朱森林，楊潔

（南京凈環(huán)熱冶金工程有限公司，江蘇南京 210016）

1 我國(guó)工業(yè)鍋爐使用普遍存在的弊端

1.1 鍋爐運(yùn)行負(fù)荷低，存在“大馬拉小車(chē)”的現(xiàn)象

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)工業(yè)鍋爐的平均運(yùn)行負(fù)荷只有額定負(fù)荷的50%左右，實(shí)際運(yùn)行效率往往要比鑒定熱效率低10%～15%，造成一次能源的浪費(fèi)很大。由于鍋爐的低負(fù)荷運(yùn)行，致使鍋爐運(yùn)行的一些參數(shù)難以控制在合理的范圍內(nèi)，如爐膛溫度、給風(fēng)量、漏風(fēng)系數(shù)等。如鍋爐在50%負(fù)荷下運(yùn)行，散熱損失比在額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)增大一倍，同時(shí)容易造成漏風(fēng)系數(shù)增大，火床和爐膛溫度偏低，燃燒速度明顯減慢，煤中的固定碳燃燒變得越加困難，爐渣含炭量增加，這樣就使不完全燃燒熱損失增大，運(yùn)行效率下降。同時(shí)由于煙氣溫度及流速發(fā)生變化，也增大了尾部受熱面腐蝕與積灰堵塞的可能性。

1.2 燃煤品質(zhì)不穩(wěn)定且多變

就燃煤供應(yīng)來(lái)講，由于我國(guó)幅員廣大，產(chǎn)煤地區(qū)和大、中城市工業(yè)鍋爐所使用的煤為多品種煤—主要是煙煤、無(wú)煙煤、貧煤等，煤種經(jīng)常發(fā)生變化。不同地區(qū)的煤質(zhì)相差較大，有些地區(qū)的煤質(zhì)很差。工業(yè)鍋爐的燃煤多為未經(jīng)過(guò)洗選加工的原煤，顆粒度沒(méi)有保證，原煤中顆粒度＜3 mm的細(xì)末含量高達(dá)45%～65%，而顆粒度＞10 mm的塊粒含量?jī)H占15%～30%。

我國(guó)的燃煤工業(yè)鍋爐以層燃鍋爐為主，由于層燃鍋爐在設(shè)計(jì)時(shí)其受熱面的布置型式、面積大小、爐拱爐排配風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)型式均按一定的設(shè)計(jì)煤種設(shè)計(jì)，其對(duì)煤種的適應(yīng)性較差，所以，當(dāng)燃燒煤種發(fā)生變化時(shí)，它的燃燒情況必然會(huì)變化，一般是變得更差一些;況且供應(yīng)的煤種經(jīng)常變化，也使鍋爐運(yùn)行、管理人員無(wú)法掌握煤質(zhì)情況，摸不清運(yùn)行規(guī)律，也不能采取有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施。另外，由于供應(yīng)的煙煤顆粒度不能保持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定值，含有較多的細(xì)屑，灰粉也往往較多，這樣既降低了鍋爐運(yùn)行熱效率，也增加了鍋爐污染物的排放。

1.3 鍋爐的燃燒設(shè)備存在較多缺陷

目前我國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐的燃燒設(shè)備存在著較多的缺陷。機(jī)械爐排普遍存在漏煤量偏大、側(cè)密封不嚴(yán)等問(wèn)題（往復(fù)爐排更為嚴(yán)重）。首先爐排運(yùn)行易跑偏，受熱后易變性、斷裂，造成爐排漏煤、火口漏風(fēng)等，造成了灰渣含碳量增加;其次有相當(dāng)一部分配風(fēng)裝置、調(diào)風(fēng)門(mén)不嚴(yán)密，調(diào)節(jié)件結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致調(diào)節(jié)不靈活、調(diào)節(jié)作用不明顯，且爐排風(fēng)室間不能密封，各風(fēng)室互相串風(fēng)，風(fēng)量調(diào)節(jié)性能差，使火床上的各燃燒區(qū)段合理布風(fēng)難以實(shí)現(xiàn)甚至不可能;此外爐排與側(cè)墻間漏風(fēng)嚴(yán)重，鍋爐橫向風(fēng)壓分布不均衡。上海、遼寧等地實(shí)測(cè)鍋爐過(guò)量空氣系數(shù)α平均在2～3之間，有的高達(dá)5以上。這些都嚴(yán)重影響爐內(nèi)正常燃燒，影響鍋爐運(yùn)行效率。

1.4 鍋爐運(yùn)行監(jiān)測(cè)儀表不全，控制水平低

目前在用工業(yè)鍋爐配置的運(yùn)行監(jiān)測(cè)儀表不全或失靈，尤其缺少顯示和控制鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行參數(shù)的儀表。由于鍋爐沒(méi)有裝設(shè)流量表、氧量表、煤量表、溫度表、風(fēng)壓表等測(cè)量?jī)x表，又缺少必要的化驗(yàn)手段，所以不能測(cè)定蒸汽（或給水）流量、燃煤量、過(guò)量空氣系數(shù)、爐渣含碳量、排煙溫度等經(jīng)濟(jì)運(yùn)行參數(shù)。因此，運(yùn)行人員在調(diào)節(jié)時(shí)，往往由于缺少數(shù)據(jù)，不能對(duì)鍋爐的運(yùn)行狀況及時(shí)作出準(zhǔn)確判斷，無(wú)法在鍋爐的燃燒及運(yùn)行工況變化時(shí)，實(shí)施相應(yīng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)，使鍋爐處于最佳工況運(yùn)行。

除了監(jiān)測(cè)儀表不全以外，目前我國(guó)的燃煤工業(yè)鍋爐控制水平也很低，多為位式、開(kāi)環(huán)控制，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)連續(xù)閉環(huán)控制，不能根據(jù)外界變化調(diào)節(jié)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)。即使是機(jī)械燃燒爐排，也未能實(shí)現(xiàn)燃燒和負(fù)荷調(diào)整的自動(dòng)控制。鍋爐的自動(dòng)化水平低，使鍋爐的燃燒和運(yùn)行調(diào)整變得難以操作和掌握，無(wú)法使鍋爐運(yùn)行較快的適應(yīng)工況的變化和處于持續(xù)穩(wěn)定狀態(tài)，鍋爐運(yùn)行效率的保證和提高收到了限制。

此外，自動(dòng)化水平低也使鍋爐運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度加大，對(duì)運(yùn)行人員的依賴性增大，運(yùn)行人員的素質(zhì)高低成為決定鍋爐運(yùn)行質(zhì)量的重要因素，因此提高鍋爐控制技術(shù)水平成為提高鍋爐效率的重要手段。

1.5 鍋爐水質(zhì)普遍達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求

按照GB/T 1576《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，蒸汽鍋爐、承壓熱水鍋爐的給水應(yīng)采用鍋外化學(xué)處理，也就是要安裝水處理設(shè)備對(duì)鍋爐給水進(jìn)行處理。否則鍋爐水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，會(huì)導(dǎo)致鍋爐結(jié)垢，既影響鍋爐受熱面?zhèn)鳠?，增加熱阻，又危及鍋爐的安全運(yùn)行。鍋爐結(jié)垢對(duì)鍋爐熱效率的影響很大，每增加1 mm水垢，將多耗煤3%～4%。然而，目前很大一部分工業(yè)鍋爐沒(méi)有使用水處理設(shè)備，就是已配置的水處理設(shè)備其實(shí)際利用率也不足70%，尤其是邊遠(yuǎn)地區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)的工業(yè)鍋爐，既未安裝水處理設(shè)備，也未采用鍋內(nèi)加藥處理方式。

1.6 鍋爐輔機(jī)配套不當(dāng)

目前，許多工業(yè)鍋爐的鼓、引風(fēng)機(jī)和給水泵、循環(huán)水泵等輔機(jī)配套偏大。即使輔機(jī)水按鍋爐的額定容量進(jìn)行配置，但由于現(xiàn)在使用的泵與風(fēng)機(jī)多為通用產(chǎn)品，無(wú)負(fù)荷調(diào)節(jié)檔次，不能隨鍋爐運(yùn)行工況的變動(dòng)相應(yīng)進(jìn)行變速調(diào)節(jié)，而僅是靠擋板、閥門(mén)的節(jié)流來(lái)調(diào)節(jié)流量或壓力，所以面對(duì)當(dāng)前鍋爐多數(shù)處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，輔機(jī)不能在高效率區(qū)域運(yùn)行，輔機(jī)設(shè)備處于高消耗、低輸出的運(yùn)行狀態(tài)，使得鍋爐的自身（電）耗比例增加，造成較大的能源浪費(fèi)。

2 工業(yè)鍋爐節(jié)能減排的相關(guān)對(duì)策

2.1 燃料消費(fèi)政策

為從根本上解決問(wèn)題，“十一五”期間，國(guó)家應(yīng)該從國(guó)家能源戰(zhàn)略管理和技術(shù)管理的角度制定工業(yè)和供熱行業(yè)燃料政策，形成政策或法規(guī)導(dǎo)向，從源頭上解決工業(yè)鍋爐長(zhǎng)期以來(lái)燃用散煤致使工業(yè)鍋爐熱效率低下、污染嚴(yán)重的問(wèn)題，具體來(lái)講，至少應(yīng)該提倡以下的工業(yè)鍋爐燃料消費(fèi)政策:

a）城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)小容量的生活鍋爐以新能源（如太陽(yáng)能）、生物質(zhì)可再生能源和燃用清潔燃料為主，如油品和天然氣、煤氣、液化氣，改善燃料供應(yīng)結(jié)構(gòu);

b）中等及大容量工業(yè)和供熱鍋爐積極推行容量大型化，爭(zhēng)取一部分工業(yè)鍋爐燃用動(dòng)力優(yōu)質(zhì)化配煤（洗選或篩分）;無(wú)法實(shí)施工業(yè)鍋爐燃用動(dòng)力配煤的城市，至少應(yīng)采用爐前篩分和成型的混煤配煤方式，或者開(kāi)發(fā)新型的爐前分類(lèi)、分質(zhì)和成型化裝置;

c）淘汰手燒的非機(jī)械化燃燒的生活鍋爐。鑒于國(guó)內(nèi)工業(yè)鍋爐煤質(zhì)多變的供應(yīng)狀態(tài)，以及工業(yè)鍋爐燃料消費(fèi)量十分巨大，建議在“十二五”初期形成一部分工業(yè)鍋爐燃用動(dòng)力配煤，大部分工業(yè)鍋爐燃用爐前分類(lèi)、分質(zhì)和成型化散煤的局面。

2.2 法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)

通過(guò)立法建立工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行的規(guī)定性文件，保證節(jié)能減排的有效實(shí)施。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限制不符合節(jié)能減排的工業(yè)鍋爐產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。積極推行目前已經(jīng)制定的《工業(yè)鍋爐能效限定值及能效等級(jí)》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化的執(zhí)行，該標(biāo)準(zhǔn)是為我國(guó)《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》在工業(yè)鍋爐行業(yè)中的實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)，該標(biāo)準(zhǔn)將成為規(guī)范我國(guó)工業(yè)鍋爐市場(chǎng)、實(shí)施中國(guó)節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證制度的重要技術(shù)支持文件，將在淘汰高耗能產(chǎn)品、促進(jìn)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步、加強(qiáng)政府節(jié)能管理的宏觀調(diào)控等方面發(fā)揮重要作用。

2.3 目前在用工業(yè)鍋爐實(shí)施節(jié)能改造使用的主要技術(shù)

近幾年，在廣大鍋爐科技人員和節(jié)能工作者的努力下，工業(yè)鍋爐在節(jié)能新技術(shù)、新產(chǎn)品方面取得了一些成果，但由于缺乏必要的政策支持，總體推廣力度不大。目前在工業(yè)鍋爐節(jié)能改造中使用的主要節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品以及使用效果簡(jiǎn)述如下:

a）冷凝式余熱回收技術(shù)

傳統(tǒng)鍋爐的排煙溫度一般在160℃ ～250℃，煙氣中的水蒸汽仍處于過(guò)熱狀態(tài)，不可能凝結(jié)成液態(tài)的水而放出汽化潛熱。眾所周知，鍋爐熱效率是以燃料低位發(fā)熱值計(jì)算所得，未考慮燃料高位發(fā)熱值中汽化潛熱的熱損失。因此傳統(tǒng)鍋爐熱效率一般只能達(dá)到87%～91%。采用冷凝式余熱回收技術(shù)改造鍋爐，鍋爐排煙溫度可降低到50℃～70℃，回收煙氣中的顯熱和水蒸氣的凝結(jié)潛熱，從而大大提高熱效率。

b）給煤裝置改造

我國(guó)的鏈條爐排鍋爐都是燃燒原煤，原有的斗式給煤裝置使得塊、末煤混合堆實(shí)在爐排上，阻礙爐排通風(fēng)，影響燃燒。將斗式給煤改造成分層次給煤，即使用重力篩選將原煤中塊、末自下而上松散地分布在爐排上，有利于爐排通風(fēng)、改善燃燒狀況，提高煤的燃燒率，減少爐渣含碳量，節(jié)能效果視改前爐況而異，爐況越差，效果越好，一般可提高效率3%～5%。該項(xiàng)改造投資少，見(jiàn)效快，投資回收也很快。部分單位的實(shí)踐已做出了很好的證明。

3 爐拱改造

鏈條爐排鍋爐的爐拱是按設(shè)計(jì)煤種配置的，拱型結(jié)構(gòu)對(duì)煤種是否適用，對(duì)鏈條爐排燃燒好壞是一個(gè)關(guān)鍵。目前在用鍋爐的絕大部分爐拱都是II類(lèi)煙煤設(shè)計(jì)的，由于實(shí)際運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)的差異（一是煤質(zhì)不符合設(shè)計(jì)煤種要求及煤種多變;二是鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行，爐溫低，煤末進(jìn)后拱已成壓火狀況），直接影響了鍋爐的熱效率，甚至影響鍋爐出力。按照實(shí)際使用的煤種，適當(dāng)改變爐拱的形狀與尺寸，可以改善燃燒狀況，提高燃燒效率，減少燃煤消耗。這項(xiàng)改造可降低爐（灰）渣含碳量30%～50%，而且可提高出力。技改投資半年左右可收回。

4 燃燒系統(tǒng)改造

鏈條爐排鍋爐在負(fù)荷變化或煤質(zhì)變化尤其是變差時(shí)往往會(huì)冒煙，爐齡較長(zhǎng)的鍋爐此現(xiàn)象更為嚴(yán)重。近幾年，一項(xiàng)旨在降低污染、節(jié)約能源的工業(yè)鍋爐“氣、煤混燒”技術(shù)在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家推廣應(yīng)用。據(jù)了解，這種技術(shù)就是在爐膛適當(dāng)部位噴入燃?xì)庵既济?，此?xiàng)技術(shù)在美國(guó)的老齡鍋爐改造中應(yīng)用較多，我國(guó)也有改造實(shí)例（如宣化鋼鐵集團(tuán)公司焦化廠三臺(tái)SHL20—25/400—AII鍋爐的改造）。該項(xiàng)技術(shù)具有下列優(yōu)點(diǎn):暖爐、點(diǎn)火干凈快捷;鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍擴(kuò)大，避免降負(fù)荷損失;由于燃盡率提高和過(guò)量空氣減少，鍋爐熱效率提高;適應(yīng)負(fù)荷快速變化和煤質(zhì)變化等。因此，該項(xiàng)技術(shù)可以在現(xiàn)在或?qū)?lái)有供氣源的地方用于燃煤工業(yè)鍋爐的改造，節(jié)能效果一般可提高5%～10%。

5 鍋爐輔機(jī)節(jié)能改造

燃煤鍋爐的主要輔機(jī)—給水泵、鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)與鍋爐的熱效率和耗能量直接相關(guān)，用適當(dāng)?shù)淖冾l調(diào)速技術(shù)，按照鍋爐的負(fù)荷需要調(diào)節(jié)給水量、鼔、引風(fēng)量，維持鍋爐運(yùn)行在最佳狀況，一方面可以節(jié)約鍋爐燃料，另一方面又可以節(jié)約給水泵和風(fēng)機(jī)的耗電，節(jié)電率一般可達(dá)20%～60%，節(jié)能效果好。

6 層燃鍋爐改造成循環(huán)流化床鍋爐

循環(huán)流化床鍋爐是燃煤在爐內(nèi)循環(huán)流化燃燒，所以，它的熱效率比層燃鍋爐高10%～15%，而且負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好，可以燃燒劣質(zhì)煤。此外由于可以使用石灰石在爐內(nèi)脫硫，所以，不但可以大大減少燃煤鍋爐酸性氣體SO2、NOX的排放量，而且其灰渣可直接用于生產(chǎn)建筑材料。這種改造已經(jīng)有不少成功案例，但它的改造投資較高，約為購(gòu)置新?tīng)t費(fèi)用的70%，而且會(huì)大幅度提高電能消耗，所以要慎重決策。

7 控制系統(tǒng)改造

工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)節(jié)能改造主要是按照鍋爐的負(fù)荷要求，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)給煤量、給水量、鼔引風(fēng)量，特別是實(shí)施燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)，包括電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，裝設(shè)煙氣氧量監(jiān)測(cè)儀表，再配以先進(jìn)的調(diào)風(fēng)裝置，可大幅提高燃燒效率，降低過(guò)量空氣系數(shù)，使鍋爐經(jīng)常處在良好的運(yùn)行狀態(tài)，從而提高鍋爐效率，一般可提高2%～3%。

8 在供熱系統(tǒng)中推廣蓄熱器

由于采用蓄熱器，可以在用戶用熱負(fù)荷多變條件下，保持鍋爐的運(yùn)行工況穩(wěn)定，使鍋爐一直以穩(wěn)定負(fù)荷狀況工作，從而提高運(yùn)行熱效率。不然，由于鍋爐在低負(fù)荷或變負(fù)荷下運(yùn)行，熱效率將會(huì)急劇下降。經(jīng)上海地區(qū)試驗(yàn)，在供熱系統(tǒng)采用蓄熱器的情況下，鍋爐熱效率可提高4%～5%，且對(duì)系統(tǒng)也有益。

9 其他改造

a）配以自動(dòng)控制排污閥，以降低排污熱損失;

b）完善爐墻保溫及管道保溫，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，做好保溫可提高鍋爐效率1.5%～2%;

c）安裝鍋爐吹灰器，一方面能提高受熱面?zhèn)鳠嵝Ч?，另一方面能降低排煙溫?0℃ ～45℃不等，可提高鍋爐效率2%～3%。