工業(yè)鍋爐節(jié)能方式探究

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目前大多數(shù)企業(yè)工業(yè)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷通常只達(dá)到額定負(fù)荷的30%～70%左右［2］，長(zhǎng)期處于燃燒不穩(wěn)定狀態(tài)，鍋爐散熱損失、固體和氣體不完全燃燒熱損失都比額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)大很多。另外，鼓、引風(fēng)機(jī)等輔機(jī)也長(zhǎng)期因此節(jié)流運(yùn)行，導(dǎo)致大量電能的損耗。在測(cè)試中我們通常會(huì)發(fā)現(xiàn)，鍋爐的運(yùn)行跟企業(yè)用熱頻率密切相關(guān)。生產(chǎn)線用熱、用汽量不均勻，通常在1h甚至十幾min內(nèi)周期性波動(dòng)，這就導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行時(shí)大小火工況切換頻繁，甚至啟爐、停爐十分頻繁。一方面對(duì)鍋爐安全以及承壓部件的壽命有影響;另一方面，負(fù)荷波動(dòng)導(dǎo)致燃燒工況惡劣，配風(fēng)、給水通常也無(wú)法適應(yīng)波動(dòng)，造成鍋爐熱效率時(shí)高時(shí)低。

隨著鍋爐運(yùn)行時(shí)間的增加，鍋爐各受熱面會(huì)存在積灰和結(jié)水垢的問(wèn)題。由于工業(yè)鍋爐水質(zhì)要求較低，通常在鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中普遍會(huì)發(fā)現(xiàn)受熱面結(jié)垢現(xiàn)象。有些企業(yè)未配置合適的水處理設(shè)備，或者運(yùn)行管理不善，導(dǎo)致鍋爐水質(zhì)超標(biāo)現(xiàn)象，爐內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重;燃煤、生物質(zhì)等固體燃料的鍋爐則經(jīng)常性發(fā)生受熱面積灰現(xiàn)象，企業(yè)也未采取措施定期清理，這就造成受熱面熱阻大大增加，影響鍋爐傳熱，造成熱能的損失。通常，灰的熱傳導(dǎo)率只有鋼的1/200，而水垢的熱導(dǎo)率約為鋼的1/200～1/50。灰垢每增加1mm，將造成鍋爐熱損失增加4～6%，水垢每增厚1mm，鍋爐就要多消耗3%的燃料［3］。同時(shí)這也會(huì)導(dǎo)致鍋爐排煙溫度升高，鍋爐總體熱效率降低。

通常排煙熱損失占鍋爐熱損失總量的60%～80%，是鍋爐主要的熱損失。大量的測(cè)試結(jié)果表明，較高的排煙溫度和較大的過(guò)量空氣系數(shù)是造成鍋爐排煙熱損失較大的兩個(gè)主要原因。其中排煙溫度每升高10～15℃時(shí)，排煙熱損失約增加1%;排煙處過(guò)量空氣系數(shù)每增加0．2～0．3，排煙熱損失約增加1%。排煙溫度較高是工業(yè)鍋爐能效測(cè)試中常見(jiàn)的問(wèn)題，由于鍋爐結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)等條件的限制，很多鍋爐未加裝省煤器和空氣預(yù)熱器等尾部受熱面，尾部煙氣余熱無(wú)法回收利用;運(yùn)行中受熱面積灰、結(jié)垢嚴(yán)重，同樣導(dǎo)致排煙溫度升高。TSGG0002－2010中對(duì)排煙處過(guò)量空氣系數(shù)的限制在1．15(正壓燃油、氣鍋爐)～1．65(層燃鍋爐)［4］，而通常鍋爐實(shí)際的配風(fēng)也存在偏大或偏小的問(wèn)題。對(duì)于燃煤鍋爐，排煙處過(guò)量空氣系數(shù)甚至達(dá)到4．0以上，造成大量的排煙熱損失。對(duì)于燃油、氣鍋爐，由于大小火工況配風(fēng)相差過(guò)大，也會(huì)出現(xiàn)尾部煙氣中CO、H2等可燃?xì)怏w含量過(guò)高甚至冒黑煙現(xiàn)象，使得燃料不完全燃燒，熱損失增大。

企業(yè)生產(chǎn)用完的蒸汽或冷凝水通常還具有一定的熱能，如果能夠加以回收利用加熱鍋爐給水，節(jié)能效果將十分明顯。研究表明，鍋爐給水溫度每提高約6℃，將可節(jié)約燃料1%［5］。然而目前多數(shù)企業(yè)對(duì)冷凝水的回收利用不夠重視，特別是系統(tǒng)不完備，參數(shù)較小的鍋爐，企業(yè)通常忽略這一部分能量的回收和節(jié)約。鍋爐長(zhǎng)期運(yùn)行必然導(dǎo)致鍋爐部件的老化和破損。在測(cè)試過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)部分鍋爐存在不同程度的跑冒滴漏現(xiàn)象，爐體保溫也存在不同程度的破損。這一方面涉及到鍋爐運(yùn)行的安全問(wèn)題;另一方面，這也導(dǎo)致鍋爐汽水損失和散熱損失的增加。通常鍋爐設(shè)計(jì)制造都有一定的燃料適應(yīng)范圍，然而由于企業(yè)采購(gòu)不嚴(yán)格、管理不規(guī)范，經(jīng)常使1臺(tái)鍋爐燃用的燃料特性相差較大，使鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性和熱效率大打折扣，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也相應(yīng)增加。一些企業(yè)燃料存放不合理，露天堆放十分普遍，使得燃料受環(huán)境影響容易出現(xiàn)雜質(zhì)混入較多、燃料含水量增加等問(wèn)題，造成燃料熱值的浪費(fèi)。

針對(duì)在用工業(yè)鍋爐能效測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合鍋爐運(yùn)行維護(hù)以及各項(xiàng)熱損失的產(chǎn)生原因，提出以下解決措施。

1使用維護(hù)上考慮

(1)企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身生產(chǎn)能力和負(fù)荷需要選用合適參數(shù)的鍋爐，也可選用多臺(tái)小容量鍋爐進(jìn)行集中控制來(lái)滿足生產(chǎn)需要。使用中，當(dāng)負(fù)荷需求增加時(shí)，及時(shí)調(diào)整單臺(tái)鍋爐負(fù)荷并相應(yīng)增加鍋爐運(yùn)行臺(tái)數(shù);負(fù)荷需求量減少時(shí)，可以快速減少鍋爐運(yùn)行數(shù)量，維持單臺(tái)鍋爐較高負(fù)荷運(yùn)行，同時(shí)保證單臺(tái)鍋爐和整體的熱效率。(2)對(duì)鍋爐房的管理水平和司爐工運(yùn)行水平進(jìn)行監(jiān)督，加強(qiáng)運(yùn)行人員節(jié)能知識(shí)培訓(xùn)，定期對(duì)鍋爐進(jìn)行燃燒測(cè)試和燃燒調(diào)整，保證鍋爐在合理工況運(yùn)行。(3)改善鍋爐控制水平。根據(jù)鍋爐自身參數(shù)和負(fù)荷需求，完善鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)與鍋爐不匹配的輔機(jī)進(jìn)行更換或改造，選用變頻風(fēng)機(jī)和給水泵。實(shí)現(xiàn)燃料供給，鍋爐給水和鼓、引風(fēng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使鍋爐維持較好的運(yùn)行水平。(4)根據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)乏汽或冷凝水進(jìn)行選擇性回收利用，溫度較高的乏汽可以引入除氧器進(jìn)行熱力除氧并加熱給水，溫度較低的冷凝水可以直接引入水箱回收熱量和工質(zhì)，而對(duì)于有污染的乏汽和冷凝水可以通過(guò)表面式換熱器回收熱量后再進(jìn)行處理和排放。

2從鍋爐各項(xiàng)熱損失方面考慮

降低排煙熱損失。排煙熱損失的降低重點(diǎn)在于鍋爐排煙溫度和過(guò)量空氣系數(shù)的合理控制。(1)對(duì)于煙氣余熱的回收，應(yīng)遵循“高質(zhì)高用”的原則，可以根據(jù)鍋爐結(jié)構(gòu)和實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行梯級(jí)利用。對(duì)于溫度較高的煙氣余熱應(yīng)優(yōu)先用于生產(chǎn)蒸汽或加熱給水，可以設(shè)置蒸汽發(fā)生器或者省煤器;對(duì)于溫度較低的煙氣余熱可以用來(lái)預(yù)熱助燃空氣、加熱燃料、采暖，或者作為供應(yīng)生活熱水的熱源［6］。應(yīng)考慮煙氣阻力的增加和尾部末級(jí)受熱面的低溫腐蝕。(2)定期檢查鍋爐受熱面內(nèi)外表面積灰和結(jié)垢情況，及時(shí)清潔各受熱面，改善傳熱;加強(qiáng)鍋爐水質(zhì)處理，減少鍋爐結(jié)垢。(3)選取合理的過(guò)量空氣系數(shù)，保證鍋爐各系統(tǒng)密封情況，消除爐膛、煙道漏風(fēng)，防止煙氣短路;運(yùn)行中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)尾部氧氣含量變化情況，根據(jù)負(fù)荷和工況調(diào)整燃料和配風(fēng)比例，減少排煙量。

降低氣體不完全燃燒熱損失。降低氣體不完全燃燒熱損失要求保持適當(dāng)?shù)倪^(guò)量空氣系數(shù)以及適當(dāng)?shù)臓t溫，增加可燃?xì)怏w在爐膛內(nèi)停留時(shí)間，使可燃?xì)怏w與空氣充分混合。過(guò)量空氣系數(shù)偏低，燃料燃燒不完全，導(dǎo)致尾部可燃?xì)怏w含量增加;過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)大，在鍋爐負(fù)荷較小時(shí)，爐膛溫度較低，燃料揮發(fā)分來(lái)不及燃燒就隨煙氣排出，同樣會(huì)導(dǎo)致不完全燃燒熱損失增大。

降低固體不完全燃燒熱損失。(1)根據(jù)鍋爐實(shí)際情況選取合適的燃料，燃料應(yīng)有一定的熱值保證其穩(wěn)定著火和燃燒，維持較高的爐膛溫度。(2)根據(jù)燃燒工況合理調(diào)節(jié)爐排轉(zhuǎn)速，及時(shí)撥火翻煤，使燃料與空氣充分接觸，保證燃料在爐膛中有足夠的停留時(shí)間，以利于燃燒和燃盡。(3)采用分層給煤和分層布風(fēng)技術(shù)。改進(jìn)給煤裝置，使燃料顆粒隨爐排煤層厚度增加方向呈減小的趨勢(shì)，大塊燃料分布于爐排底層，形成空隙并有效減少漏煤，中等顆粒燃料布于其上，粉末及顆粒布于表層，使燃料容易著火和燃燒。根據(jù)燃料和爐膛燃燒情況合理布風(fēng)，對(duì)于難以燃盡的燃料適當(dāng)增加熱二次風(fēng)，維持較高的爐膛溫度并保證燃料與空氣的充分混合。

降低灰渣物理熱損失?；以@熱造成的損失一般較小且通常比較固定，因此要想降低灰渣物理熱損失可以通過(guò)選用灰分含量較少的燃料，并保證燃料盡可能充分燃盡，以減少排渣量。

降低散熱損失。(1)應(yīng)使用質(zhì)量較好的保溫材料，選擇合適的保溫層厚度;運(yùn)行中應(yīng)定期檢查，加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，防止保溫材料受潮和破損。(2)保持鍋爐較高負(fù)荷運(yùn)行。鍋爐散熱面積一定，不同負(fù)荷下整體散熱量變化不大，負(fù)荷較低時(shí)燃料消耗量相應(yīng)減少，因此每千克燃料對(duì)應(yīng)的散熱量便會(huì)增大，散熱損失相應(yīng)增大。

在能源短缺、能耗嚴(yán)重的大背景下，工業(yè)鍋爐的節(jié)能研究和節(jié)能工作任重而道遠(yuǎn)。文章介紹了工業(yè)鍋爐能效測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的影響鍋爐熱效率的問(wèn)題和原因，探討了鍋爐使用維護(hù)中需要改進(jìn)和完善的地方，從降低鍋爐各項(xiàng)熱損失的角度提出相關(guān)節(jié)能措施，以指導(dǎo)鍋爐運(yùn)行，達(dá)到提高鍋爐熱效率，實(shí)現(xiàn)工業(yè)鍋爐節(jié)能的目的。（本文作者：梁?jiǎn)?單位：廣東省珠海市特種設(shè)備檢驗(yàn)所）