试论工业锅炉节能技术及应用

王欣悦(内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司,内蒙古包头 014080)



试论工业锅炉节能技术及应用

王欣悦
(内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司,内蒙古包头 014080)

【摘 要】随着我国工业的发展，工业锅炉的的应用逐渐广泛，但当前大部分工业锅炉的运行效率较低，这就极大程度造成了能源的浪费，本文简要分析了我国当前工业锅炉能源应用中存在的主要问题，并分析了其原因，提出了几条相应的改进措施来加强工业节能技术的应用，旨在提升工业锅炉的运行效率，为能源节约做出贡献。

【关键词】工业锅炉 节能技术 应用

能源是人类赖以生存的基础，节约能源是人类必须长期坚持的一项重要任务，太阳能、地热能等可再生能源不断发展，但其还不能够大规模的开发和利用，人类当前主要的能源还是来自于化石燃料的燃烧，工业锅炉的主要燃料为煤，但我国工业锅炉的运行效率普遍较低，大部分工业锅炉的实际运行效率为65%，因此加强对工业锅炉节能技术的应用以提高运行效率、节约能源、减少排放污染至关重要。

1 当前我国工业锅炉在利用能源方面的主要问题研究

随着工业的快速发展，我国对工业锅炉的使用越来越多，但就目前来看，我国大部分的锅炉设计制造过于注重锅炉的的本体以及锅炉主机，对于一些对能源消耗起决定性作用的燃烧设备、配套辅机和附件等重视程度不够，此外由于对锅炉节能的不重视还出现了低负荷运行、燃煤质量多变、控制简单等问题，这些问题都会导致我国工业锅炉的运行效率降低，造成了资源浪费的现象，这不符合节约能源走可持续发展道路的原则。

1.1 运行负荷较低

“大马拉小车”的锅炉使用现象比较严重，受经济危机的影响，许多工业企业日常的生产任务降低，这就造成了运行负荷较低，有的企业运行负荷甚至不到50%，出现这种情况的原因是企业在锅炉设计的时候高估了自身的生产力，同时留有了比较大的余地，但在工业锅炉实际运行过程中往往不会经常处于最佳运行负荷，致使运行效率降低[1]。

1.2 煤质多变不稳定

当前我国工业锅炉主要采用的是层燃燃烧的方式，燃煤的品质、颗粒度等对锅炉的运行效率以及污染物的排放有着十分大的影响，但是我国对企业的供煤主要是原煤，这种原煤是未经过筛选的，还有许多供应商为了更高的利益将原煤与其他种类的煤混合起来卖给企业，这就造成了燃煤质量下降，种类多样的问题，这种复合的燃煤热值会远低于工业锅炉的设计热值，致使工业锅炉出现动力不足、燃烧不全等现象，从而造成了其运行效率下降，此外排放的烟气成分更为复杂，对环境造成了较大的影响。

1.3 锅炉设计以及质量不过关

受制造体系以及设计水平的影响，我国工业锅炉产品的设计水平还有待提高，产品质量还有待加强，当前我国工业锅炉的设计主要注重的是炉型以及受热面的本体，对于燃烧设备等的设计研究并不完善，致使其设计深度以及设计水平长期处于停滞不前的状态，我国大多锅炉制造企业的规模比较小，制造设备以及工艺水平还比较落后，以链条炉排为例，当前大部分中小型锅炉的炉排结构在设计上没有什么创新，经常出现漏煤、漏风等现象，这些问题都会影响锅炉的正常稳定的工作，从而导致了能源的浪费。

1.4 锅炉控制问题

我国工业企业锅炉运行的环境普遍较差，运行中配备的各项参数指标的检测仪表较少同时缺乏有效的监控手段，这些原因造成了锅炉控制水平的低下，从而不能显示锅炉实际的运行状况，许多企业的锅炉操作人员仍然按照自己的经验进行操作，没有一个统一的操作规范，在这样的状态下一旦锅炉运行中出现问题，并不能有效的进行调整，不能保证锅炉的最佳运行状态，从而造成了能源的浪费，严重时可能会导致安全事故的发生，威胁操作人员的人身安全。

2 当前主要的锅炉节能技术应用

当前的锅炉节能技术主要可以分为两类，一种是热能转换过程中的节能技术，一种是热能利用中的节能技术，热能转换指的是燃煤燃烧由化学能转为热能的过程，其中涉及到燃烧的设备和相关技术，热能利用是产出的热量被有效传递并被工质利用产生热气热水的过程，其中涉及到传热材料以及相关工艺技术。

2.1 炉拱的改造技术

传统的炉拱设计由前拱和后拱组成，前拱呈拱面，高而短，后拱单调、上倾、短而高，这种炉拱设计下的前后烟气以及相邻的烟气能够各自成屏柱状上升，互相之间不产生干涉，这就导致了炉膛的前部温度较高，而新燃煤燃烧困难的现象，燃烧并不完全，不利于节约能源，所以应当对利用相应技术改造炉拱。可以将传统的前拱降低并适当延伸拱长度，形成一个人字形的前拱，安装一个保护闸门避免其直接暴露于辐射之中，这样就不会因为剧烈的高温而出现烧毁，能够充分使得前拱升温引燃新煤[2]。除此之外，后拱也应当做相应的改进，应改为长度较长、高度降低下倾式的人字形后拱，同时应当增设带镜边的出口，这样一来就能够有效输送高温烟气到前拱中，从而形成漩涡保持热量，促使前拱升温。这种改进方式称为双人字形炉拱技术，能够组织引导高温烟气流动，对烟气混合、充分燃烧有着重要的作用，从而有效的节约了能源。

2.2 分层燃烧技术

分层燃烧技术对于工业锅炉节约能源的作用主要体现在以下四个方面：①给煤技术：分成燃烧技术能够用到均匀的给煤技术，传统燃烧中，会出现煤仓颗粒不均导致炉排上每层横断面的颗粒不均现象，从而影响了燃烧效率，给煤技术能够有效解决这个问题；②良好的通风：充足的空气是保证燃煤燃烧完全的重要因素，分层燃烧技术能够使每层按照颗粒大小均匀排列，使得各个断面的分层颗粒相一致，从而实现了良好通风，促进燃烧；③分层燃烧技术下，上层小颗粒能够在火床上实现跳跃式的半沸腾燃烧，提高了燃烧效率；④悬浮燃烧：一些细小的煤粉能够在火床上方悬浮燃烧，促进了燃煤利用率。综上四点，分层燃烧技术能够让燃煤根据颗粒大小的不同分层燃烧，提高了燃烧效率，有效节约了能源。

2.3 煤粉复合燃烧技术

将链条炉排和煤粉这两种燃烧方式互相结合的燃烧技术就称为煤粉复合燃烧技术，具体的燃烧过程分为两个：①炉排燃烧：炉排燃烧的主要原理是链条炉排的不断循环转动，在其转动的过程中，燃煤会被带进炉排内，实现循环式的前后移动，燃煤在循环的过程中依次进行了预热、干馏、燃烧、燃尽以及排除炉渣的过程；②煤粉燃烧：燃煤能够通过给煤机调整给煤量，给煤机能够根据具体的工业锅炉工作负荷判断用煤多少，实现了合理均匀的给煤。燃煤经过磨煤机磨成粉末，之后通过一次风喷入到锅炉内。在这两个过程中，炉排和煤粉使用同一台鼓风机，在经过预热之后，吸入的空气分成两路，一路为炉排送风，一路作为二次风供给燃烧器。煤粉复合燃烧技术中，煤粉的燃烧提升了炉膛温度，有效点燃了不易燃烧的燃煤，促进了工业锅炉对煤质多变的适应性。

2.4 烟气余热利用技术

在工业锅炉工作的过程中，由烟气排放损失的热量是非常大的，一般来说烟气排放的温度都要比工艺需要加温温度高出50℃，能量的损耗程度可见一斑。

烟气余热利用技术是在排烟管道上增设一台热管蒸汽发生器，这样能够有效的降低烟气温度，从而减少了热量的流失，减少了能源的浪费，一般能够将烟气排放的温度降低到160℃。烟气余热利用技术已经被被广泛的应用，据相关研究计算表明，500万kcal的热载体油炉大约每小时能够产生1t0.5MP的蒸汽[3]。

2.5 冷凝水回收技术

在传统的工业锅炉中，蒸汽加热之后生成的冷凝水往往会被直接排掉，而锅炉在运行的过程中又是需要用水的，正常运行状态下的冷凝水近乎纯净蒸馏水，完全可以作为锅炉用水，同时冷凝水中具有部分热能，这对能源的节约有着积极的意义。冷凝水回收分为两种方式：①开式回收：这种冷凝水回收方式沿用时间较长，在其回收管路的一端是敞开式的，面向大气，其优点是设备简单、操作方便、成本较低，但回收的冷凝水中的能量较少；②闭式回收：这种冷凝水的回收方式是封闭的，其以喷射技术为主要原理，避免了高温冷凝水导致水泵气蚀，同时由于不向大气敞开，其回收的水质较好，且减少了大气蒸发吸热，其中蕴含的能量也较多，能够有效的节约能源。因此，从长远考虑来看，应当使用闭合式的冷凝水回收技术。

2.6 配风节能技术

当前我国许多工厂为了将来扩大规模，选用比自己当前生产力大的型号的锅炉以及风机，有的锅炉使用过程中甚至没有达到其额定出力的三成，风机风量的调节由挡风门来完成，这种风机风量的调节方式并不科学，调节幅度有限且受到炉排和脱硫装置的制约，致使工业锅炉在运行的过程中空气过量严重，增加了排烟，导致了热量的流失，降低了能源利用率。采用风机变频技术能够保证空气过量系数在1.5-2.0范围内，有效减少了排烟损失，提升了工业锅炉的运行效率，此外，还可以选用压力小、流量小的小型风机。

3 结语

利用合理的工业锅炉节能技术对提升锅炉效率，有效节约能源至关重要，因此锅炉研究设计人员应当充分了解当前工业锅炉运行中的问题，根据当前我国工业锅炉使用的特点，在不影响正常生产工作的情况下，多多采用工业锅炉节能技术，节约能源是人类永恒不变的主题，除研究设计人员外，企业工作者也应当学会合理使用工业锅炉，提升锅炉运行效率。

参考文献:

[1]陈晓,陈万松,崔勇.工业锅炉节能技术应用及推广[J].江苏现代计量,2010,05:12-14.

[2]严祯荣,罗晓明,时贵玉,王迪.燃煤粉工业锅炉的发展前景及节能减排技术创新[J].节能技术,2010,01:65-69+71.

[3]刘尧祥.试论余热锅炉节能技术改造的应用及经济效益[J].科技与企业,2013,11:123.