丁新龍（上海燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)研究有限公司，上海200135）

0 引言

化工生產(chǎn)的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的能源需求，其中所使用的燃煤鍋爐屬于能源消耗量較大的設(shè)備，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，燃煤鍋爐的煤炭消耗量占據(jù)全年煤炭消耗量的1/4。部分化工生產(chǎn)企業(yè)所使用的燃煤鍋爐年久失修，能源消耗量較大，同時(shí)也會(huì)存在一定的安全隱患。在煤炭無(wú)法充分燃燒的情況下，還會(huì)帶來(lái)大氣污染、熱效率降低等問(wèn)題。燃煤鍋爐實(shí)際運(yùn)行中的熱效率一般僅能達(dá)到60%。與設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)期效果存在一定的差異?？梢?jiàn)，對(duì)化工燃煤鍋爐進(jìn)行節(jié)能改造具有重要的意義，是提升熱效率和改善環(huán)境污染問(wèn)題的必然之舉。

1 項(xiàng)目概況

某化工企業(yè)生產(chǎn)所用燃煤鍋爐為10t/h 鍋爐，鍋爐運(yùn)行時(shí)，原煤由爐排進(jìn)入，燃燒后的煙氣統(tǒng)一由除塵器凈化處理后排放，剩余的煤渣由人工運(yùn)輸至墻外渣場(chǎng)集中裝車(chē)外運(yùn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該鍋爐的年運(yùn)行時(shí)間為10個(gè)月以上，大約為310天，燃煤的最低發(fā)熱值為18800kJ/kg，灰分與硫分分別是30%和1%。該鍋爐的耗煤量為45t/d，平均年耗煤量是14310t。由于爐排區(qū)域的配風(fēng)不當(dāng)，原煤難以充分燃燒，會(huì)產(chǎn)生大量污染性較強(qiáng)的煙氣，且灰渣中存在部分焦炭狀煤粒，鍋爐的熱效率普遍低于57%，與設(shè)計(jì)的熱效率存在較大差距。

2 燃煤鍋爐改造中面臨的主要問(wèn)題

為了保證化工燃煤鍋爐改造工作的順利開(kāi)展，首先應(yīng)認(rèn)清燃煤鍋爐的應(yīng)用現(xiàn)狀，明確在鍋爐改造過(guò)程中需要面臨的主要問(wèn)題。具體如下：

2.1 鍋爐制造質(zhì)量偏低的問(wèn)題

部分廠家在生產(chǎn)鍋爐時(shí)受到設(shè)計(jì)能力和制造工藝的影響，極易造成鍋爐制造質(zhì)量偏低的問(wèn)題。此類(lèi)問(wèn)題的產(chǎn)生必定會(huì)影響燃煤鍋爐的應(yīng)用效果。而部分化工企業(yè)考慮到設(shè)備購(gòu)置的成本，在進(jìn)行鍋爐設(shè)備采購(gòu)時(shí)，并未考慮到鍋爐的制造質(zhì)量問(wèn)題，致使鍋爐使用過(guò)程中造成大量的資源浪費(fèi)。

2.2 鍋爐運(yùn)作效率問(wèn)題

也存在一定的問(wèn)題。相關(guān)研究資料中指出，部分鍋爐在燃燒過(guò)程中的熱能效率僅有60%，這與鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)期效率存在較大的差異，這也意味著鍋爐燃燒過(guò)程中會(huì)存在燃料燃燒不充分的現(xiàn)象，不僅會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染的問(wèn)題，還會(huì)造成資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，同時(shí)增加化工企業(yè)的生產(chǎn)成本。

2.3 鍋爐輔機(jī)配置不佳

鍋爐輔機(jī)配置不佳的問(wèn)題也可能會(huì)影響鍋爐的燃燒率，從而影響熱能的產(chǎn)生。同時(shí)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中所產(chǎn)生的噪聲也會(huì)消耗部分資源。

3 化工燃燒鍋爐節(jié)能改造的有效措施

3.1 爐膛結(jié)構(gòu)改造

爐拱結(jié)構(gòu)是影響爐膛結(jié)構(gòu)性能的重要因素，鍋爐燃燒的過(guò)程中爐膛的結(jié)構(gòu)形態(tài)會(huì)對(duì)煤炭燃燒率造成直接影響。合理的爐拱設(shè)計(jì)可使?fàn)t膛內(nèi)部氣流得到均勻混合，起到促進(jìn)顏料燃燒的重要作用。爐拱結(jié)構(gòu)主要可以分為兩個(gè)部分，即前拱和后拱，前拱與后拱之間的距離以及爐膛的開(kāi)敞度均會(huì)影響煤炭燃燒[1]。因此，在鍋爐改造時(shí)，應(yīng)結(jié)合鍋爐的燃燒率需求，對(duì)爐拱形態(tài)和位置做出優(yōu)化。

3.2 風(fēng)倉(cāng)、風(fēng)室結(jié)構(gòu)改造

（1）風(fēng)倉(cāng)結(jié)構(gòu)的主要作用為對(duì)風(fēng)量進(jìn)行有效分配，從而增強(qiáng)煤炭的燃燒率，起到改善鍋爐熱效率的重要作用。因此，在進(jìn)行鍋爐改造時(shí)，也應(yīng)將風(fēng)倉(cāng)結(jié)構(gòu)改造作為重點(diǎn)的改造內(nèi)容。尤其需要做好對(duì)傳統(tǒng)封倉(cāng)間結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化，通過(guò)提升風(fēng)倉(cāng)結(jié)構(gòu)的密封性以及各風(fēng)倉(cāng)之間的配合度來(lái)進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐內(nèi)部的均勻供風(fēng)，從而增強(qiáng)鍋爐的熱效應(yīng)；（2）燃煤鍋爐的煤炭能否充分燃燒與配風(fēng)質(zhì)量存在密切的聯(lián)系，只有確?？諝獾某渥愎?yīng)才能提升燃煤效率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的高效利用。因此，在進(jìn)行鍋爐改造時(shí)，也應(yīng)做到對(duì)風(fēng)室結(jié)構(gòu)的合理調(diào)整，使其能夠滿足鍋爐燃燒的配風(fēng)需求。

3.2.1 合理控制爐排長(zhǎng)度方向的配風(fēng)質(zhì)量

鍋爐生產(chǎn)的過(guò)程中，需要通過(guò)爐排將原煤運(yùn)輸?shù)藉仩t內(nèi)部，在此過(guò)程中，原煤需要經(jīng)歷三個(gè)燃燒階段：（1）第一階段主要進(jìn)行預(yù)熱干燥；（2）第二階段原煤才被燃燒；（3）第三階段原煤充分燃燒后產(chǎn)出灰渣。由于三個(gè)階段燃燒特點(diǎn)的不同，對(duì)于空氣量和空氣質(zhì)量的需求也存在一定的差異。就第一階段來(lái)說(shuō)，進(jìn)行原煤預(yù)熱干燥時(shí)基本無(wú)需空氣，而在進(jìn)入第二階段后，原煤燃燒則需要提供部分空氣，使原煤得以充分燃燒，釋放出熱量提供生產(chǎn)動(dòng)力。最后一階段的空氣需求量較大，主要是由于空氣可以提升原煤燃燒效率，最后產(chǎn)出灰渣，整個(gè)燃燒過(guò)程結(jié)束后，也需部分空氣用于送風(fēng)保證爐排的快速冷卻。根據(jù)上述風(fēng)量需求，需要在爐排下設(shè)置行分倉(cāng)供風(fēng)系統(tǒng)，確保各個(gè)階段均能得到適宜的風(fēng)量供應(yīng)。同時(shí)在各個(gè)分倉(cāng)部位設(shè)置功能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制出風(fēng)量。

3.2.2 合理控制爐排寬度方向的配風(fēng)質(zhì)量

爐排寬度方向的配風(fēng)要求與長(zhǎng)度方向的配風(fēng)要求存在較大的差異，爐排寬度方向需要進(jìn)行均勻配風(fēng)，保障燃煤的充分燃燒。（1）在進(jìn)行改造時(shí)，可以對(duì)風(fēng)室結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效調(diào)整，可將原有的風(fēng)室結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成雙面進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)或者等壓風(fēng)式結(jié)構(gòu)，確保寬度方向配風(fēng)的均勻性。實(shí)踐證明，寬度方向配風(fēng)均勻可以有效降低煙氣熱損現(xiàn)象；（2）原煤燃燒效率還與爐排上放置的原煤厚度以及煙氣含氧量存在一定的聯(lián)系，要求相關(guān)生產(chǎn)人員能夠根據(jù)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合爐排上的原煤厚度合理配風(fēng)，從根本上提升燃煤燃燒率。

3.3 合理選用除塵設(shè)備

現(xiàn)階段較為常見(jiàn)的除塵設(shè)備包括重力沉降式、沖擊式、離心式和旋風(fēng)式除塵設(shè)備等。而在實(shí)際應(yīng)用中可以發(fā)現(xiàn)，上述幾種除塵設(shè)備的應(yīng)用難以實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐燃燒灰塵的有效清理，除塵效果無(wú)法滿足生態(tài)文明建設(shè)的基本要求。為此，化工企業(yè)需要積極引進(jìn)先進(jìn)的除塵設(shè)備，如袋式除塵設(shè)備，其具備更好的噴吹功能，且使用壽命較長(zhǎng)，可對(duì)煙塵含量進(jìn)行有效控制。

3.4 鍋爐給煤裝置改造

當(dāng)前鍋爐給煤裝置中存在的主要問(wèn)題為，顆粒大的煤炭和小顆粒的煤炭同時(shí)堆放在爐排上方，致使布風(fēng)口被遮擋，嚴(yán)重影響布風(fēng)的均勻性，這將對(duì)煤炭的燃燒率產(chǎn)生一定影響。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，可以將給煤裝置設(shè)置為分層結(jié)構(gòu)，根據(jù)重力因素，形成大小顆粒煤炭分層布置的形式，使?fàn)t排上方具備良好的通風(fēng)性，進(jìn)而提升煤炭的燃燒率[2]。

綜上所述，CCtalk主要以基礎(chǔ)語(yǔ)言知識(shí)包括語(yǔ)音單詞語(yǔ)法等課程為主，對(duì)于廣大日語(yǔ)初中級(jí)學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)是個(gè)課程資源豐富值得利用的平臺(tái)。

3.5 對(duì)鍋爐煙氣余熱進(jìn)行再利用

3.5.1 煙氣回收再利用

鍋爐燃燒過(guò)程中所排出的煙氣量較大，而煙氣的排出也會(huì)伴隨發(fā)生熱損失問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)鍋爐的環(huán)保改造，可通過(guò)回收再利用煙氣余熱的方式，增強(qiáng)鍋爐的節(jié)能效果。在進(jìn)行煙氣余熱回收時(shí)，還應(yīng)考慮到風(fēng)機(jī)和余熱利用裝置的耐腐蝕性和耐磨損性問(wèn)題，以免造成設(shè)備裝置損壞的現(xiàn)象，增加不必要的成本投入。

3.5.2 對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)熱處理

可以采取預(yù)熱空氣的方式提升空氣入爐的溫度。實(shí)踐證明，通過(guò)預(yù)熱處理后的空氣，可以促使?fàn)t內(nèi)燃料的進(jìn)一步燃燒，特別是對(duì)于下層煤炭的燃燒具有積極的促進(jìn)作用，有助于提升煤炭的燃燒率，起到了提升資源利用率的作用。同時(shí)，也可改善煙氣排放的質(zhì)量。當(dāng)爐內(nèi)煤炭得以充分燃燒后，所產(chǎn)生的污染源也會(huì)相對(duì)減少，也能降低熱損，促進(jìn)鍋爐生產(chǎn)的效率。研究顯示，預(yù)熱器中的溫度每提升1.5℃，煙氣的溫度就可降低1℃左右?？梢?jiàn)，進(jìn)行空氣預(yù)熱可有效控制鍋爐排煙的熱損失現(xiàn)象。

3.6 合理改造水處理設(shè)備

鍋爐用水質(zhì)量會(huì)對(duì)鍋爐的產(chǎn)熱能力產(chǎn)生一定影響。（1）當(dāng)鍋爐用水質(zhì)量不佳時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，鍋爐表面產(chǎn)生會(huì)水垢此時(shí)便會(huì)影響鍋爐的熱傳導(dǎo)能力。研究顯示，水垢的導(dǎo)熱系數(shù)偏低，僅能達(dá)到鋼材導(dǎo)熱系數(shù)的1/40。因此，鍋爐受熱面結(jié)垢后必定會(huì)導(dǎo)致煙氣溫度增加，原煤消耗量也會(huì)隨之增加；（2）受到水垢影響，水循環(huán)系統(tǒng)中的管道運(yùn)行質(zhì)量也會(huì)受到威脅，尤其是水循環(huán)系統(tǒng)中的管道結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)，可能導(dǎo)致管道溫度過(guò)高，從而引發(fā)爆管問(wèn)題。相關(guān)資料顯示，鍋爐結(jié)構(gòu)的厚度增加1mm時(shí),其燃料消耗量也會(huì)增加3%左右。因此，應(yīng)對(duì)燃煤鍋爐的給水系統(tǒng)進(jìn)行有效改造，在其中添加離子交換水設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)給水質(zhì)量的有效控制，也應(yīng)定期清理設(shè)備，做到對(duì)給水質(zhì)量的有效監(jiān)督，通過(guò)改善給水品質(zhì)來(lái)提升鍋爐燃燒率。

3.7 改造控制系統(tǒng)

為更好的控制燃燒鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行，提升鍋爐的環(huán)保性能，可對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。在其中運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)和智能化技術(shù)，借助智能化技術(shù)對(duì)鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行中的風(fēng)量和煤量等進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證鍋爐燃燒的最佳狀態(tài)。結(jié)合外部環(huán)境對(duì)鍋爐內(nèi)部的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以次來(lái)增強(qiáng)煤炭的燃燒率，從而達(dá)到最佳的節(jié)能效果。自動(dòng)化控制系統(tǒng)流程如圖1所示：

圖1 自動(dòng)化控制系統(tǒng)流程圖

3.8 蒸汽余熱的再利用

3.9 強(qiáng)化鍋爐操作人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)

進(jìn)行鍋爐節(jié)能改造時(shí)，除了從鍋爐自身的硬件設(shè)施方面入手進(jìn)行改造外，還可以從軟件方面著手，從根源上提升鍋爐運(yùn)行效率。其中的軟件指的是參與生產(chǎn)的人員，即鍋爐管理人員和操作人員。在原有的鍋爐管理工作中，并未對(duì)操作人員的技術(shù)能力提出一定的要求，致使由于操作不規(guī)范引發(fā)了多種安全問(wèn)題，同時(shí)也可能形成能源浪費(fèi)。相關(guān)研究顯示，在鍋爐型號(hào)、原煤質(zhì)量和用汽相同的條件下，操作人員的技術(shù)水平不同，鍋爐運(yùn)行效率也會(huì)存在差異。有學(xué)者研究，操作人員的技術(shù)能力會(huì)對(duì)鍋爐運(yùn)行效率產(chǎn)生1/10 的影響。為此，在進(jìn)行鍋爐改造時(shí)，也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)操作人員技術(shù)能力的重視，積極開(kāi)展操作人員專(zhuān)業(yè)能力和技術(shù)能力的培訓(xùn)工作，通過(guò)強(qiáng)化操作人員的技術(shù)水平來(lái)提升鍋爐生產(chǎn)的整體效率。

4 化工燃煤鍋爐節(jié)能改造前后的對(duì)比

4.1 爐內(nèi)燃燒狀況對(duì)比

鍋爐改造前，由于爐膛結(jié)構(gòu)不合理，出現(xiàn)滿堂燃燒無(wú)法集中火力的現(xiàn)象。爐內(nèi)火焰顏色也呈現(xiàn)為暗紅色，出現(xiàn)此種現(xiàn)象的原因是，爐內(nèi)空氣量不足，部分大顆粒的原煤不能得到充分燃燒，致使排除大量濃煙，這不僅影響空氣環(huán)境，還會(huì)產(chǎn)生能源浪費(fèi)的問(wèn)題。而在對(duì)爐膛結(jié)構(gòu)以及風(fēng)室結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造后，空氣得以預(yù)熱，并且能夠根據(jù)鍋爐的燃燒需求，適時(shí)送風(fēng)，有效增強(qiáng)了鍋爐的燃燒率，爐內(nèi)原煤得以充分燃燒，產(chǎn)生的煙氣中污染物也有所減少。

4.2 改造前后的原煤消耗量對(duì)比

在對(duì)鍋爐生產(chǎn)的相關(guān)記錄進(jìn)行調(diào)查后顯示，鍋爐未經(jīng)改造時(shí)，每年的原煤消耗量為14310t，而經(jīng)過(guò)改造后平均每年的原煤消耗量為11400t。數(shù)據(jù)上的明顯對(duì)比可以看出，經(jīng)過(guò)改造后鍋爐的原煤消耗熱量得以控制，改造后可節(jié)約原煤20%。具體數(shù)據(jù)對(duì)比如表1所示：

表1 燃煤鍋爐改造前后耗煤量對(duì)比

4.3 鍋爐產(chǎn)熱效率對(duì)比

為了達(dá)成提升鍋爐產(chǎn)熱效率的作用，在進(jìn)行鍋爐改造時(shí)，增設(shè)了空氣預(yù)熱器用于對(duì)空氣進(jìn)行前期預(yù)熱。通過(guò)增加空氣溫度來(lái)控制鍋爐的排煙溫度。實(shí)踐證明，鍋爐排煙溫度會(huì)隨著空氣溫度的提升而降低，當(dāng)空氣溫度加熱至95℃時(shí)，排煙溫度可由原本的215℃降低至153℃?？梢?jiàn)，空氣預(yù)熱有效減少鍋爐煙氣余熱損失。此外，改造后的鍋爐產(chǎn)出的爐渣含碳量也會(huì)隨之減少。采取能效測(cè)試方法對(duì)鍋爐改造前后的能效進(jìn)行測(cè)試后可知，改造后的鍋爐產(chǎn)熱效率比改造前的產(chǎn)熱效率高，其產(chǎn)熱效率提升了10%左右。

5 結(jié)語(yǔ)

燃煤鍋爐作為化工生產(chǎn)中的重要組成設(shè)備，其自身的運(yùn)行效率和熱能轉(zhuǎn)化率會(huì)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)效率產(chǎn)生直接影響。同時(shí)，鍋爐設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量關(guān)系到化工生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響。因此，需要從多個(gè)層面入手，對(duì)燃煤鍋爐進(jìn)行技術(shù)改造，從根本上降低化工生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的威脅，具體建議如下：

（1）進(jìn)行爐膛結(jié)構(gòu)改造，調(diào)整前后拱之間的距離，對(duì)爐拱形態(tài)進(jìn)行優(yōu)化；

（2）調(diào)整風(fēng)倉(cāng)、風(fēng)室結(jié)構(gòu)，做好風(fēng)倉(cāng)密封處理，實(shí)現(xiàn)均勻供風(fēng)；

（3）選用袋式除塵設(shè)備，控制煙塵含量；

（4）將給煤裝置設(shè)置成分層結(jié)構(gòu)，提升原煤縫隙率，增強(qiáng)燃燒率；

（5）利用空氣預(yù)熱裝置，提升空氣入爐溫度，降低煙氣余熱損失；

（6）改造控制系統(tǒng)，采用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行燃燒控制。