制水平所导致的耗能也占据非常大的比重。

三、影响工业锅炉能效的主要因素分析

在锅炉的实际运行过程中，绝大多数锅炉的运行负荷、运行参数、燃用煤种是经常变动的，司炉工技术水平也参差不齐，运行过程是不稳定的，锅炉实际运行效率有可能比实测效率还要低。

1.运行负荷低

长期以来，工业锅炉运行存在“大马拉小车”现象，大多数锅炉处于低负荷运行状态，一方面是由于设计院和用户在选用锅炉时，考虑到今后的发展需要等因素，所选锅炉的容量及台数往往超过实际需求量很多；另一方面，锅炉实际运行中负荷常随用汽、用热负荷变化在较大范围内波动，造成很多锅炉长期在低负荷下运行。

2.煤种多变、煤质差

我国燃煤工业锅炉所使用的煤主要是烟煤、无烟煤、贫煤等，不同地区供应的燃煤煤质相差较大，有些地区工业锅炉使用的煤种也经常发生变化。特别是，我国的燃煤工业锅炉以层燃锅炉为主，而层燃锅炉对煤种的适应性较差，因为该类锅炉在设计时其受热面的布置型式、面积大小、炉拱炉排配风装置的结构型式均按一定的设计煤种设计，当燃用煤种发生变化时，它的燃烧情况必然会变化，一般是变得更差些。

3.燃烧工况不合理

过量空气系数是影响锅炉效率的重要因素，风量过大或过小都会造成燃烧不完全损失的增加。如果过量空气系数过高，一方面使烟气量增加，排烟热损失加大，另一方面使炉内温度降低，燃烧恶化，造成机械不完全燃烧损失和化学不完全燃烧损失增大。应根据负荷和煤种变化等情况，及时调整送、引风门开度。如锅炉负荷降低时，燃料的需要量相应减少，燃烧所需的空气量也相应减少，此时如不及时调节风量，就会使炉膛过量空气系数增大，过量空气系数每增加0.1约使排烟热损失增加0.7%。

4.管理水平落后

在工业锅炉的使用上，锅炉运行管理人员和操作人员的上岗培训没有得到切实的重视，运行管理水平参差不齐，操作人员素质千差万别，节能减排意识淡薄。在工业锅炉缺乏监测、诊断、调节和控制的条件下，人成为节能减排工作的主体，所以，人的思想和行为对节能减排工作的影响也较大，是节能减排的软件基础。

四、降低工业锅炉能耗，提升锅炉节能减排的措施

1.加强锅炉节能新产品的研发、推广，抓好在用锅炉节能技术改造。建立工业锅炉节能技术研究激励政策和相关措施，加大科技投入、技术攻关的力度和锅炉节能新产品、新技術开发的支持力度，开展锅炉节能技术基础性和应用性研究，开展锅炉燃烧技术、传热技术、能量回收技术、节能监测技术、节能添加剂等节能技术研究，为节能工作的开展提供技术支撑。应多开发、使用节能锅炉产品。比如循环流化床锅炉、高效贯流式锅炉、水煤浆锅炉、冷凝式燃气锅炉等。还可引进消化吸收国外先进锅炉节能技术。对能耗高的锅炉进行节能改造，包括燃煤锅炉给煤装置改造、燃烧系统改造、锅炉辅机节能改造、控制系统改造、层燃锅炉向循环流化床锅炉改造；有回水锅炉增加凝结水回收装置，燃油锅炉增加高温烟气余热回收装置，在供热系统中安装锅炉变压蓄热器，安装锅炉自动控制排污装置和排污热量回收膨胀器等，提高锅炉整体运行效率。

2.加强对运行锅炉的维护保养，实行管理节能。在技术上推行锅炉保养制度和强制的经济运行标准，明确与锅炉节能相关的保温、自控装置、燃烧设备、排烟温度、烟气氧含量、过量空气系数等监测指标，及时调整锅炉各项指标，优化锅炉燃烧工况或安装燃烧管理控制系统。运行锅炉及管道加强保温以减少散热损失，杜绝运行过程的“跑、冒、滴、漏”；在燃料中添加高效清灰剂或除渣剂，保持锅炉烟气受热面清洁。燃煤锅炉提高供煤质量，进而提高燃煤燃烧效率。对操作人员加强培训和技术交流，提高锅炉节能管理和操作人员的综合素质和能力。

3.加强锅炉水处理工作，实现水处理节能。强化对锅炉水处理工作的监管。在锅炉定期检验中，把水处理设备良好性、水处理人员配备和结垢情况作为检验的主要内容之一。对不配备或不使用水处理设备、设备长期失效、水质监测长期不合格、水垢厚度超标的锅炉，限期整改，并把整改结果同锅炉检验结论挂钩。同时加强对锅炉水处理用药剂、除垢单位、冷凝水回收产品和单位的监督管理力度，规范锅炉水处理服务市场。

五、结束语

通过对工业锅炉节能减排技术的研究，我们可以发现，在工业锅炉的实际应用中，其能耗是较大的，影响其能耗的因素也是多方面的。要针对这些影响因素，从实际出发，制定出合理有效的降低能耗、提升节能效果的措施。

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