新型燃料及节能设备在锅炉环保中的研究与利用

王大丰 于莉娜 孙文斌 王大为

莱州合德锅炉有限公司 山东 莱州 261400

引言

在本次研究工作开展过程中，首先分析了锅炉的发展，并就环保锅炉及其所用燃料进行了分析，随后围绕锅炉环保设备、燃料的技术创新以及未来研发方向进行了探讨，最后，对锅炉环保设备以及燃料的产品开发进行了探究，旨在通过本次研究工作的展开，进一步为锅炉环保工作开展质量提升起到促进作用[1]。

1 锅炉的发展

锅炉主要是由锅与炉共同组成，18世纪首次出现了锅炉的雏形，20世纪中期出现了水管锅炉，70年代出现了单容量为27兆帕压力配1300兆瓦发电机组。随着石油的不断开发，直水管锅炉进行了升级，出现了机械化炉排，而自锅炉容量越来越大，且为了进一步降低燃料燃烧期间的污染物排出量，环保锅炉正式登上工业生产舞台。

2 工业锅炉要素分析

2.1 人

所谓人，即工业锅炉运行管理与操作的工作人员，现如今人员培训不受关注，造成运行管理工作人员素质良莠不齐，节能减排技能不足，意识薄弱。人是节能减排的主体，比起监测与诊断、调整与控制这部分外部因素，对节能减排影响较大的就是人的行为，并且出现的问题也很多。

2.2 燃料

燃料，即工业锅炉燃料，中国当前的煤炭工业并未实现工业锅炉燃料合理划分与供应，众所周知，适合锅炉的燃料就是煤块，适于煤粉炉的燃料为煤粉，因而煤炭行业需要对工业锅炉燃料进行合理分类。现如今燃料供应的现实情况是促使锅炉炉前成型依托的是炉前配煤技术，此乃工业锅炉节能减排的重要物质保障[2]。

2.3 辅机

锅炉辅机是指锅炉附属机械设备，其主要包含了磨煤机、给煤机、风机、引风机、返料风机、炉排、除渣机械等。其特点是热响应快，控温精度高，综合热效率高，能够发挥出关键性的作用。工业锅炉辅机能够实现原料机械化持续供应燃烧与供应、配风与排渣等功能，现如今，辅机与节能减排层面的关键问题为机米不完整，产品质量缺乏稳定性，系统衔接不当等。

2.4 控

控即工业锅炉监测与诊断、调整与控制。当前工业锅炉大部分不具备系统集成自控装置，不能对热工参烽进行在线检测、诊断与调整，因而不能够控制工业锅炉节能减排具体情况。

2.5 锅炉

工业锅炉节能减排的前提条件为原料机械化持续燃烧，如此能够使工业锅炉持续提供稳定的负荷，促使供煤与燃烧等持续。需要开发机械化持续燃烧的工业锅炉，尽可能摒弃人工生活锅炉。中国工业锅炉节能减排硬件缺陷为燃料与配风均匀性低，变化剧烈的煤种没有高效的燃烧调整技术，造成炉渣含碳量过高，排烟温度超标[3]。

3 环保锅炉及其燃料分析

随着国家对于环保工作的重视程度逐年增加，现阶段工业生产方面对于燃料的应用种类上主要以生物质和水煤浆为主，其中水煤浆环保锅炉的设计原理，主要依赖于液态煤基燃料燃烧机理所研发而成，通过对传统锅炉的有效升级和优化，在极大程度上将锅炉热效率进行了提升，同时在污染物的排放量方面，也起到了减少作用，进一步与国家可持续发展战略内容相符合。在进行锅炉燃料分析时能够发现，现阶段水煤浆是一种新型的清洁燃料，虽然该种燃料在本质上仍旧是由煤炭所构成，但是此种燃料在其中额外添加了化学添加剂和水，并在专用燃料生产设备的细化与研磨之下，而制作出的一种更加均匀且稳定的水煤浆新式燃料。

而生物质燃料是指将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物（如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等）。主要区别于化石燃料。在目前的国家政策和环保标准中，直接燃烧生物质属于高污染燃料，只在农村的大灶中使用，不允许在城市中使用。生物质燃料的应用，实际主要是生物质成型燃料（Biomass Moulding Fuel，BMF），是将农林废物作为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型（如块状、颗粒状等）的，可直接燃烧的一种新型清洁燃料[4]。

4 锅炉环保设备以及燃料的技术创新方向分析

通过对我国当前的工业生产进行分析分析能够发现，我国当前仍旧以煤炭作为主要燃烧材料，在社会经济生产中对于煤炭的需求量仍旧很高，此种需求结果下，代表着燃煤锅炉在未来的很长一段时间内均会在工业生产中的锅炉应用期间占据主要地位，而此时居于国家节能降耗战略发展视角进行分析，从工业锅炉的技术层面进行创新十分有必要。期间，需要不仅需要围绕锅炉本身进行结构构成方面的创新和升级，同时在锅炉运行控制技术以及燃烧设备应用方面也需进行全面的创新，从而开发出更能够适应工业生产效率，且能够精准满足负荷变化规律、煤质多变等新型节能环保技术。此外，还需居于燃料污染物排出量降低的视角进行燃料的技术创新，并同步降低烟尘等污染物排放量[5]。

5 锅炉环保设备的未来研究趋势

5.1 层燃燃烧自动控制技术以及系统研发趋势

我国燃煤链条炉排锅炉的运行水平一直较低，各使用单位对锅炉出力的要求也不尽相同，除了设备选型不符合生产现状的原因之外，运行操作基本依靠司炉工经验，并没有形成一套程序化、体系化的控制系统。致使锅炉长期处于非最佳工况运行，锅炉实际运行效率往往达不到设计效率。发展机电一体化技术，提高系统综合自动检测、诊断、控制水平，是目前实现燃煤工业锅炉节能降耗的重要技术途径[6]。

5.2 大型燃煤炉的改进优化趋势

近年来随着城市产业结构调整、工业园区的建设和集中供热、热电联产的推行，大容量锅炉的市场需求持续扩大，已成为行业部分企业的主导产品，因此改进、优化、开发大型燃煤工业锅炉技术和产品对于促进产业发展意义重大。

6 锅炉环保设备以及燃料的产品开发探究

6.1 燃油气锅技术与产品开发

在进行燃油气锅技术及产品开发时，可以从两个方面展开:a.整体冷凝式燃油气锅炉技术及产品的开发。此项技术的应用，最初起源于欧洲，技术应用期间，主要利用水蒸气凝结潜热实现能源转换，同时对于排烟温度具有一定的降低效果，优化锅炉的热效率，进行该项热效率的计算时，主要按照燃料的低位法热量进行计算。同时，该项技术研发后，能够进一步针对锅炉散发烟气中的有害气体散发量加以降低，从而实现节能目标之时同步达成环保目标。b.低燃烧器技术的研究与开发。在该项技术的研发期间，主要就组织力量加以运用，开发出新型的油气燃烧器这一关键技术以及相关产品，此项技术在后续的应用中可以形成产业化的应用规模，使用范围主要集中在国内中小型燃气锅炉运行过程中[7]。

6.2 燃生物质工业锅炉技术研究与产品开发工作

在进行燃生物质工业锅炉技术研究与产品开发时，主要包括以下内容:a.针对中小型容量的燃生物质锅炉加以研究和开发。这是因为生物质种类繁多，不同种类的生物质燃料特性和燃烧特性差别很大，对生物质燃烧设备和燃烧技术的要求不一样。应根据不同种类生物质燃料的燃烧特性，开发不同类型的燃烧技术，并研制相应的燃烧设备。所以，对生物质原料进行加工处理，制成生物质成型燃料，对水分、挥发分、灰分、热值、尺寸等形成严格的统一标准，这样能够针对生物质成型燃料的燃料特性和燃烧特性合理选择燃烧方式及燃烧设备。通常情况下，生物质燃料会存在一定的碳含量，但是该种燃料的碳含量较低，且整体燃烧时间很短，不具备耐烧性。期间，由于水分含量较高，所以锅炉之内的温度相对较低，想要确保燃烧的稳定性相对比较难。在进行农作物的燃烧时，由于该类物质中含有大量的碱性物质，很容易在锅炉之内形成对换热面情况，导致炉内出现严重的腐蚀问题，在这一基础上，进行生物质燃烧技术的开发时，应该将研发的重点集中在对于生物质燃料性质的分析层面。b.物料处理技术的研究以及开发工作探究，研发期间，会重点针对生物质的原料来源地进行更具分散性的分析，同时还需做好相应的收集、运输、保存工作的开展质量，并做好生物质燃料的输送、给料以及运行控制等工作的系统关键技术的研发工作，确保研发出的技术应用后，能够进一步提升生物质资源的利用总成本得以降低，并最大程度降低锅炉燃烧对于环境的不良污染影响。目前在生物质成型燃料燃烧技术开发利用过程中，大多数学者对生物质燃烧技术进行了深入研究，但对生物质收集、处理技术和生物质成型燃料制造设备的研究较少。因此，在研究生物质燃烧技术的同时，必须对生物质成型燃料制造设备进行研究，提高生物质成型燃料加工效率，制取各项组分统一的生物质成型燃料，形成生物质成型燃料的企业标准。c.容量不同的生物质成型燃料锅炉选用的燃烧方式不一样。对于容量在35t/h以下的生物质成型燃料锅炉，可以采用水；令振动式炉排炉进行燃烧利用，在保证生物质成型燃料充分燃烧的情况下，通过水冷振动式炉排炉能够有效地降低炉排受热温度，同时可以解决生物质结焦的问题。对于容量在35t/h以上的生物质成型燃料锅炉可以采用流化床锅炉，炉内燃烧温度控制在800℃左右，使炉内温度低于生物质的灰熔点，有效地解决生物质结焦的问题，同时低温下燃烧能够降低氮氧化物的生成，从而确保烟气排放满足环保要求[8]。

7 结束语

通过对全文内容进行综合分析能够得出，在我国的工业生产和国民日常生活中，尤其是北方居民的冬季生活中，对于工业锅炉的使用依赖性更强。由此可见，无论是在社会发展中，还是在民生建设中，对于锅炉的需求性均十分高，此时针对锅炉能源消耗进行更深入性的节能管理和技术研发十分关键，不仅能够促进经济的进一步发展，且对其所导致的环境破坏问题解决也能够起到显著的促进作用。