周浩康

江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)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(guò)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(qiáng)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(xiàng)，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(shí)，q2約增加1%，因此降低排煙溫度是提高鍋爐熱效率的一項(xiàng)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(guò)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(shí)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(duì)于松散狀積灰可用定期吹灰法來(lái)清除，若附在管子上的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(shí)間久了不易清理，吹灰介質(zhì)可用過(guò)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(yùn)行時(shí)，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(wàn)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(yùn)行并減少鍋爐啟停的次數(shù)。低負(fù)荷時(shí)煙氣流速低，易形成積灰，啟停爐時(shí)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(qiáng)的粘附能力，不僅會(huì)粘附在受熱面上形成緊密狀積灰，同時(shí)還會(huì)捕捉煙氣中的飛灰顆粒，使積灰快速的增長(zhǎng)，從而降低熱效率。又因啟停爐時(shí)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(shí)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(dòng)阻力；另一方面，煙溫太低會(huì)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(guò)低。特別在燃用含硫高的燃料時(shí)，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(jià)，運(yùn)行維修費(fèi)用的增加等方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)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(gè)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(guò)?？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(guò)?？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(jī)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(huì)增加，最佳的a1應(yīng)當(dāng)是使q2+ q3+ q4值為最小時(shí)的值。

應(yīng)設(shè)法杜絕或減少漏風(fēng)，因漏風(fēng)不僅會(huì)使排煙量增大，特別是爐膛漏風(fēng)還會(huì)使排煙溫度提高。這是因?yàn)楫?dāng)冷空氣漏進(jìn)煙道時(shí)，使漏風(fēng)處的煙氣溫度降低，從而漏風(fēng)點(diǎn)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(diǎn)越靠近爐膛影響越大。爐膛和煙道的漏風(fēng)不僅會(huì)增大q2，還會(huì)增大煙道通風(fēng)阻力和引風(fēng)機(jī)的電耗，爐膛大量漏風(fēng)會(huì)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(gòu)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(wú)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(diǎn)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(qiáng)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(guò)30%，最大顆粒也不應(yīng)超過(guò)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(shí)，能減少漏煤和飛灰，并使煤層松，有利通風(fēng)。但水份過(guò)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(guò)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(jī)械分，并使燃燒過(guò)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(duì)鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)性和出力都有很大的影響。對(duì)鏈條爐沿爐排長(zhǎng)度和寬度有不同的配風(fēng)要求。

3.2.1 沿爐排長(zhǎng)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(zhǎng)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(cāng)、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(gè)風(fēng)室，單用小風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)，各個(gè)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(guò)?？諝狻Ｔ跔t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(qiáng)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(lái)完成。

后拱的作用是將爐膛后部的過(guò)?？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(guò)剩空氣和揮發(fā)分混合，促使可燃?xì)怏w充分燃燒。同時(shí)由于后拱低而長(zhǎng)，可減少燃料層對(duì)受熱面的直接輻射，保持燃盡階段所需要的溫度，減少機(jī)械不完全燃燒損失及飛灰量。

二次風(fēng)的作用是加強(qiáng)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(shí)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(qiáng)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(guò)改變煤層厚度、送風(fēng)量及爐排速度來(lái)實(shí)現(xiàn)，3個(gè)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(mén)約300mm處開(kāi)始著火，過(guò)早可能燒毀煤閘門(mén)，過(guò)遲則會(huì)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(guò)薄，細(xì)煤粒易被吹起，使煤層工作不穩(wěn)定、不均勻；煤層過(guò)厚，通風(fēng)阻力過(guò)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(wú)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(zhǎng)度的不均勻。對(duì)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(yùn)行調(diào)整過(guò)程中，主要的調(diào)節(jié)對(duì)象是送風(fēng)量和爐排速度。調(diào)節(jié)送風(fēng)對(duì)適應(yīng)負(fù)荷的變動(dòng)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(shí)，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(shí)，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(qiáng)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(shí)，因散熱面不變，散熱量基本不變，而燃料耗量變小了，對(duì)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(yùn)行。

5 保證鍋爐給水品質(zhì)

提高給水品質(zhì)不僅是一項(xiàng)重要的節(jié)能措施，而且是一項(xiàng)重要的安全措施：鍋爐受熱面上結(jié)垢會(huì)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(huì)影響水循環(huán)的正常進(jìn)行，造成管子過(guò)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(qiáng)對(duì)水質(zhì)的監(jiān)察，及時(shí)清除水垢，以減少能源浪費(fèi)。提高運(yùn)行安全效果。

6 提高司爐工的操作水平，樹(shù)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(xiàn) ±50 mm以?xún)?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(mǎn)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(guò)調(diào)整燃燒和給水量來(lái)實(shí)現(xiàn) ，當(dāng)汽壓低 ，水位高時(shí) ，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(qiáng)燃燒 ，蒸發(fā)量增大后，汽壓就會(huì)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(shí)，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(shí)，應(yīng)先增鼓、引風(fēng)量，調(diào)爐排轉(zhuǎn)速，增大給煤量，強(qiáng)化燃燒，提高蒸發(fā)量，在壓上升過(guò)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(gè)規(guī)律，隨時(shí)進(jìn)行操作調(diào)整才能保證蒸汽壓力的相對(duì)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(shí)，則要隨機(jī)調(diào)小鼓、引風(fēng)量，小給煤量。

6.3 及時(shí)除灰和清焦

爐膛內(nèi)如果大量集灰和結(jié)焦時(shí)，就會(huì)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(fèi)。所以，司爐工必須每班時(shí)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(guò)蒸發(fā)濃縮后的食鹽量超過(guò)允許數(shù)值會(huì)使蒸汽品質(zhì)惡化，鍋爐易發(fā)生腐蝕或結(jié)垢，應(yīng)時(shí)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(gè)排污閥上，要依次開(kāi)并各個(gè)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(yàn)，以便隨時(shí)修正排污量。

7 加強(qiáng)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(jì)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(mén)，看火孔，出灰門(mén)，省煤器的管端間在使用一段時(shí)間后，都容易產(chǎn)生縫隙而漏入空，使過(guò)?？諝饬吭龃?，形成過(guò)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(shí)嵌縫修補(bǔ)；

4）敷在鍋爐本體和汽水管路上的保溫層經(jīng)過(guò)段時(shí)間的運(yùn)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(shí)候可能會(huì)燙傷人發(fā)現(xiàn)保溫層脫落，必須及時(shí)修補(bǔ)。

8 結(jié)論

鍋爐節(jié)能，任重道遠(yuǎn)，只要基層管理人員時(shí)刻用節(jié)能、環(huán)保、安全、經(jīng)濟(jì)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(diǎn)，摸索運(yùn)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(yùn)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(jì)運(yùn)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(dòng)人事出社.1983.

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