譚勇

（重慶市特種設備檢測研究院（萬州中心） 萬州）

工業(yè)鍋爐現(xiàn)存問題與節(jié)能減排措施探討

譚勇

（重慶市特種設備檢測研究院（萬州中心） 萬州）

本文主要結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗闡述了我國工業(yè)鍋爐能耗現(xiàn)狀，并且針對存在的問題提出了工業(yè)鍋爐進行節(jié)能改造的幾點措施，希望能夠為同行作參考。

工業(yè)；鍋爐；節(jié)能；能耗；燃煤；給煤

引言

工業(yè)鍋爐被廣泛的運用在采暖通風、工廠動力等多項領域。煤炭消耗約占我國煤炭消耗總量的1/4。且在用工業(yè)鍋爐多為使用年限較長的老舊鍋爐，效率低，污染重，節(jié)能潛力巨大。工業(yè)燃煤鍋爐效率普遍較低。目前平均效率僅為60～65%，比鍋爐產(chǎn)品的鑒定效率低10～15%，比國際水平低20%左右。實際出力一般為額定出力的60～70%，少數(shù)運行不好的僅在50%左右。面對這樣的形勢，做好工業(yè)鍋爐的節(jié)能改造變得十分必要和重要。

1 我國工業(yè)爐的現(xiàn)狀

從工業(yè)爐的產(chǎn)量和擁有量來看，在世界上我國堪稱“工業(yè)爐大國”。我國共有各類工業(yè)爐約12萬臺。工業(yè)爐中燃料爐約6.6萬臺，占爐窯總數(shù)的55%以上，電爐約5萬臺。機械行業(yè)爐窯約7.5萬臺，占爐窯總數(shù)的66%；冶金行業(yè)擁有各類工業(yè)爐1萬余臺，約占總數(shù)10%左右；陶瓷、建材、耐材行業(yè)擁有各類爐窯15000臺，約占總數(shù)的12%左右。石油化工行業(yè)有各類工業(yè)爐窯4000臺以上，約占總數(shù)的4%左右。

工業(yè)爐是我國的能耗大戶，年總耗能達2.6億tce，約占全國總能耗的1/4，占工業(yè)總能耗的60%，位居發(fā)電、供熱之后第三位。工業(yè)爐中燃料爐能耗占工業(yè)爐總能耗的92%，其中固體燃料約70%左右，其它為氣體和液體燃料。電爐按臺數(shù)計算占45%，而能耗僅占工業(yè)爐總能耗的8%左右。

我國工業(yè)爐技術自改革開放以來有了長足的進步，但工業(yè)爐的能源利用總體水平不高，僅相當于發(fā)達國家20世紀70～80年代的水平，工業(yè)爐的熱效率平均不到36%，而國際上工業(yè)爐的熱效率平均為50%以上。

我國是世界上第一鋼鐵大國，冶金工業(yè)爐的能量利用水平參差不齊。以連續(xù)軋鋼加熱爐為例，大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的爐子熱效率達到40%以上，部分爐子已達到甚至超過了國外發(fā)達國家水平，但非鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的加熱爐效率均在40%以下，發(fā)生爐煤氣加熱爐的熱效率在35%左右，直燃煤爐的熱效率僅為10～20%。

我國是世界上機械制造大國，但機械行業(yè)各類工業(yè)爐的熱效率的平均水平與發(fā)達國家相比差距甚大。我國機械行業(yè)中，先進的爐型所占比重不大，絕大多數(shù)為20世紀50～60年代的結(jié)構形式，例如數(shù)以萬計的鍛造加熱爐，大多數(shù)燒煤，且室式爐居多，爐溫波動較大，加熱質(zhì)量差，熱效率低。如我國鍛造加熱爐的單耗高達0.7kg標煤/kg，熱效率只有3～10%；而日本、英國等發(fā)達國家的鍛造加熱爐的單耗只有0.15kg標煤/kg，熱效率可達20%以上。

2 工業(yè)鍋爐節(jié)能減排措施

2.1 調(diào)整工業(yè)爐能源結(jié)構，燃氣取代燃煤

我國工業(yè)爐的能源結(jié)構是以煤為主的，燃煤工業(yè)爐占工業(yè)爐總能耗的70%，燃油、燃氣爐僅為20%左右。目前絕大部分燃煤爐的爐型落后，污染嚴重，熱效率低，不利于先進節(jié)能技術的應用，嚴重制約我國工業(yè)爐節(jié)能減排的總體水平，成為瓶頸性問題。要想工業(yè)爐節(jié)能減排戰(zhàn)略目標實現(xiàn)，調(diào)整工業(yè)爐能源結(jié)構勢在必行，它是實現(xiàn)我國工業(yè)爐從“蒸汽機”向“內(nèi)燃機”轉(zhuǎn)變的引擎。按國家“十一五”節(jié)能減排規(guī)劃，年單位GDP能耗減少4%，“十一五”期間節(jié)能目標20%。如果按此比例，工業(yè)爐年節(jié)能目標為0.52億tce。而燃煤工業(yè)爐年總耗能為1.82億tce，如果用先進的蓄熱式高溫空氣燃燒技術改造這類爐窯，按節(jié)能50%計算，可實現(xiàn)年節(jié)能0.91億tce，超額完成國家節(jié)能減排的戰(zhàn)略目標。

2.2 鏈條爐燃燒系統(tǒng)節(jié)能改造

2.2.1 給煤裝置改造

我國的鏈條爐排鍋爐給煤主要采用斗式給煤裝置。采用統(tǒng)煤時，爐排上塊煤和細末分布不均，造成通風不均，影響燃燒；細末多的地方容易被風吹走而形成“火口”，造成大量竄風；可以采用分層給煤的方式，分層給煤將煤倉中溜下來的原煤經(jīng)過輥筒疏松后，落到篩板上。粒度大的顆粒從篩板上落到爐排上，粒度小的漏到篩下的爐排爐上，隨著爐排的轉(zhuǎn)動，形成了下大上小的給煤層次，使煤層顆粒分布均與，通風均勻，提高了爐膛溫度，利于燃燼。采用分層給煤可以增加鍋爐對煤種的適應性，出力提高；降低各項熱損失，鍋爐熱效率可提高4～5%，甚至8～10%；提高鍋爐運行的可靠性，減少維修費用；改造工期短、投資回收快，一般為3～6個月。如石景山魯谷供熱廠供131萬m2居民冬季采暖，裝有三臺DHL29-1.6/150/90-AⅡ鏈條鍋爐，采用傳統(tǒng)的給煤調(diào)節(jié)方式，自1995年投入運行以來，煤著火困難，燃燒效率低，還保證不了負荷的需要。北京節(jié)能中心于1996年、1997年分別在1號、2號爐上拆除原鍋爐上的加煤斗，在原位置上安裝新的分層給煤裝置。改造，鍋爐負荷提高，1997年冬季最冷期運行兩臺爐達到了改造前三臺爐的供暖水平（131萬m2）；灰渣含碳量由原來的28%降到5%～7%；鍋爐熱效率提高到83%。

2.2.2 爐拱改造

爐拱布置是否合理對鍋爐的燃燒工況影響極大，對于不同的燃料特性，應該有不同的拱形及尺寸。不同煤種的爐拱推薦如下：①燃用無煙煤時，采用低而長的后拱，把爐排后端過量氧氣導向燃燒中心供可燃氣體燃燒，灼熱煙氣和火紅炭粒在氣流轉(zhuǎn)彎處分離，象“火雨”一樣投落到新煤上，改善著火。②燃用煙煤、褐煤時，采用高而短的前拱，后拱也不太長，以保證一定爐膛高度，并利用高溫煙氣輻射引火，保證喉口有良好的擾動作用。③燃用多水多灰的劣質(zhì)煤時，可采用人字形拱、中拱、后拱，使煙氣向前流動提高著火區(qū)爐溫，并使煙氣對新煤和爐拱產(chǎn)生較強的直接對流加熱。爐拱改造只要與煤種匹配得當，一般效果都是很明顯的。這項改造可降低灰渣含碳量30～50%，而且可提高出力。技改投資半年左右可收回。如北京市瀝青混凝土廠的KZL4-13型蒸汽鍋爐，自投入運行以來，出力達不到額定值，爐灰含碳量20～30%，排煙溫度200℃左右，鍋爐熱效率僅55～60%。該廠對該爐進行了改造，改造內(nèi)容為：壓低前拱，延長和壓低后拱；省煤器入口前加裝管式空氣預熱器；對爐墻、爐頂煙風道進行密封及保溫處理。改造后，鍋爐出力達到了銘牌出力；點火性能改善，能摻燒劣質(zhì)煤；排煙溫度低于170℃；效率由改造前的66.4%提高到76.7%。

2.2.3 鏈條爐加煤粉復合燃燒

將鏈條爐排上方修改爐拱，取消喉口；爐排與爐膛上部空間保持不變。在燃燒室下半部兩側(cè)墻或前墻布置煤粉燃燒器（一般為爐排上方1.5～2m）。增加一套制粉系統(tǒng)。制粉用煤和爐排用煤可共用一個煤斗。磨制好的煤粉和干燥劑一起送出磨煤機后形成一次風煤粉氣流，與二次風同時進入煤粉燃燒器。燃燒器中的一次煤粉氣流同二次風合理混合后在火床上方形成高溫煤粉火焰。煤粉燃燒形成的高溫火焰提高了爐膛溫度，為鏈條爐排上的煤層著火提供了豐富的熱源，大大改善了鏈條爐排上新煤的著火條件；同時，穩(wěn)定燃燒的火床又是煤粉氣流著火的可靠熱源，可以保證煤粉及時穩(wěn)定地著火。復合燃燒使鍋爐在負荷多變特別是改燒一般劣質(zhì)煤情況下均能達到穩(wěn)定高效燃燒。

2.3 傳熱系統(tǒng)節(jié)能

2.3.1 安裝省煤器

省煤器在降低鍋爐排煙溫度的同時，預熱給水，提高進入鍋筒的水溫，減小鍋筒壁面所受的溫差熱應力，延長鍋筒的使用壽命。省煤器的傳熱溫差大，而且可采用鰭片式鑄鐵管或小直徑鋼管，所以傳熱效果好，降低相同的排煙溫度時，傳熱面積僅需蒸發(fā)受熱面的一半且單位受熱面價格低廉。對于本身沒有安裝省煤器的空間的鍋殼式鍋爐，可以加裝煙道并安裝緊湊式省煤器。但需要校核送風機的壓頭是否夠用。

2.3.2 煙氣余熱回收

可將熱管技術用于工業(yè)鍋爐的煙氣余熱回收，把氣液熱管換熱器安裝在鍋爐煙道內(nèi)，利用煙氣余熱加熱鍋爐給水。某熱水鍋爐使用這種氣液熱管換熱器后，煙氣溫度由原來的230℃下降到170℃，給水溫度由10℃上升到60℃，熱量回收率達26%，鍋爐熱效率提高3.1%，節(jié)能效果顯著。

2.3.3 吹灰、清渣

鍋爐運行中，按照鍋爐吹灰工作執(zhí)行標準定期進行受熱面的吹灰工作，可以保持受熱面清潔，提高傳熱效。采用智能優(yōu)化吹灰系統(tǒng)，實行及時定點定量吹灰，能進一步提高鍋爐效率0.2～0.5%左右。沒有吹灰裝置的鍋爐，可在停爐之后打開人孔門，人工清理積灰；也可以考慮加裝吹灰器。鍋爐一旦結(jié)渣，不容易清除，因此要預防為主；如果出現(xiàn)受熱面嚴重結(jié)渣現(xiàn)象，必須引起高度重視。

2.3.4 采用防垢、除垢技術

結(jié)垢使管壁溫度升高，易造成鍋爐爆管等事故。水垢的存在減少了工質(zhì)流動面積，增大了流動阻力，容易造成水循環(huán)故障。水垢不容易清除，清垢既費力又費時，操作不當還容易造成爆管等事故。主要方法是通過水處理除去水中的鈣、鎂離子。采用適當?shù)乃幚碓O備，保證鍋爐給水和補水的品質(zhì)。對于額度蒸發(fā)量≤2t/h，且額度蒸汽壓力≤1.0MPa的蒸汽鍋爐和汽水兩用鍋爐；對于額定功率≤4.2MW鍋筒式承壓和常壓熱水鍋爐，可以通過鍋內(nèi)加防垢劑處理，但必須加強排污。

2.4 加強運行管理，減少各項熱損失

注意觀察爐內(nèi)燃燒情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時調(diào)整。注意監(jiān)測排煙溫度，及時做好鍋爐的清焦和吹灰工作。注意監(jiān)測煙氣含氧量，漏風嚴重時，應加強密封，大力降低漏風率。加強爐墻、管道表面散熱損失節(jié)能監(jiān)測，及時維修破損保溫。加強水質(zhì)管理，減少結(jié)垢和排污。抓好漏煤回燒，必要時灰渣可以返燒。

3 結(jié)語

當今社會發(fā)展的三大主體就是資源、能源和環(huán)境，工業(yè)鍋爐作為能耗大的行業(yè)，被賦予了節(jié)能減排的重大使用。中國工業(yè)爐市場空間廣闊，節(jié)能潛力巨大。工業(yè)爐產(chǎn)業(yè)仍是充滿生機的朝陽產(chǎn)業(yè)。愿工業(yè)爐同仁抓住機遇，迎接挑戰(zhàn)，用不斷的創(chuàng)新進取推進中國工業(yè)爐的技術進步。

[1]韓民德.論我國工業(yè)鍋爐節(jié)能減排的現(xiàn)狀與措施[J].今日中國論壇，2013（17）：44～45.

[2]王際春.淺談燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能減排[J].中國科技財富，2011（19）：67～68.

[3]符柔則.工業(yè)鍋爐燃用煤粉節(jié)能探討[J].鍋爐技術，1989（12）：87～89.

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1004-7344（2016）21-0234-02

2016-7-5