工业锅炉运行与烟气治理的节能减排措施探讨

黄娜

摘 要：为了优化工业锅炉的节能环保性能，应该在设备运行及烟气治理过程中，贯彻节能减排措施，优选煤炭品种，调节燃煤含水量，优化锅炉燃煤技术，改善锅炉内部燃烧条件，严格控制烟气含氧量及炉膛负压，应用烟气余热回收技术，采取科学合理的节电节水措施。

关键词：工业锅炉;运行;烟气治理;节能减排措施

锅炉是工业生产中极为关键的一种能量转换设备，利用燃料等能源产生热能，将水加热成热水或蒸汽，為火力发电提供热能、机械能或电能，其种类繁多，常见的有蒸汽锅炉、采暖热水锅炉、自备热电联产锅炉、特种用途锅炉和余热锅炉等[1]。当前，大部分工业锅炉仍然使用煤炭作为原材料，燃煤过程中会产生较多的污染物质，比如说二氧化碳、硫化物、氮氧化物、煤灰、重金属污染物等，需经过烟气治理后再排放。在绿色工业发展过程中，为了节约工业生产成本，优化工业锅炉的生态性能，应该在锅炉运行及烟气治理的过程中，实施节能减排措施。

1 工业锅炉运行与烟气治理现状分析

工业锅炉的主要职能为供应热水，在这种情况下，大部分锅炉长期处于低负荷运行状态。在进行工业锅炉设计时，基于工业发展需求，锅炉容量设计得比较大，超过用户实际需求，再加上锅炉使用时，其负荷是不稳定的，会随着用量、用气量在一定范围内上下波动，大部分时间都处于低负荷运行状态。据调查，我国工业锅炉平均负荷量于处于50%至70%区间，实际运行效率显著低于定额效率，能源浪费现象严重。除此之外，工业锅炉造成了严重的环境污染，排出的烟气中含有大量粉尘颗粒、二氧化硫、氮氧化合物等，虽然说国家在工业锅炉烟气治理上，发布了一系列政策与规定，但锅炉污染排放物超标现象仍然屡屡发生。

可以说，当前我国工业锅炉运行中的能源浪费现象较为严重，烟气治理现状不容乐观。而上述现象的形成，与以下因素脱不了干系：①燃煤质量。我国工业锅炉主要使用了烟煤和无烟煤两类燃料，不同地区燃煤质量存在差异，但是锅炉受到面积、样式及排风装置等因素的限制，对于燃煤的适应性比较差，如若所选用的燃煤不符合锅炉运行要求，将导致煤炭燃烧不充分，利用率低，污染物排放量增加。②燃烧设备。随着工业锅炉种类的增加，其设计方案不断更新，但大部分厂家关注的焦点在于锅炉本体，忽略了燃烧装置，其设计不够精细合理，甚至部分燃烧装置还存在质量问题，加热后发生变形、断裂等不良事件，导致灰渣中碳含量上升，影响到锅炉工作效率。③操作人员素质偏低。工业锅炉操作人员大多学历层次偏低，没有接受过专业培训，未掌握工业锅炉运行的相关知识及技术，导致在工作过程中，常出现不当操作，影响到锅炉效能的发挥[2]。

2 工业锅炉运行与烟气治理的节能减排措施分析

2.1 优选煤炭品种

当前，大部分企业对于工业锅炉煤种的选择都缺乏足够的重视，这导致锅炉运行时能源消耗大，热损失大，环境污染严重，经济效益和生态效益均较差。煤炭燃烧会产生大量有毒气体与可吸入颗粒物，煤种品质越差，危害越大，甚至可能引发生产事故，所以，企业在选择工业锅炉煤种时，应综合考虑成本、环保、燃煤与锅炉适应性等情况，选择合适的煤炭品种。研究表明，如若工业锅炉选用干燥基全硫低于0.6%，且收到基低位发热量位于5000至5700kCal的燃煤，锅炉燃烧效率可显著提高，污染物排放初始浓度显著下降，节能减排效果优良。

以SZL20-1.57-AII燃煤锅炉为例，可选用烟煤，这种燃煤各项参数优良，干燥无灰基挥发分、收到基灰分、收到基全水分、干燥基全硫、收到基低位发热量分别为36.57%、726%、15.6%、0.36%、5063kCal[3]。而且，如若在燃煤中加入适量的水，能够促进碎煤屑的粘结，从而改善燃烧过程中漏煤、飞灰等情况，提升燃煤效率，但应严格控制加水量，否则燃煤含水量过高，入炉后水分蒸发需吸收大量热量，增加能耗，而且水分过大可能影响煤炭的燃烧，影响供能。

2.2 优化锅炉燃烧技术

要想降低工业锅炉运行的能耗，减少污染物的排放，最关键的，就是创造良好的燃烧条件，让燃煤能够与空气中的氧气充分接触，更为迅速完全地燃烧。为了实现这一目标，企业应采取合理措施，比如说优化炉拱、燃烧室结构设计，改善锅炉内部燃烧条件，提升炉膛温度，改善炉排及配风方案，配置二次风机，让燃煤与空气充分混合，优化炉内温度场分布，从而扩大锅炉燃烧范围，延长烟气在炉膛内的停留时间。

为了提升燃煤的利用率，应该精确控制煤炭燃烧过程中烟气的含氧量。判断燃煤是否充分燃烧的两个因素，分别是烟气成分和烟气温度，如若烟气中含有大量氧气、一氧化碳、二氧化碳，代表燃煤燃烧不充分，排烟热损失较大，炉膛温度也会比较低，烟气温度较高，说明其热能未得到充分利用，能源浪费严重。在工业锅炉中，燃煤锅炉、燃油锅炉以及燃气锅炉的基准氧含量分别为9%和3.5%，严格控制烟气含氧量，能够减少氮氧化物的生成，降低排烟损失。炉膛内的含氧量会影响到原始氮氧化物，含氧量越高，那么原始氮氧化物含量也会越高，所以应该让燃煤保持低氧燃烧状态，同时，在氮氧化物含量突然改变时，增加氨水溶液用量，以防烟气中氮氧化物超标。为了实现对于烟气含氧量的精确控制，可以应用氧化锆测氧仪，测定炉膛出口烟气含氧量，然后计算出空气系数，得出最佳风煤配比。而且，工业锅炉的烟气温度是比较高的，比蒸汽型燃气锅炉的排烟温度可达200℃至250℃，热水型燃气锅炉的排烟温度可达15℃至180℃，如果能够将烟气余热回收利用，能够进一步降低能耗。当前，在工业锅炉中，可用的烟气余热回收技术设备有以下两种：①换热器。常见的有间接接触式余热回收换热器和直接接触式余热回收换热器，前者通过壁面分开空间中独立流动的冷热介质来进行换热，后者以传热递质直接接触的方式回收热量。②热泵。将供热回水温度控制在55℃至65℃之间，便可利用热泵回收烟气冷凝余热，通常，0.01MW至10MW的锅炉可选电压缩式热泵，与烟气冷凝余热回收装置结合应用[4]。