我国小型燃煤蒸汽锅炉的节能技术

1、我国小型燃煤蒸汽锅炉的节能技术 （昆明理工大学化学工程学院精细化工，云南 昆明 650500）摘要：根据国内小型燃煤蒸汽锅炉节能现状，从锅炉设计选型、燃烧方式、锅炉硬件、辅助设备和锅炉运行管理等方面对小型燃煤蒸汽锅炉节能进行分析，并针对各种情况提出了技术改造措施建议。关键词：燃煤蒸汽锅炉；小型燃气蒸汽锅炉；燃油蒸汽锅炉；节能；节能技术abstract：according to domestic small coal-fired steam boiler energy saving present situation, from boiler design selection, combusti

2、on way, boiler hardware, auxiliary equipment and boiler running management of small coal-fired steam energy saving boiler are analyzed, and put forward according to various technical reform measures，etc1、 前言我国工业锅炉拥有量为五六十万台，其中70是蒸汽锅炉，其余是热水锅炉。2006年全同煤炭产量为233亿吨，锅炉用煤达到19亿吨，其中火力发电锅炉用煤13亿吨，工业锅炉用煤6亿吨，锅炉用煤占

3、煤炭总产量的81。电站锅炉热效率普遍较高，目前我国超临界机组锅炉热效率一般为90以上，已达到世界同类型祝组先进水平；工业锅炉热效率普遍较低，据抽样调查，我国燃煤工业锅炉的平均实际热效率仅为687，而工业国家平均水平为80以上，仅此一项，每年浪费原煤近1亿吨。在用的工业锅炉以燃煤居多，由于种种原因，如结构设计不合理，制造质量不良，辅机配套不协调，可用的煤种与设计的煤种不符，运行操作不当等，都会造成锅炉出力不足、热效率低下和输出参数不合格等问题，结果足能源消耗量过大，甚至不能满足生产要求。以上问题比较普遍，所以节能潜力很大。故针对小型燃煤蒸汽工业锅炉的节能检测，节能分析及节能技术改造势在必行。2、

4、 锅炉选型与燃烧方式2.1 从节能角度分析锅炉的选型及旧锅炉的淘汰和替换从节能角度出发，锅炉选型时应注意以下问题：(1)通过合理的计算确定锅炉容量，还可绘制负荷曲线图进行分析。(2)确定锅炉型号及台数，尽量使锅炉在高效经济条件下运行。旧锅炉更新改造是用新锅炉替换旧锅炉，包括用新型节能型锅炉替换旧型锅炉；用大型锅炉替换小型锅炉；用高参数锅炉替换低参数锅炉；用适当台数大容量循环流化床锅炉替换多台小容量层燃锅炉等。2.2 集中供热节能和热电联产节能从节约能源消耗、提高能源转换利用效率的角度看，工业锅炉用户区应实行集中供热的方式，从而提高锅炉的容量和参数，提高锅炉运行的自动化程度，节约能源消耗。在用户

5、比较集中的区域，把分散的、旧式小型工业锅炉替换下来，改用效率高、机械化程度较好的中等容量锅炉，可以有效地减少城市环境污染、能源消耗，使能源利用效率大大提高。2.3 燃烧煤种与燃烧方式的匹配和炉拱改造节能分析锅炉不是通用产品，它的效率和燃用什么样的燃料和采用什么燃烧方式有关，若锅炉炉型与燃用煤种不符，就会出现燃烧不完全、燃料结焦严重等问题，造成锅炉出力严重不足、热效率低、能源浪费大。例如手烧炉，由于存在热力(通风)的周期性，它不宜燃用高挥发分烟煤，否则，它的燃烧效率是很低的。对链条炉，其燃料着火性能较差，应充分利用炉拱和高温烟气的热辐射来助燃点火，应该做好分段送风。在链条炉中使用二次风有利于强化

6、燃烧、降低化学不完全燃烧损失和消烟除尘，是节能行之有效的措施。炉拱改造也可以产生节能效果。链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤种配置的，有不少锅炉不能燃用设计煤种，导致燃烧状况不佳，直接影响锅炉的热效率，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位置，可以改善燃烧状况，提高燃烧效率，减少燃煤消耗。现在已有适用多种煤种的炉拱配置技术，这项改造可获得10左右的节能效果。3、 锅炉硬件设备3.1 锅炉保温堵漏由于锅炉炉墙、汽水热力管道系统的温度总是比周围的温度高，所以炉墙和汽水管道系统的部分热量要通过辐射和对流方式散发到周围空气中，造成锅炉的散热损失，造成锅炉热效率下降。因此，应采用先进的保

7、温材料，加强保温，减少热损失，提高锅炉热效率。小型燃煤蒸汽锅炉炉膛和尾部漏风现象很普遍。漏风即使烟气量增加，还使炉膛温度降低，对燃烧影响很大。因此，一旦发现漏风，要尽快设法堵漏。另外锅炉房内热力管道及法兰、阀门填料处蒸汽和热水的“跑、冒、滴、漏”现象普遍存在，这使锅炉有效利用热量减少，补充水量增加，降低锅炉的热效率。因此，要及时维修，减少热损失。3.2 水处理节能使用离子交换器，降低水的硬度，减少或者阻止结垢，可提高锅炉热效率。一般锅炉给水中含有大量的溶解气体和盐类，如果给水未经处理或处理不当，会造成锅炉受热面腐蚀和结垢现象。锅炉受热面结水垢时，受热面热阻增大，传热性能变差，燃料燃烧所放出的热

8、量不能迅速地传递到炉水中。在这种情况，为了保持锅炉的额定参数，就必须更多地投加燃料，提高炉膛和烟气温度，因此，造成能源的浪费。水垢的导热系数很小，约为钢板导热系数的l30150。经测定锅炉受热面结1 mm水垢，燃料消耗要增加8一10。3.3 选用合适的给水泵及鼓、引风机给水泵是锅炉房的主要耗能设备，选用合适的给水泵可以提高锅炉净效率。现有的小型蒸汽锅炉多为卧式快装锅炉，多数锅炉出力很难达到额定出力，而且用户在选用给水泵时已经考虑了安全系数，导致大马拉小车的状况，因此应按实运行压力选型。锅炉给水泵选用原则：（1）小型蒸汽锅炉给水泵应以“效率”为选择原则。用cr型多级离心泵替代原有的gc、dg型，

9、可以节能50以上。（2）小型蒸汽锅炉给水泵选用时可不考虑安全系数，按照锅炉吨位直接选择相应的水泵。（3）小型蒸汽锅炉给水泵扬程应按实际运行压力选取，其扬程为：最高使用压力+(0203)mpa。（4）锅炉给水泵变频节电效果不明显，在考虑给水泵节电时应优先考虑高效水泵。除非水泵扬程富裕过大，可考虑变频调速节电。锅炉的鼓、引风机也是锅炉房的主要耗能设备，约占锅炉房耗电量的60一80。因此，研究鼓、引风机的节能方法是提高锅炉净效率的关键。近10年来，国内电泵制造业已陆续生产出一些高效节能型锅炉鼓、引风机。耗能大的鼓、引风机应通过各种途径予以改造，以提高其效率。3.4 锅炉供热系统采用蓄热器蒸汽蓄热器是

10、一种蒸汽热能储存装置，具有均衡供汽、调节尖峰负荷的作用。用于负荷波动的供气系统，可使得锅炉负荷稳定；用于余热利用系统，能有效地回收热能。常用的蒸汽蓄热器是一种变压式蓄热器，可借助工作压力变化进行蓄热和放热。使用变压式蒸汽蓄热器的必要条件是：工艺设备的用汽负荷是波动的，日负荷曲线变化频繁和剧烈；部分用户的用汽压力必须小于汽源(锅炉)的工作压力，低压蒸汽消耗量必须大于或等于最大用汽负荷与锅炉房额定蒸发量之差。蒸汽蓄热器是一种行之有效的节能设备，合理使用蒸汽蓄热器后，一般能节约燃料3一20。1台6蒸吨带蓄热器锅炉，年可节煤200 t，年减排c02 345 t，寿命期内可减排co，约5 000 t。4

11、、锅炉运行管理4.1 锅炉按额定负荷运行锅炉超负荷运行时，燃煤量增大，锅炉煤层加厚，炉排速度加快，才能满足负荷增大的需要。煤层加厚和炉排速度加快使机械不完全燃烧损失加大，燃煤量增加使炉内温度升高、排烟温度增加、排烟损失加大。锅炉负荷降低运行时，燃煤量减少，炉内温度降低，使燃烧工况变差、化学不完全燃烧损失加大。因此，应使锅炉按额定负荷运行以获得最经济工况。4.2 强化受热面，减少结垢，清除积灰在正常情况下，锅炉受热面不结水垢，不积灰，其传热情况较好。结水垢或积灰后，传热量显著下降，如需保持同样的传热量，则必须增加燃料量，就要浪费能源，且此时热阻增加，壁温将升高。因此，为了节约能源和保证锅炉安全运

12、行，必须保证受热面不结垢不积灰，这就要求锅炉给水应按标准处理，大型锅炉必须安装吹灰器，锅炉运行时必须吹灰。锅炉结垢不但浪费燃料(水垢15 mm时，燃料量增加6；5 mm时燃料量增加15；8 mm时则增加34)，使金属过热，还会引起水循环破坏，腐蚀，化学清洗浪费人力物力，缩短锅炉寿命等一系列恶果，应尽量做到无垢或薄垢运行，才能实现节省能源。同样积灰对锅炉热效率的影响是很明显的。灰垢导热系数为水垢导热系数的115，为钢板的l4501750，因此及时而有效地清除锅炉受热面的积灰，可有效提高锅炉热效率。4.3 排除堵灰小型燃煤蒸汽锅炉中最容易发生堵灰的地方是锅炉管束的下部和空气预热器。锅炉管束因为在运

13、行中沉积大量的飞灰，如果不及时将积灰排放掉。积灰就会将一部分管子堵塞，烟道流通截面就减小，使烟气局部阻力增大，受热面积减少。堵灰使锅炉烟气侧的阻力和引风机的电耗增大，减少了锅炉管束的受热面积，使排烟温度升高，锅炉热效率降低，严重时会限制锅炉的出力。4.4 降低排污热损失降低锅炉排污热损失的途径有两条：一是锅炉给水处理，对给水进行脱碱去盐处理，使锅炉排污量减少。二是对排污水进行回收和利用，如设置定期排污膨胀器或连续排污膨胀器，二次蒸汽用来加热除氧器给水，高温排污水通过换热器预热给水。4.5 排烟温度控制排烟热损失是锅炉的主要热损失之一，可以达到10一20。排烟热损失主要取决于排烟温度和过量空气系

14、数的大小。在锅炉运行中为了减少排烟热损失，应在满足燃烧反应需要的前提下尽量保持较低的空气系数，应尽可能避免燃料室及各部分烟道的漏风，以降低排烟热损失。排烟温度也不是越低越好，因为太低的排烟温度势必要增加锅炉尾部受热面，这是不经济的；同时还会增加通风阻力，增加引风机的电耗；此外过低的排烟温度若低于烟气露点以下，将会引起受热面的腐蚀，危及锅炉的安全运行。合理的排烟温度应根据排烟热损失和尾部受热面的金属耗量与烟气露点等进行技术经济核算来确定。造成锅炉排烟温度升高除没有装设尾部受热面以外，还受烟气短路、受热面积灰与结垢、运行负荷等因素的影响。定期检查锅炉炉膛及水冷壁以及空气预热器和省煤器的运行状况，及

15、时对锅炉吹灰、清除烟垢，以及采取其它一些有效的措施，保持受热面清洁，最大限度地提高传热效率，充分吸收利用炉膛中燃煤的热量，从而降低了排烟温度，提高锅炉的使用寿命和运行效率。4.6 过量空气系数控制过量空气系数是一项重要指标，国家工业锅炉节能监测标准严格规定了锅炉运行中过量空气系数的合格指标，并作为锅炉经济运行的关键指标之一进行监控。从杭州地区近400台中小型工业锅炉的热平衡测试资料统计表明，有近三分之一的锅炉过量空气系数大都在24范围内。当过量空气系数过大时，会造成燃煤与空气混合不均匀，有的区域出现空气不足，另外区域又严重过剩，致使炉膛温度降低，排烟量增大，带出热量增加，也就是排烟热损失增加。

16、最好的做法是在尽可能保证燃料得到充足的氧气而保证完全燃烧的前提下，过量空气系数越低则燃烧越经济。过量空气系数的控制主要是平常锅炉运行和保养时对漏风和串风进行防范，例如防止炉排下部的风室隔断不严，各风室互相串风，防止锅炉烟气系统的漏风、锅炉本体的漏风及炉墙漏风，重视锅炉燃烧调整操作技术，使风量配置适当等。5、结论挖掘节能潜力有两个方面：一是直接节能。如提高能源利用率、降低产品单耗、加强能源科学管理，从而直接减少能源消耗量。二是间接节能。如降低原材料消耗、提高产品质量、延长设备使用寿命及调整经济结构，间接引起能源消耗量减少。从以上分析可以看出，除了设计制造节能的新型锅炉外，操作和管理也是重要的节能步骤。因此只要真正重视能源的节约和合理利用，采取各种有效措施，就可不断地提高工业锅炉的能源利用率，使有限的能源发