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1、锅炉节能综述摘要：由对当前我国工业锅炉能耗与排污问题以及我国工业锅炉的使用现状，本文在总结我国工业锅炉使用中普遍存在问题以及分析了工业锅炉使用问题，简单叙述了现阶段在用工业锅炉节能所使用的技术、产品以及效果。结合我国工业锅炉节能潜力，提出我国工业锅炉节能减排要从源头、重实用、严监管，并强调近期应重点考虑的工业锅炉节能减排方法、途径和对策。因此本文对燃煤工业锅炉的使用以及节能减排现状进行分析。 关键词：工业锅炉、 节能减排 、燃烧技术 、能源 。一 、工业锅炉使用中普遍存在的问题（一）锅炉运行负荷低据统计，目前全国工业锅炉的平均运行负荷只有额定负荷的50%左右，实际运行效率往往要比鉴定热效率要低
2、，造成一次能源的浪费很大。由于锅炉的低负荷运行，致使锅炉运行的一些参数难以控制在合理的范围内，如炉膛温度、给风量、漏风系数等。如锅炉在50%负荷下运行，散热损失比在额定负荷运行时增大一倍，同时容易造成漏风系数增大，火床和炉膛温度偏低，燃烧速度明显减慢，煤中的固定碳燃烧变得越加困难，炉渣含炭量增加，这样就使不完全燃烧热损失增大，运行效率下降。同时由于烟气温度及流速发生变化，也增大了尾部受热面腐蚀与积灰堵塞的可能性，图1是燃煤锅炉效率曲线。图1（二）燃煤质量不稳定且多变就燃煤供应来讲，由于我国国土面积大，产煤地区和大、中城市工业锅炉所使用的煤为多品种煤主要是烟煤、无烟煤、贫煤等，煤种经常发生变化。
3、不同地区的煤质相差较大，有些地区的煤质很差。工业锅炉的燃煤多为未经过洗选加工的原煤，颗粒度没有保证，原煤中颗粒度10mm的块粒含量仅占15%30%。（三）锅炉的燃烧设备存在较多缺陷目前我国燃煤工业锅炉的燃烧设备存在着较多的缺陷。机械炉排普遍存在漏煤量偏大、侧密封不严等问题（往复炉排更为严重）。首先炉排运行易跑偏，受热后易变性、断裂，造成炉排漏煤、火口漏风等，造成了灰渣含碳量增加；其次有相当一部分配风装置、调风门不严密，调节件结构不合理导致调节不灵活、调节作用不明显，且炉排风室间不能密封，各风室互相串风，风量调节性能差，使火床上的各燃烧区段合理布风难以实现甚至不可能；此外炉排与侧墙间漏风严重，锅
4、炉横向风压分布不均衡。上海、辽宁等地实测锅炉过量空气系数平均在23之间，有的高达5以上。这些都严重影响炉内正常燃烧，影响锅炉运行效率。（四）锅炉运行监测仪表不全，控制水平低目前在用工业锅炉配置的运行监测仪表不全或失灵，尤其缺少显示和控制锅炉经济运行参数的仪表。由于锅炉没有装设流量表、氧量表、煤量表、温度表、风压表等测量仪表，有缺少必要的化验手段，所以不能测定蒸汽（或给水）流量、燃煤量、过量空气系数、炉渣含碳量、排烟温度等经济运行参数。因此，运行人员在调节时，往往由于缺少数据，不能对锅炉的运行状况及时作出准确判断，无法在锅炉的燃烧及运行工况变化时，实施相应的运行调节，使锅炉处于最佳工况运行。（五
5、）锅炉水质普遍达不到标准要求按照GB/T 1576工业锅炉水质标准规定，蒸汽锅炉、承压热水锅炉的给水应采用锅外化学处理，也就是要安装水处理设备对锅炉给水进行处理。否则锅炉水质不达标，会导致锅炉结垢，既影响锅炉受热面传热，增加热阻，又危及锅炉的安全运行。锅炉结垢对锅炉热效率的影响很大，每增加1mm水垢，将多耗煤3%4%。（六）锅炉辅机配套不当质量不高目前，许多工业锅炉的鼓、引风机和给水泵、循环水泵等辅机配套偏大。即使辅机水按锅炉的额定容量进行配置，但由于现在使用的泵与风机多为通用产品，无负荷调节档次，不能随锅炉运行工况的变动相应进行变速调节，而仅是靠挡板、阀门的节流来调节流量或压力，所以面对当前
6、锅炉多数处于低负荷运行状态，辅机不能在高效率区域运行，辅机设备处于高消耗、低输出的运行状态，使得锅炉的自身（电）耗比例增加，造成较大的能源浪费。二、工业锅炉节能改造使用的主要技术、产品及效果分析（一） 冷凝式余热回受技术 传统锅炉的排烟温度一般在160250，烟气中的水蒸汽仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。总所周知，锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得，未考虑燃料高位发热值中汽化潜热的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%91%。采用冷凝式余热回收技术改造锅炉，锅炉排烟温度可降低到5070，回收烟气中的显热和水蒸气的凝结潜热，从而大大提高热效率。（二）给煤装置改造 我国
7、的链条炉排锅炉都是燃用原煤，原有的斗式给煤装置使得块、末煤混合堆实在炉排上，阻碍炉排通风，影响燃烧。将斗式给煤改造成分层次给煤，即使用重力筛选将原煤中块、末自下而上松散地分布在炉排上，有利用炉排通风、改善燃烧状况，提高煤的燃烧率，减少炉渣含碳量，节能效果视改前炉况而异，炉况越差，效果越好，一般可提高效率35个百分点。该项改造投资少，见效快，投资回收也很快。部分单位的实践已做出了很好的证明。（三）炉拱改造 链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤种配置的，拱型结构对煤种是否使用，对链条炉排燃烧好坏是一个关键。目前在用锅炉的绝大部分炉拱都是II类烟煤设计的，由于实际运行工况与设计的差异（一是煤质不符合设计煤种
8、要求及煤种多变;二是锅炉低负荷运行，炉温低，煤末进后拱已成压火状况），直接影响了锅炉的热效率，甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种，适当改变炉拱的形状与尺寸，可以改善燃烧状况，提高燃烧效率，减少燃煤消耗。这项改造可降低炉（灰）渣含碳量30%50%，而且可提高出力。技改投资半年左右可收回。（四）燃烧系统改造 链条炉排锅炉在负荷变化或煤质变化尤其是变差时往往会冒烟，炉龄较长的锅炉此现象更为严重。近几年，一项旨在降低污染、节约能源的工业锅炉“气、煤混烧”技术在美国等发达国家推广应用。据了解，这种技术就是在炉膛适当部位喷入燃气助燃燃煤，此项技术在美国的老龄锅炉改造中应用较多，我国也有改造实例（如宣化钢
9、铁集团公司焦化厂三台SHL2025/400AII锅炉的改造）。该项技术具有下列优点：暖炉、点火干净快捷；锅炉负荷调节范围扩大，避免降负荷损失；由于燃尽率提高和过量空气减少，锅炉热效率提高；适应负荷快速变化和煤质变化等。因此，该项技术可以在现在或将来有供气源的地方用于燃煤工业锅炉的改造，节能效果一般可提高510个百分点。（五）锅炉辅机节能改造 燃煤锅炉的主要辅机给水泵、鼓风机和引风机的运行参数与锅炉的热效率和耗能量直接相关，用适当的变频调速技术，按照锅炉的负荷需要调节给水量、鼔、引风量，维持锅炉运行在最佳状况，一方面可以节约锅炉燃料，另一方面又可以节约给水泵和风机的耗电，节电率一般可达20%60
10、%，节能效果好。（六）层燃锅炉改造成循环流化床锅炉 循环流化床锅炉是燃煤在炉内循环流化燃烧，所以，它的热效率比层燃锅炉高1015个百分点，而且负荷调节性能好，可以燃用劣质煤；此外由于可以使用石灰石在炉内脱硫，所以，不但可以大大减少燃煤锅炉酸性气体、的排放量，而且其灰渣可直接用于生产建筑材料。这种改造已经有不少成功案例，但它的改造投资较高，约为购置新炉费用的70%，而且会大幅度提高电能消耗，所以要慎重决策。（七）控制系统改造 工业锅炉控制系统节能改造主要是按照锅炉的负荷要求，实时调节給煤量、给水量、鼔引风量，特别是实施燃烧自动调节，包括电动机的变频调速，装设烟气氧量监测仪表，再配以先进的调风装置
11、，可大幅提高燃烧效率，降低过量空气系数，使锅炉经常处在良好的运行状态，从而提高锅炉效率，一般可提高23个百分点。（八）在供热系统中推广蓄热器由于采用蓄热器，可以在用户用热负荷多变条件下，保持锅炉的运行工况稳定，使锅炉一直以稳定负荷状况工作，从而提高运行热效率。不然，由于锅炉在低负荷或变负荷下运行，热效率将会急剧下降。经上海地区试验，在供热系统采用蓄热器的情况下，锅炉热效率可提高45个百分点，且对系统也有益。（九）其他改造 a）配以自动控制排污阀，以降低排污热损失； b）完善炉墙保温及管道保温，根据实践经验，做好保温可提高锅炉效率1.52个百分点； c）安装锅炉吹灰器，一方面能提高受热面传热效果
12、，另一方面能降低排烟温度3045不等，可提高锅炉效率23个百分点。三、工业锅炉节能减排技术、方法和措施（一） 采用高效清洁燃烧技术 1.1 循环流化床锅炉。该技术综合了鼓泡床和高速汽化床锅炉的优点，克服了高速床磨损严重、高温分离结构复杂、难于控制的缺点。循环流化床锅炉适用的燃料为工业煤矸石、烟煤、贫煤等，燃烧效率为89%92%，容量35130蒸吨。1台75蒸吨锅炉每年节煤1万吨，一年减少CO2排放1.69万吨，寿命期内可减排CO225.42万吨。 1.2 抛煤机燃烧锅炉。抛煤机链条炉排锅炉是抛煤机和链条炉排相结合的产物。在抛煤燃烧过程中，煤粒细屑抛入炉膛时呈半悬浮燃烧，较大颗粒落到炉排上继续进
13、行层状燃烧。此种燃烧具有着火条件优越、燃烧热、强度高、煤种适应范围广等优点。还配有二次风及飞灰回燃装置以充分燃烬及减少飞灰不完全燃烧热损失，提高运行效率，减少污染排放。与链条炉排相比，此种锅炉的炉排热强度、炉膛热强度及燃烧效率都比较高。锅炉热效率大于84%，容量为1030蒸吨。1台75蒸吨锅炉每年节煤8100吨，年减少CO2排放1.33万吨，寿命期内可减少CO2排放19.97万吨。 1.3 振动炉排锅炉。振动炉排是一种全机械化、能自动拨火、分段送风的平面式燃烧系统。该炉燃烧采用烟煤时可显著提高热效率，每年可节煤500吨，年减少CO2排放827吨，寿命期内可减少CO2排放1.24万吨。 1.4
14、翻转炉排 (万用炉排)锅炉。BL型万用炉排是一种用推力送料，类似于往复炉排的燃烧设备，属于一种水冷式层状燃烧装置。适用范围广，可燃用烟煤、无烟煤、褐煤或各种废料及垃圾。此种炉排与链条炉排相比，制造成本低、燃烧充分、热效率高、水冷结构、炉排寿命长。热效率可达80%82%，锅炉容量可达420蒸吨。1台6蒸吨翻转炉排锅炉，每年可节煤400吨，年减少CO2排放约666吨，寿命期内可减排CO2近1万吨。 （二） 锅炉燃烧系统的优化 2.1 采取均匀分层给煤技术。由于我国煤炭管理环节粗放，我们所用的燃煤是未经筛分分选的宽筛分燃煤，煤粒粒度大的可达40mm以上，另外还有40%左右的粒径是小于3mm的粉末煤，
15、超过层燃炉对燃煤粒度的要求，原来的给煤机构为煤闸板式，燃煤经煤闸板挤压后形成的煤层非常密实，大颗粒煤之间的间隙被细煤填满，造成通风困难，在开始通风较强区域的燃烧速度快，空隙率增加的速度也相应加快，使强风区域风量越来越大，从而很快被燃烬。相反，通风较弱的地方风量越来越小，最终在此处造成较大的不完全燃烧损失，细煤比较集中的地方易形成火口。消除火口的有效方法是采用分层给煤装置，对燃煤进行粒度分选，使落到炉排上的燃煤按粒度大小分层排列，即大块煤在下面，中块煤在中间，细煤在煤层表面。这样煤层比较疏松，煤粒之间有间隙，降低通风阻力，减小鼓风机负荷，有效避免炉排上出现的火口和燃烧不均匀现象，改善煤的着火条件
16、，提高火床的热强度和燃烧速度，有利于煤的充分燃烧。 2.2 改善炉墙的密封性和保温性，燃烧过剩空气系数设计值为1.82.0，实际运行时可达3.04.0，大量多于燃烧所需空气经过炉堂吸热，导致热量被烟气带走，提高锅炉密封和保温性，辅以炉堂负压控制，可大大降低过量空气系数，减少排烟、散热损失。 （三） 采用微机控制技术 蒸发量大于10吨/h的锅炉应采取计算机控制系统；小型锅炉也要配备必要的热工仪表。实行计算机控制后，可对锅炉的水位、汽压、给水流量、蒸汽流量、炉膛温度、排烟温度、燃料消耗、风量、风压等运行参数进行数字显示和记录，并能对给水系统和燃烧系统精确控制，从而达到节能目的。实行计算机控制，可以
17、记录各项运行数据，便于统计和考核，为锅炉运行情况的考核提供产量和能耗依据。随着计算机应用技术的提高，以及微机价格的降低，工业锅炉微机控制系统日益成熟和廉价，逐渐进人工业锅炉房，对锅炉的安全和节煤将起巨大作用。 （四） 蒸汽的有效利用 为有效利用蒸汽，在各种情况下均不应将高压蒸汽白白地膨胀为低压蒸汽而未得到功的利用。应杜绝向空气排汽，尤其在锅炉启动时，应尽量少向空气排汽，而将这部分蒸汽利用起来。为了节省能量，锅炉应尽量少排污，排污量应控制在5以下，最佳为2，尽量利用排污热量，可装排污扩容器或换热器利用之。应保持疏水器正常工作。可用扩容器回收疏水器的热量，疏水器里的蒸汽凝结水，水质好，是优质锅炉给
18、水，回收后可节省水处理费用。应防止各种管道、阀门漏汽漏水，总泄量不超过23。应回收各种余热和废热。 （五）热管换热器回收锅炉烟道余热 热管是高科技航天领域中必不可少的原件之一，它是一种高效传热元件，由管壳、管芯、工组成的封闭系统。它有体积小、重量轻、传热功率大，流动阻力小等许多优点。热管传热是靠工质的沸腾和凝结，因此单位截面积的换热量很高，同时热管内部空间充满饱和蒸汽，管子各处几乎是等温的，所以热管能在温差较低的情况下传递较多的热量。加之热管具有结构简单，无运动部件，工作可靠等优点有着广泛的应用前景。另外，由于热管能在低温差下良好的传热，无疑对于热回收，节约能源起到很大作用。热管换热器属于热流
19、体互不接触的表面式换热器，作为工业锅炉的尾部受热面，可充分利用锅炉的排烟余热，提高锅炉效率，节约能源。可用作为热管空气预热器、热管式省煤器和热管式热水器。热管式空气预热器用来加热燃烧用的空气，不仅可以降低排烟损失，而且采用热空气可大大加强燃烧，能有效地降低灰渣含炭量和化学不完全燃烧损失，因此可大大提高工业锅炉效率。热管省煤器用来加热锅炉给水，热管热水器用来加热生产和生活用的热水，都可以提高能源的利用率，应用也很普遍。 结论 工业锅炉节能减排还有很大的发展空间，在未来很多年内在政府的倡导和职能部门的监管下，通过制造企业、用户以及其他相关单位的共同努力，还有工业锅炉节能减排工作的工程技术人员的参与，我国的工业锅炉节能减排工作就能取得飞跃性的进步。参考文献1胡玉龙. 在用工业锅炉节能运行与工作J. 应用能源技术，2009（3）：1517.2石斌. 对工业锅炉节能减排的探索J. 中国质量技术监督，2008（12）：6061.3王彦秋. 工业锅炉节能途径分析与探讨J. 应用能源技术，2008（11）：1820.4工业锅炉节能潜力分析及政策措施研究. 上海工业锅炉研究所，2004.5陈听宽.节能原理与技术.北京M：机械工业出版社.1988. 6刘茂俊.燃煤工业锅炉节煤实用技术M.北京:中国电力出版社.2000.