工业锅炉的使用现状与节能减排措施

李晓峰

（哈尔滨市第二锅炉厂，黑龙江 哈尔滨150056）

工业锅炉的使用现状与节能减排措施

李晓峰

（哈尔滨市第二锅炉厂，黑龙江 哈尔滨150056）

在陈述了工业锅炉使用现状的基础上，针对影响锅炉燃煤效率的诸多因素进行了分析并提出了具体的解决方法，可供燃煤锅炉企业、能源管理及环境保护部门参考。

工业锅炉；燃煤热效率；全球变暖；环境污染；节能减排

1　前言

节约能源、环境治理势在必行，节能减排与国、与民、与企业持续发展密不可分，尤为重要。随着中国经济的高速发展，由之前的粗犷发展模式带来的高能耗、高污染能源和环境问题已经成为各级政府乃至中央的重大课题。近年来，国家政府高度重视节约能源和环境治理并取得了很大成绩，高耗能的生产设备在逐渐的被淘汰、改造和更新，使我们的能耗降低，空气得到很大净化，但距天更蓝、水更清的目标还有很大的差距。

我国工业锅炉多为低参数、小容量锅炉，平均容量为8.09t/h。它们的热效率普遍较低，平均只有 67%，比发达国家低15～20个百分点，其主要原因是排烟热损失和不完全燃烧热损失过大。发达国家燃煤工业锅炉的过量空气系数大多控制在1.3～1.5 之间，中国实际运行值平均高达2.0～3.0，过分过量空气加大排烟热损失；英国燃煤工业锅炉煤渣含碳量设计要求在3%～5%之间，实际运行控制在 1.4%～2.5%之间，而中国燃煤工业锅炉煤渣含碳量设计推荐8%～12%，实际运行却达到10%～27%。排烟热损失和不完全燃烧热损失浪费惊人，节能潜力巨大。煤炭目前在我国还是主要能源，通过提高锅炉效率，减少燃煤量，多余热量和有毒有害气体（二氧化碳、二氧化硫等）的排放量也相应减少了。因此，作为在供暖、生活和生产等方面被广泛使用的锅炉的一名设计和制造人员，有责任对锅炉设备的节能减排、提高效率提出具体措施。

2　锅炉热效率的计算方法

工业锅炉数量众多，含有手烧和机烧，针对这些工业锅炉改造提高锅炉效率达到节能减排之目的，通过深入分析测定各项热量损失则可能消除锅炉缺陷，采用不同的改造方法有效地提高锅炉效率。锅炉效率μ就是锅炉有效利用热量q1。

μ=q1=100-（q2+q3+q4+q5+q6）%

式中：

μ=q1——锅炉效率，

q2——排烟热损失，

q3——化学不完全燃烧损失，

q4——机械不完全燃烧热损失，

q5——锅炉炉体表面散热损失，

q6——灰渣物理热损失。

3　节能减排的措施

3.1减少排烟热损失q2

工业锅炉排烟温度一般在150～160 ℃，一些在没有省煤器和空气预热器的情况下，排烟温度可高达300℃ 以上。高温烟气的排出，造成大量的排烟热损失。针对这样的锅炉，必须多布置受热面，加装省煤器或空气预热器封堵炉膛及各处烟道的漏风，若密封不好漏入炉膛或烟道的是30℃ 左右的冷空气，而排离锅炉时是温度较高的排烟温度，因此漏风量愈大，排烟热损失愈大。对于排烟温度高烟气量大的锅炉，有条件一定要加装带热管的余热锅炉，利用热管换热技术，可有效回收这部分受污染的烟气余热资源，用来预热锅炉助燃空气，预热锅炉给水，采暖，生活用水等方面，使其变费为宝，经济效益和社会效益非常显著。

排烟温度每降低12～15℃，可降低排烟热损失约1%，所以降低锅炉排烟温度，对提高锅炉效率节能减排效果显著意义重大。

3.2减少化学不完全燃烧损失q3

炉膛出口烟气中常含有一部分可燃气体，随着烟气排出锅炉，如CO、H和CH4等，究其原因是供给的空气量不足或空气和可燃气体混和不良、炉膛温度太低、燃烧速度太慢所致，也有可能由于炉膛尺寸太小、高度太低、可燃气体来不及燃尽就进入低温烟道，解决方法向炉内引入二次风。二次风就是将燃烧所需要的一部分空气用某种方法从火床上部送入炉膛中，用以搅拌炉内气体使之混合。二次风能加强炉内的氧同不完全燃烧产物混合使化学不完全燃烧损失和炉膛过量空气系数降低，另一方面由于二次风在炉膛内造成延期的漩涡，可以延长悬浮的细煤粒在炉膛中的行程，使飞灰不完全燃烧损失降低，对于解决烟囱冒黑烟有一定作用。它们的发热量可能达到燃料总发热量的40%～50%。

3.3减少机械不完全燃烧热损失q4

由于飞灰和灰渣中残留一部分可燃物质，还有一部分燃料未经燃烧就经过炉排通风孔或炉排与密封铁间隙漏入灰坑构成机械不完全燃烧损失，损失的大小主要和燃料性质（燃料灰分灰渣特性和粒度等）、炉膛结构以及运行条件有关，解决上述问题除要调整密封间隙，选购合适燃料，调整炉排运行速度，还要针对一些着火困难的锅炉进行改造。煤引燃所需的热量来源主要靠炉膛的辐射，这种着火方式称为有限着火。炉膛结构不合适，对于一些难以着火的燃料可能无法引燃。炉拱的形状和布置与燃料的种类是密切相关的，对于类似无烟煤等挥发成分低的煤种先要解决着火问题，而对于烟煤，促使炉内气体的混合则是主要的。燃料着火主要依靠火床上容炽热烟气的辐射，而炉拱能积蓄热量和反射热量，这热量来源于烟气。在老式的链条炉中往往布置了低而长的前拱，目的是为防止炉膛内锅炉管束对燃料着火不利的影响，实践证明，这种布置是不合理的，因为当前拱很低时，它所盖住的那一部分容积中不会有燃烧，而外面的热量又很难辐射进去对燃料着火反而不利，同时烟气在炉膛内也不能均匀混合燃尽，对这些炉前拱必须进行改造即抬高前拱，这对于加速燃料着火提高燃烧不完全程度是很重要的。炉室内后拱的尺寸和布置对燃料的点火和引燃起着主要的作用，低而长的后拱不但可以迫使炉室后部的高温烟气向炉前流动，而且在这股烟气到达后拱前端时，它可以将气流中携带的炽热的煤粒抛向前拱下的煤层上，对新进来的燃料的着火就十分有利，链条炉燃用低挥发成分的无烟煤时必须将后拱改造成低而长，在前后拱相互的配合下，方能达到满意的燃料点火和引燃，降低了机械不完全燃料损失。

3.4减少锅炉炉体表面散热损失q5

一般锅炉在20℃的环境下散热损失在2%以内，锅炉炉体表面保温不好，将加重锅炉的散热损失。锅炉炉体表面的散热损失和锅炉炉体表面的面积、形状、位置和温度状况有关。对于锅炉表面散热损失要找出漏风、漏烟的地方然后加以封堵漏点，若漏点过多，年限较长的锅炉，要拆除旧的炉墙和外包皮，重新筑时要砌保温砖，硅酸铝板等保温性能好的保温材料，提高保热系数ψ，降低锅炉炉体表面散热损失。

3.5减少灰渣物理热损失q6

锅炉排出的灰渣温度较高，高温灰渣带走的这部分热量即灰渣物理热损失，其中燃烧不完全灰渣含碳量还会较高。为减少这部分热损失，可适当调慢炉排行进速度，延长灰渣在炉内的停留时间，使其尽可能燃尽，还可以采用富氧燃烧技术，增加助燃空气中氧气的含量，使燃料燃烧得更加充分，同时降低空气过剩系数，减少燃烧后的烟气排放量，提高火焰温度和降低排烟黑度。

4　影响锅炉效率的其他因素及解决方法

4.1锅炉积灰结焦

锅炉积灰结焦将严重降低热效率，因此要根据锅炉积灰的情况定期及时清理积灰结焦，可用吹灰器，也可以利用激波发生技术，震荡、撞击和冲刷锅炉过热器、空气预热器、省煤器表面的积灰结焦，使其破碎脱落，这种技术吹灰彻底、不留死角，清灰效果好。

4.2减少锅炉受热面上的水垢

锅炉受热面上的水垢导热能力很小，一般水垢的导热系数是钢的30～50分之一，因而只要在锅炉受热面上形成薄薄的一层，即会使管壁温度急剧增加，而将受热面管子烧坏，严重时会引起爆管，爆炸事故。同时在结水垢后，由于传热系数降低，将使锅炉效率降低，使燃料消耗量增加，一般在锅炉受热面内壁产生1mm厚的水垢，将使燃料消耗量增加2～3%左右，所以，锅炉水处理十分重要。水处理可用全自动钠离子交换器、磁化法水处理技术等，有效防止在锅炉受热面上结垢。

4.3给煤装置改造

我国的层燃锅炉都是燃烧原煤，其中占多数的是正转链条炉排锅炉，原有的斗式给煤装置，使块、末煤混合堆实在炉排上，阻碍锅炉进风，影响燃烧。将斗式给煤改造成分层给煤，使用重力筛选器将原煤中块、末煤自下而上松散地分布在炉排上，有利于进风，改善燃烧状况，提高煤炭的燃烧率，减少灰渣含碳量，可获得5%～20%的节煤率，节能效果视改前炉况而异，炉况越差，效果越好。

4.4锅炉辅机节能改造

燃煤锅炉的主要辅机——鼓风机和引风机的运行参数与锅炉的热效率和耗能量直接相关，用适当的调速技术，按照锅炉的负荷需要调节鼓、引风量，维持锅炉运行在最佳状况，一方面可以节约锅炉燃煤，又 可以节约风机的耗电，节能效果是很好的。

5　结束语

上述对锅炉缺陷分析，提出的各项内容实施改造后，均可较大幅度地减少煤炭燃料的消耗，提高了锅炉效率，进而可大幅度地减少温室气体CO2的排放量，有利于缓解全球气候变暖，同时也减少酸雨气体SO2和总悬浮颗粒物的排放量，有益于改善地区的生态环境，达到节能减排的目的。

（编辑：钟 媛）

Current use situation of industrial boilers and measures for energy saving and emission reduction

Li Xiaofeng

（Harbin Second Boiler Factory，Harbin 150056，China）

Based on the mention of the present use situation of industrial boilers， the factors which affect the effciency of coalfred boilers are analyzed and the specifc solutions are put forward，and it provides reference for coal fred boiler enterprises，energy management and environmental protection departments.

industrial boiler； thermal effciency of coal combustion； global warming； environmental pollution； energy saving and emission reduction

TK229.6

B

1672-4852（2016）01-0034-03

2015-12-15.

李晓峰（1957-），男，助理工程师.