肖桂田 阜新發(fā)電有限責(zé)任公司， 遼寧阜新 123000

淺談鍋爐的節(jié)煤運(yùn)行

肖桂田 阜新發(fā)電有限責(zé)任公司， 遼寧阜新 123000

從我國傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)角度和能源結(jié)構(gòu)來看，燃煤鍋爐由于一次性投資費(fèi)用較低頗受人們青睞，特別是在煤資源豐富，環(huán)保要求不高的區(qū)域人們更喜歡選擇它。但是在煤資源貧乏的地區(qū)，煤價(jià)并不是很低，故油、氣與煤相比有一定競(jìng)爭(zhēng)能力。人們喜歡燃煤鍋爐的另一個(gè)原因是操作簡(jiǎn)單。但燃煤鍋爐的污染：廢渣、廢氣、廢水“三廢”俱全，治理亦較困難（特別是脫硫，目前燃煤鍋爐的脫硫技術(shù)已取得一定成果，但投資費(fèi)用高，操作過程繁，占地面積大），從社會(huì)效益看燃煤鍋爐應(yīng)該在安全運(yùn)行的同時(shí)注意煤的節(jié)約和對(duì)環(huán)境的污染。本文中著重探討在鍋爐運(yùn)行中的幾項(xiàng)節(jié)煤措施，對(duì)鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行具有重要的指導(dǎo)意義。

節(jié)煤；安全運(yùn)行；鍋爐

前言

根據(jù)2000年12月30日《世界能源導(dǎo)報(bào)》報(bào)道，我國能源的形勢(shì)仍是嚴(yán)峻的。中國人口占世界人口的20%，人均能源的資源占有量不到世界平均水平的一半。我國已探明的一次能源儲(chǔ)備中，煤炭約占總儲(chǔ)量的90%。在我國一次能源的生產(chǎn)和消費(fèi)構(gòu)成中，煤炭約占2/3，是我國能源工業(yè)的支柱。五十年代開始發(fā)展以熱電聯(lián)產(chǎn)為主、鍋爐房為輔的集中供熱方式供應(yīng)城市工業(yè)、民用采暖。到二十一世紀(jì)集中供熱已成為城市一項(xiàng)重要基礎(chǔ)設(shè)施，在提高能源利用率、改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量、促進(jìn)生產(chǎn)、方便群眾等方面起到了重要作用。國家計(jì)委、國家經(jīng)貿(mào)委、建設(shè)部和國家環(huán)保總局曾對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)具有節(jié)約能源，改善環(huán)境，提高供熱質(zhì)量等綜合效益給予了充分肯定?；谖覈壳暗哪茉唇Y(jié)構(gòu)狀況，提高鍋爐的熱效率、降低鍋爐及供熱系統(tǒng)的熱損耗、節(jié)約能源，是我國能源供需之間的不平衡得到緩解是一項(xiàng)十分重要的任務(wù)。

1 煤的燃燒條件

為了使煤的燃燒過程進(jìn)行得快（單位時(shí)間內(nèi)燃燒得多,放出熱量多）,不完全燃燒損失少,即迅速而完全的燃燒,必須保證下述三個(gè)最基本的條件：

1.1 保持一定的高溫環(huán)境

溫度是燃燒的首要條件。因?yàn)槿紵獜闹痖_始,在著火前的準(zhǔn)備階段中,干燥過程都要吸收熱量。因此要求爐膛具有較高的溫度,提供足夠的熱量。

1.2 充足而適量的空氣

煤只有和空氣(其中的氧)接觸才能燃燒。為使燃燒完全,必須供應(yīng)足夠的空氣。實(shí)際運(yùn)行的鍋爐中,供應(yīng)的空氣量經(jīng)常是偏多的。而空氣量過多,會(huì)降低爐膛溫度對(duì)著火與燃燒是不利的,因此供應(yīng)的空氣量要適當(dāng)。

1.3 必需的時(shí)間和空間

燃料完全燃燒需要一定的時(shí)間?？扇?xì)怏w能完全燃燒的時(shí)間取決于在爐膛內(nèi)停留的時(shí)間,也就是取決于爐膛的容積。為此,必須保證足夠的爐膛容積。

2 節(jié)煤措施

基于煤的燃燒條件，只要能保證設(shè)計(jì)煤種有必要的燃燒條件，就能保證鍋爐出力和熱效率，也就是變相節(jié)煤。

2.1 動(dòng)力配煤

我國可供開發(fā)的煤炭資源數(shù)量有限、品種分布不均勻。優(yōu)質(zhì)燃料多用于冶金、化工等部門，工業(yè)鍋爐只能依附于煤炭市場(chǎng)，供應(yīng)什么煤種就燃用什么煤種。目前，工業(yè)鍋爐用煤品種多變，質(zhì)量下降；而供應(yīng)量是根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，按設(shè)計(jì)用煤種進(jìn)行設(shè)計(jì)的。燃煤實(shí)際品種與設(shè)計(jì)煤種的特性指標(biāo)相差較大，這是造成我國工業(yè)鍋爐運(yùn)行效率低、出力低的原因之一。采用動(dòng)力配煤是緩和供需矛盾，提高鍋爐運(yùn)行效率的有效途徑。

為適應(yīng)鍋爐達(dá)到正常燃燒工況的需要，為科學(xué)利用煤炭資源，人為的按合適的重量比選取當(dāng)?shù)氐目晒?yīng)的兩種（或兩種以上）單煤，混配成的具有一定特性指標(biāo)的新煤種，稱為動(dòng)力配煤。

動(dòng)力配煤的配置原則：1) 要在當(dāng)?shù)刭Y源允許的條件下選取單煤；2) 選取的單煤之中最少要有一種不能在鍋爐上單獨(dú)燃用的；3) 混配時(shí)，一般以Qar,net，Vdaf為主要配煤參數(shù)，此兩項(xiàng)必須計(jì)算，達(dá)到配煤指標(biāo)規(guī)定范圍；4) 盡量?jī)?yōu)選兩種單煤配制，遇到下列情況之一者方選取三種煤配制：① 用兩種煤混配后，某一主要參數(shù)或兩個(gè)以上參數(shù)均不能達(dá)到配煤特性指標(biāo)時(shí)；② 為了合理利用某一煤種的需要時(shí)。③配置比例應(yīng)簡(jiǎn)整，配制中要求混勻；④ 選用的單一煤種的煤質(zhì)參數(shù)必須以化驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，進(jìn)貨時(shí)的產(chǎn)品參數(shù)能作為動(dòng)力配煤計(jì)算的原始參數(shù)；⑤通過生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用一個(gè)時(shí)期后，用反饋信息不斷改進(jìn)配方。

動(dòng)力配煤優(yōu)化配方是合理利用燃料的途徑之一。它解決了煤種與爐型不相適應(yīng)的矛盾，開辟了合理利用劣質(zhì)煤的可行性途徑，使得煤質(zhì)穩(wěn)定，減少司爐工人的體力勞動(dòng)，有利于鍋爐安全運(yùn)行。由于優(yōu)化配方接近于鍋爐設(shè)計(jì)煤種，使鍋爐保持經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，提高了鍋爐熱效率，降低了成本，節(jié)約了煤炭，經(jīng)濟(jì)效果明顯。

2.2 爐膛的合理設(shè)計(jì)

鍋爐中的鍋筒、水冷壁和對(duì)流管束是鍋爐的主要受熱面。省煤器、蒸汽過熱器和空氣預(yù)熱器是鍋爐的輔助受熱面，各輔助受熱面依具體情況，按實(shí)際需要而增設(shè)。

目前我國工業(yè)鍋爐普遍存在的問題是：有些產(chǎn)品，在鑒定出廠時(shí)的熱效率和出力等指標(biāo)都較高，但實(shí)際運(yùn)行中的熱效率與鑒定熱效率差距很大。主要原因是燃燒工況不佳。這里有設(shè)備本身的問題，也有運(yùn)行管理的問題。就設(shè)備本身分析，出力和效率主要受到兩個(gè)方面因素的制約：一是鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制造和安裝是否先進(jìn)合理；二是鍋爐所燃用的煤料是否與設(shè)計(jì)燃料相接近，而這兩者又相互聯(lián)系和制約。所以爐膛的合理設(shè)計(jì)對(duì)于提高熱效率、節(jié)煤是非常必要的。

縱觀鍋爐的發(fā)展過程，鍋爐受熱面由小到大，傳熱方式由單純的傳導(dǎo)對(duì)流換熱到重視輻射換熱，一步步發(fā)展到現(xiàn)代鍋爐。在爐膛里配置適當(dāng)?shù)臓t拱，它有利于鍋爐吸收有效的輻射熱，又有利于保護(hù)水冷壁。再輔以一定比例的對(duì)流受熱面和尾部附屬受熱面（如省煤器）以充分利用煙氣熱量，減少熱量損失，以利節(jié)煤。

2.3 風(fēng)量的合理調(diào)節(jié)

爐內(nèi)燃燒所需一、二次風(fēng)均來自送風(fēng)機(jī)，為了保證鍋爐實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)安全燃燒，就必須合理組織爐內(nèi)燃燒工況，保持最佳過?？諝庀禂?shù)。

燃料在鍋爐內(nèi)燃燒，燃燒過程不同，燃燒情況也不同。如鏈條爐的燃燒過程是分區(qū)段的，沿爐排長(zhǎng)度方向燃燒所需空氣量各不相同。在爐排的前部即熱力準(zhǔn)備階段，基本上不需要空氣；在尾部即灰渣形成階段，可燃物所剩無幾，需要的空氣也不多。空氣需要量最大的區(qū)段在爐排中段揮發(fā)物和焦炭的燃燒區(qū)域。顯而易見，合理的調(diào)節(jié)送風(fēng)量，適應(yīng)不同燃燒階段對(duì)空氣量的需要，可以減少不完全燃燒熱損失和排煙熱損失，提高鍋爐的熱效率，達(dá)到節(jié)煤的目的。

運(yùn)行實(shí)踐表明，要切實(shí)做到按煤燃燒的需要配風(fēng)并非易事，除小風(fēng)室之間的隔離密封結(jié)構(gòu)必須良好有效外，對(duì)爐排寬度方向上的配風(fēng)均勻性要特別給予重視。實(shí)驗(yàn)證明配風(fēng)的均勻性與諸多因素有關(guān)，其中以進(jìn)風(fēng)口尺寸的影響最為顯著，隨進(jìn)風(fēng)口與風(fēng)室的截面比的增大而更趨均勻。此外，對(duì)于單側(cè)進(jìn)風(fēng)的鍋爐，可設(shè)置導(dǎo)風(fēng)板或采用風(fēng)室節(jié)流擋板裝置，對(duì)改善爐排橫向配風(fēng)的均勻性有效。對(duì)于爐排寬度較大的爐子，則應(yīng)采取雙側(cè)送風(fēng)的方式。

二次風(fēng)能在鍋爐內(nèi)形成煙氣漩渦，一方面增加了懸浮煤粉在爐膛內(nèi)停留的時(shí)間，而使燃料充分的燃燒，另一方面能使?fàn)t膛內(nèi)的溫度梯度降低，提高了爐膛內(nèi)受熱面的利用率，所以采用二次風(fēng)系統(tǒng)的鍋爐熱效率可提高5～10%。

調(diào)節(jié)送風(fēng)量是通過改變送風(fēng)機(jī)擋板開度或送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，配合改變二次風(fēng)擋板開度實(shí)現(xiàn)的。在調(diào)節(jié)過程中，要根據(jù)負(fù)荷的變化和爐膛出口氧量值的高低進(jìn)行的。根據(jù)以往的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，保持氧量在4%-5%的范圍內(nèi)鍋爐燃燒最經(jīng)濟(jì)。

2.4 鍋爐的微機(jī)控制

鍋爐微機(jī)控制，是近年來開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，它是微型計(jì)算機(jī)軟件、硬件、自動(dòng)控制、鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，我國現(xiàn)有中、小型鍋爐30多萬臺(tái)，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的1/3。提高熱效率，降低耗煤量，降低耗電量，用微機(jī)進(jìn)行控制是一件具有深遠(yuǎn)意義的工作。

采用微機(jī)控制可以直觀而集中的顯示鍋爐各運(yùn)行參數(shù)，能對(duì)運(yùn)行狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄。在鍋爐運(yùn)行中可以隨時(shí)方便的修改各種運(yùn)行參數(shù)的控制值并修改系統(tǒng)的控制參數(shù)。

采用微機(jī)控制可以提高鍋爐的熱效率和節(jié)煤。采用計(jì)算機(jī)控制后鍋爐熱效率可提高5～10%，據(jù)用戶統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)20t/h的鍋爐，全年平均負(fù)荷70%，以平均熱效率提高5%計(jì)，全年節(jié)煤800t，按380元/t計(jì)算每年節(jié)約304000元。

采用微機(jī)控制可以節(jié)電。鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵等大功率電動(dòng)機(jī)，這些設(shè)備大部分時(shí)間里是不會(huì)滿負(fù)荷輸出的，原有方式采用閥門和擋板控制流量，浪費(fèi)非常嚴(yán)重。通過對(duì)風(fēng)機(jī)水泵進(jìn)行變頻控制可以平均節(jié)電達(dá)到30%～40%。

2.5 鍋爐及供熱系統(tǒng)的維護(hù)

積灰對(duì)提高鍋爐熱效率十分有害，當(dāng)鍋爐有效散熱面積灰1mm厚時(shí)，熱效率要下降4～5%。因此及時(shí)清除鍋爐受熱面的積灰是提高鍋爐熱效率和節(jié)煤的有效措施。目前清除鍋爐積灰主要有機(jī)械及化學(xué)方法，而以化學(xué)方法應(yīng)用較廣?；瘜W(xué)清灰劑是用硝酸鉀、硫黃混合粉末組成，使用時(shí)用高壓空氣噴入爐膛與煙灰起化學(xué)反應(yīng)，使灰垢變得松散而脫落。

為了減少鍋爐和供熱系統(tǒng)的散熱損失必須加強(qiáng)維護(hù)，對(duì)鍋爐本體及管道要做好保溫。熱力管網(wǎng)及閥門等漏水也是熱損失一個(gè)不可忽視的環(huán)節(jié)，熱力管路的絕熱保護(hù)必須妥善處理。對(duì)使用熱水管道集汽罐排氣時(shí)，盡量使用自動(dòng)排氣閥或密閉關(guān)鎖閥門，避免用戶亂開閥門放熱水。另外經(jīng)常檢查供熱系統(tǒng)中閥門、接頭及散熱器，隨時(shí)消除漏水現(xiàn)象。

加強(qiáng)管理包括技術(shù)管理及成本管理兩方面。在技術(shù)管理方面，應(yīng)根據(jù)具體情況盡可能設(shè)置完善的管理系統(tǒng)。如燃燒中應(yīng)該有取樣裝置，各種計(jì)量裝置及儀表。設(shè)置水質(zhì)化驗(yàn)室，以適應(yīng)煤的工業(yè)分析、煙氣分析和灰渣含碳量分析等需要。在成本管理方面，燃料管理是十分重要的工作。煤場(chǎng)的煤應(yīng)按煤種分別堆放。做好防風(fēng)雨措施，減少自然損耗。蒸汽和熱水是鍋爐房的產(chǎn)品，產(chǎn)量要有計(jì)劃，分析要有計(jì)量。鍋爐設(shè)備維修管理也是十分重要的，停爐時(shí)要有檢查制度，并派專人維修，對(duì)操作人員要加強(qiáng)節(jié)能意識(shí)的教育，形成一個(gè)人人講節(jié)能，人人關(guān)心節(jié)能的局面。

3 結(jié)語

鍋爐是通過燃燒加熱工質(zhì)來提供熱能動(dòng)力的重要設(shè)備,同時(shí)又是承壓、受熱、有爆炸危險(xiǎn)性而又被各行各業(yè)普遍應(yīng)用的特殊設(shè)備。另外煤炭屬于一次能源，其儲(chǔ)量有限。因此在鍋爐安全運(yùn)行的同時(shí)要注重節(jié)煤，讓燃料在運(yùn)行中充分的燃燒，提高熱效率，減少對(duì)環(huán)境的污染。

管理和使用鍋爐的技術(shù)人員、管理人員、司爐工人必須熟知鍋爐的結(jié)構(gòu)、性能,尤其司爐工人要有高度責(zé)任感。掌握鍋爐的運(yùn)行規(guī)律,嚴(yán)格遵守各項(xiàng)操作規(guī)程、交接班及崗位責(zé)任等制度，讓節(jié)煤成為可能。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.068

肖桂田:本科、研究方向:鍋爐。