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        工業(yè)鍋爐節(jié)能的途徑和方法

        2010-08-15 00:52:53周浩康
        科技傳播 2010年7期
        關(guān)鍵詞:爐排積灰漏風(fēng)

        周浩康

        江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院蘇州分院,江蘇蘇州 215128

        0 引言

        工業(yè)鍋爐容量一都比較小,蒸發(fā)量20t/h(供熱量14mW)以下的占多數(shù),這些鍋爐的熱效率比較低,通常在60%~85%之間,因此,通過調(diào)節(jié)送風(fēng)方式,調(diào)整煤層厚度,改善鍋爐燃燒,改進(jìn)鍋爐性能,提高司爐工的操作技能,加強維修管理,定期除渣、清灰,杜絕漏風(fēng),減少系統(tǒng)的能量損失,達(dá)到節(jié)約能源的目的,下面從原理上闡明主要節(jié)能途徑和方法。

        1 降低鍋爐排煙溫度

        鍋爐排煙損失q2是鍋爐熱損失中最大的一項,一般在4%~8%左右,最大可達(dá)12%,影響q2的主要因素是煙焓的大小。而影響排煙焓大小的又主要取決于排煙溫度的高低及排煙量的多少,當(dāng)排煙溫度每增高12~15℃時,q2約增加1%,因此降低排煙溫度是提高鍋爐熱效率的一項有效措施,降低鍋爐排煙溫度主要措施有如下幾種途徑。

        1)避免或減少受熱面上的結(jié)渣、積灰和堵灰

        結(jié)渣現(xiàn)象多出現(xiàn)在高溫受熱面,如水冷壁、過熱器等;積灰和墻灰現(xiàn)象則多出現(xiàn)在低溫的尾部受熱面上,灰渣的熱阻大約是鋼鐵的400倍,一般受熱面上結(jié)渣1mm厚時需多耗燃料2%~3%左右,減少受熱面結(jié)渣、積灰和堵灰的主要措施有:

        (1)定期吹灰。對于松散狀積灰可用定期吹灰法來清除,若附在管子上的時間過長,則可能由松散狀轉(zhuǎn)化為緊密狀。這是由于有的積灰可能吸附煙氣中的SO2、SO3和水蒸氣等,生成粘結(jié)性的硫酸鹽和亞硫酸鹽,使松散性積灰變成緊密性積灰,時間久了不易清理,吹灰介質(zhì)可用過熱蒸汽、壓縮空氣、惰性氣體等。

        (2)定期投入定量的鍋爐清灰劑。鍋爐的水冷壁管、省煤器和空氣預(yù)熱器等受熱面受到煙氣的沖刷,結(jié)成輕重不同的煙垢影響鍋爐熱效率。若在鍋爐燃燒運行時,投入一定量的鍋爐清灰劑,使進(jìn)入爐膛的清灰劑在高溫下發(fā)生升華分解,和鍋爐受熱面的結(jié)焦、結(jié)渣接觸并滲透到受熱面,發(fā)生微爆反應(yīng)分解高溫結(jié)渣,使其分解、脫落,可減少和防止煙垢的生成。清灰劑主要作用是除渣、除灰、催化、防腐,可使鍋爐熱效率提高 5~6%;清灰劑的用量約為每月用煤量的萬分之一,小型鍋爐可一次投入,大型鍋爐分2~3次投入。

        (3)避免鍋爐在低負(fù)荷下運行并減少鍋爐啟停的次數(shù)。低負(fù)荷時煙氣流速低,易形成積灰,啟停爐時爐內(nèi)燃燒工況不佳,易形成較多的碳黑和炭末,它們具有極強的粘附能力,不僅會粘附在受熱面上形成緊密狀積灰,同時還會捕捉煙氣中的飛灰顆粒,使積灰快速的增長,從而降低熱效率。又因啟停爐時各處煙溫低,受熱面壁溫也低,有可能產(chǎn)生低溫結(jié)露,造成酸腐蝕。

        2)增加或改進(jìn)尾部受熱面

        許多中小型鍋爐的排煙溫度均高達(dá)250~300℃,此時宜適當(dāng)增加鍋爐尾部受熱面即指省煤器和空氣預(yù)熱器,以降低排煙溫度,但排煙溫度并非越低越好。增加鍋爐的尾部受熱面,因而增大了鍋爐的金屬耗量和煙氣的流動阻力;另一方面,煙溫太低會引起鍋爐尾部受熱面的酸性腐蝕,因而也不允許排煙溫度降的過低。特別在燃用含硫高的燃料時,排煙溫度還應(yīng)適當(dāng)保持高一些。合理的排煙溫度必須從金屬與燃料的比價,運行維修費用的增加等方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較來確定。

        2 杜絕漏風(fēng)和合理助燃空氣減少排煙量

        影響排煙熱損失的另一個重要因素是排煙量,在同樣排煙溫度下,排煙量越大,q2也將越大。在燃料的成分確定后,排煙量的大小主要取決于助燃空氣量的多少(通常以爐膛的過??諝庀禂?shù)a1表示)和沿程各處煙道的漏風(fēng)量的大小(以漏風(fēng)系數(shù)△a表示),爐膛過??諝庀禂?shù)a1不僅影響q2,且影響爐內(nèi)燃燒,即影響到化學(xué)不完全燃燒損失q3和機械不完全燃燒損失q4的大小,在一定限度內(nèi),降低a1將使q2降低,但q3和q4則會增加,最佳的a1應(yīng)當(dāng)是使q2+ q3+ q4值為最小時的值。

        應(yīng)設(shè)法杜絕或減少漏風(fēng),因漏風(fēng)不僅會使排煙量增大,特別是爐膛漏風(fēng)還會使排煙溫度提高。這是因為當(dāng)冷空氣漏進(jìn)煙道時,使漏風(fēng)處的煙氣溫度降低,從而漏風(fēng)點以后所有的受熱面?zhèn)鳠崃繙p少,故排煙溫度提高。而且漏風(fēng)點越靠近爐膛影響越大。爐膛和煙道的漏風(fēng)不僅會增大q2,還會增大煙道通風(fēng)阻力和引風(fēng)機的電耗,爐膛大量漏風(fēng)會降低爐溫,影響燃燒的正常進(jìn)行。

        3 合理組織燃燒減少燃燒損失

        3.1 選購合適煤種和顆粒度

        鏈條爐排適用于燃燒發(fā)熱量不低于4500大卡/公斤的煙煤和無煙煤,以發(fā)熱量在3000大卡/公斤以上的褐煤。煤的灰份不宜低于6%,且灰熔點要在1250℃以上,以防爐排燒壞。因受結(jié)構(gòu)限制,人工拔火范圍小,不適宜用強粘結(jié)性煤。煤的顆粒度應(yīng)適中,3mm以下的碎屑含量不宜超過30%,最大顆粒也不應(yīng)超過40mm。否則,由于通風(fēng)不均,燃燒效率大為下降。

        煤中要保持適當(dāng)?shù)乃?,其在含屑量比較多時,能減少漏煤和飛灰,并使煤層松,有利通風(fēng)。但水份過高,著火延遲,爐溫下降,排煙熱損失增大。一般水份應(yīng)控制在8~12%。

        若能燃用經(jīng)過篩選而保持一定顆粒度的煤,則可避免因粒度不均而在煤斗中產(chǎn)生機械分,并使燃燒過程均衡、穩(wěn)定、連續(xù),從而大大提高燃燒效率。

        3.2 合理配風(fēng)

        空氣是保證燃燒不可缺少的物質(zhì),空氣供應(yīng)是否充足和合理對鍋爐的安全、經(jīng)濟性和出力都有很大的影響。對鏈條爐沿爐排長度和寬度有不同的配風(fēng)要求。

        3.2.1 沿爐排長度方向應(yīng)合理配風(fēng)

        由于煤炭在鏈條爐排上的燃燒是沿長度分階段進(jìn)行的,因此,爐排下供應(yīng)的一次風(fēng)必須分倉、分區(qū)調(diào)節(jié),以使?fàn)t前燥著火區(qū)和爐后燃燼的風(fēng)量要少,中間燃燒旺盛區(qū)的風(fēng)量要大。一般鏈條爐排下分為5~6個風(fēng)室,單用小風(fēng)門調(diào)節(jié),各個風(fēng)室之間必須嚴(yán)密不漏,以防短路而失去調(diào)節(jié)作用。

        3.2.2 沿爐排寬度方向應(yīng)均勻配風(fēng)

        沿爐排寬度方向上的合理配風(fēng)方法是均勻配風(fēng),以使燃燒均勻,防止出現(xiàn)火口等不正常燃燒現(xiàn)象。目前,改進(jìn)的措施主要是從風(fēng)室的結(jié)構(gòu)上著手,如采用雙面進(jìn)風(fēng)、采用等壓風(fēng)室等,盡量使水平風(fēng)速保持不變,另外爐排上煤層厚度應(yīng)均勻及煤粒大小要一致。

        3.3 爐膛空氣氣流的合理組織

        如前所述,從鏈條爐排各處上升的氣體成分很不一致,在爐排頭尾存在大量過??諝?。在爐排中部因燃料層上部存在還原區(qū)而存在許多CO、H2等氣體。另外,大部分揮發(fā)分及被吹起的細(xì)煤末也是在爐膛中部空間燃燒,為使它們能夠燃盡以減少不完全燃燒損失,需加強空間氣流的混合和攪拌。這可由前、后拱的配合及二次風(fēng)來完成。

        后拱的作用是將爐膛后部的過??諝饧案邷?zé)煔馔葡蚯安浚谟汕?、后拱形成的“喉口”處與爐膛前部的過剩空氣和揮發(fā)分混合,促使可燃?xì)怏w充分燃燒。同時由于后拱低而長,可減少燃料層對受熱面的直接輻射,保持燃盡階段所需要的溫度,減少機械不完全燃燒損失及飛灰量。

        二次風(fēng)的作用是加強爐內(nèi)氣流的攪拌與混合,從而增加可燃物在爐內(nèi)的行程,增加燃燒時間。二次風(fēng)介質(zhì)可用熱空氣、蒸汽或蒸汽引射空氣,二次風(fēng)量要小但風(fēng)速要高,因流速(不低于40~50m/s)高才有強的穿透能力,才能起到攪拌和混合作用。

        3.4 燃料層上燃燒的調(diào)節(jié)與控制

        鏈條爐燃燒出力的調(diào)節(jié)可通過改變煤層厚度、送風(fēng)量及爐排速度來實現(xiàn),3個可調(diào)因素應(yīng)合理配合以保證燃燒工況正常。好的燃燒工況是:在距煤閘門約300mm處開始著火,過早可能燒毀煤閘門,過遲則會使燃燒階段推后,以致尚未燃盡就排入灰渣斗,在擋灰板(老鷹鐵)前約300~500mm處燃燒完畢,灰渣呈暗色。

        煤層厚度與煤層工作的穩(wěn)定性及通風(fēng)阻力有關(guān)。煤層過薄,細(xì)煤粒易被吹起,使煤層工作不穩(wěn)定、不均勻;煤層過厚,通風(fēng)阻力過大,燃盡區(qū)裹灰嚴(yán)重。煤層厚度隨煤種而異:粘結(jié)性煙煤,煤層應(yīng)較薄(約60~120mm);不粘結(jié)煙煤為80~140mm,無煙煤和貧煤為100~160mm。易著火高揮發(fā)分燃料,煤層要薄些,爐排速度要快些,因煤層薄可減少煤層上方氣體沿爐排長度的不均勻。對于高水分劣質(zhì)煤,煤層應(yīng)厚些,并適當(dāng)降低爐排速度,以保證前部著火并穩(wěn)定燃燒,減少后部未燃盡的灰渣數(shù)量。

        在運行調(diào)整過程中,主要的調(diào)節(jié)對象是送風(fēng)量和爐排速度。調(diào)節(jié)送風(fēng)對適應(yīng)負(fù)荷的變動最為敏感。在煤層里溫度很高,燃燒得快慢取決于空氣的供應(yīng)量,當(dāng)增加風(fēng)量時,燃燒速度加快,鍋爐出力馬上增大。當(dāng)然,為使燃燒能正常持續(xù)地進(jìn)行,燃料量的調(diào)節(jié)必須與送風(fēng)量的調(diào)節(jié)相配合。當(dāng)鍋爐負(fù)荷改變時,一般總是先調(diào)風(fēng)再調(diào)爐排速度并使兩者相匹配。

        4 加強絕熱保溫減少散熱損失

        絕熱保溫的措施有:加厚保溫材料和提高絕熱材料的質(zhì)量,在使用中要注意維護(hù),避免受潮或損壞。鍋爐散熱損失的大小除與保溫質(zhì)量有關(guān)外,還與鍋爐負(fù)荷大小有關(guān)。低負(fù)荷時,因散熱面不變,散熱量基本不變,而燃料耗量變小了,對應(yīng)于每公斤燃料的散熱損失將增加。因此,為減少散熱損失(q5),應(yīng)盡量不要讓鍋爐在低負(fù)荷下運行。

        5 保證鍋爐給水品質(zhì)

        提高給水品質(zhì)不僅是一項重要的節(jié)能措施,而且是一項重要的安全措施:鍋爐受熱面上結(jié)垢會極大降低傳熱能力(水垢的導(dǎo)熱系數(shù)僅是鋼的1/30~1/40),使排煙溫度升高,增加燃料消耗;水垢還會影響水循環(huán)的正常進(jìn)行,造成管子過熱甚至爆管。工業(yè)鍋爐的給水必須按規(guī)程規(guī)范要求進(jìn)行給水處理。司爐必須加強對水質(zhì)的監(jiān)察,及時清除水垢,以減少能源浪費。提高運行安全效果。

        6 提高司爐工的操作水平,樹立節(jié)能操作新觀念

        6.1 保持汽壓、水位和汽溫穩(wěn)定

        保持汽壓穩(wěn)定就是使鍋爐的汽壓維持在生產(chǎn)或生活規(guī)定的壓力范圍內(nèi) , 一般工業(yè)鍋爐要求±0.1 MPa。保持水位穩(wěn)定就是使鍋爐水位保持在正常水位線 ±50 mm以內(nèi)。這樣 ,不僅可以保持鍋爐的蒸汽量和蒸汽溫度 ,而且還可以防止超壓 ,缺水或滿水事故的發(fā)生。保持汽壓和水位穩(wěn)定的操作方法 ,主要是通過調(diào)整燃燒和給水量來實現(xiàn) ,當(dāng)汽壓低 ,水位高時 ,應(yīng)先減少給水量或暫停給水 ,增加鼓引風(fēng)量 ,調(diào)快爐排轉(zhuǎn)速 ,增大給煤量;加強燃燒 ,蒸發(fā)量增大后,汽壓就會上升到規(guī)定的壓力。汽壓保持后再注意調(diào)整給水量。當(dāng)汽壓高,水位低時,應(yīng)加大給水量,使汽壓降低;水位增高以后,再根據(jù)壓變化的情況調(diào)整鼓、引風(fēng)量和給煤量,使燃燒保持正常。

        如果汽壓低,水位也低時,應(yīng)先增鼓、引風(fēng)量,調(diào)爐排轉(zhuǎn)速,增大給煤量,強化燃燒,提高蒸發(fā)量,在壓上升過程中逐漸給水,使水位升至正常。

        6.2 掌握用汽規(guī)律 ,調(diào)整鍋爐負(fù)荷

        不論是生產(chǎn)用汽還是生活用汽,都存在峰值和低谷,只有掌握這個規(guī)律,隨時進(jìn)行操作調(diào)整才能保證蒸汽壓力的相對穩(wěn)定,在用汽峰值期必須增大鼓、風(fēng)量和給煤量,提高爐膛溫度,使鍋爐產(chǎn)汽量相應(yīng)增加;若用汽量減小時,則要隨機調(diào)小鼓、引風(fēng)量,小給煤量。

        6.3 及時除灰和清焦

        爐膛內(nèi)如果大量集灰和結(jié)焦時,就會使鍋爐管的導(dǎo)熱性能變差,使受熱面?zhèn)鳠釥顩r惡化,傳熱效降低,造成煤的大量浪費。所以,司爐工必須每班時除灰和清焦。

        6.4 合理控制排污量 ,減少熱損失

        當(dāng)鍋水經(jīng)過蒸發(fā)濃縮后的食鹽量超過允許數(shù)值會使蒸汽品質(zhì)惡化,鍋爐易發(fā)生腐蝕或結(jié)垢,應(yīng)時進(jìn)行排污 一般工業(yè)鍋爐排污率控制在 5 % ~10 %排污不要集中在某一個排污閥上,要依次開并各個部位的排污閥,而且掌握排污量要主次分明排污前應(yīng)進(jìn)行化驗,以便隨時修正排污量。

        7 加強管理,挖掘潛力,重視維護(hù)保養(yǎng)

        1)制定定期維護(hù)保養(yǎng)計劃,在規(guī)定周期內(nèi)清除筒及管壁內(nèi)的水垢、泥渣及外表面附著的燃燒生物 ,提高熱效率;

        2)定期清掃煙道內(nèi)表面,減小煙氣的阻力損;

        3)爐墻和爐門,看火孔,出灰門,省煤器的管端間在使用一段時間后,都容易產(chǎn)生縫隙而漏入空,使過剩空氣量增大,形成過量的煙氣從煙中逸,帶走大量的熱量,增加熱損失,降低熱效率。因此,要經(jīng)常檢查上述各處的漏風(fēng)情況,如果發(fā)現(xiàn)裂縫及時嵌縫修補;

        4)敷在鍋爐本體和汽水管路上的保溫層經(jīng)過段時間的運行以后可能脫落,使散熱量增加,既損熱量又增加鍋爐房的溫度,有時候可能會燙傷人發(fā)現(xiàn)保溫層脫落,必須及時修補。

        8 結(jié)論

        鍋爐節(jié)能,任重道遠(yuǎn),只要基層管理人員時刻用節(jié)能、環(huán)保、安全、經(jīng)濟的思想去指導(dǎo)工作,司爐工能夠做到不斷熟悉鍋爐性能和特點,摸索運行規(guī)律,掌握操作要領(lǐng);不斷改進(jìn)操作方法,提高和靈活運用操作技能,就一定達(dá)到提高鍋爐的熱效率,達(dá)到鍋爐經(jīng)濟運行與節(jié)能的目的。

        [1]宋文錦,等.工業(yè)鍋爐安全技術(shù)基礎(chǔ)[M].上海:勞動人事出社.1983.

        [2]廣路,等.鍋爐運行與操作指南.北京:機械工業(yè)出社.2006.

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