工業(yè)鍋爐節(jié)能方式探究論文
目前大多數(shù)企業(yè)工業(yè)鍋爐運行負荷通常只達到額定負荷的30%～70%左右［2］，長期處于燃燒不穩(wěn)定狀態(tài)，鍋爐散熱損失、固體和氣體不完全燃燒熱損失都比額定負荷運行時大很多。另外，鼓、引風機等輔機也長期因此節(jié)流運行，導致大量電能的損耗。在測試中我們通常會發(fā)現(xiàn)，鍋爐的運行跟企業(yè)用熱頻率密切相關(guān)。生產(chǎn)線用熱、用汽量不均勻，通常在1h甚至十幾min內(nèi)周期性波動，這就導致鍋爐運行時大小火工況切換頻繁，甚至啟爐、停爐十分頻繁。一方面對鍋爐安全以及承壓部件的壽命有影響;另一方面，負荷波動導致燃燒工況惡劣，配風、給水通常也無法適應(yīng)波動，造成鍋爐熱效率時高時低。
隨著鍋爐運行時間的增加，鍋爐各受熱面會存在積灰和結(jié)水垢的問題。由于工業(yè)鍋爐水質(zhì)要求較低，通常在鍋爐內(nèi)部檢驗中普遍會發(fā)現(xiàn)受熱面結(jié)垢現(xiàn)象。有些企業(yè)未配置合適的水處理設(shè)備，或者運行管理不善，導致鍋爐水質(zhì)超標現(xiàn)象，爐內(nèi)結(jié)垢嚴重;燃煤、生物質(zhì)等固體燃料的鍋爐則經(jīng)常性發(fā)生受熱面積灰現(xiàn)象，企業(yè)也未采取措施定期清理，這就造成受熱面熱阻大大增加，影響鍋爐傳熱，造成熱能的損失。通常，灰的熱傳導率只有鋼的1/200，而水垢的熱導率約為鋼的1/200～1/50。灰垢每增加1mm，將造成鍋爐熱損失增加4～6%，水垢每增厚1mm，鍋爐就要多消耗3%的燃料［3］。同時這也會導致鍋爐排煙溫度升高，鍋爐總體熱效率降低。
通常排煙熱損失占鍋爐熱損失總量的60%～80%，是鍋爐主要的熱損失。大量的測試結(jié)果表明，較高的排煙溫度和較大的過量空氣系數(shù)是造成鍋爐排煙熱損失較大的兩個主要原因。其中排煙溫度每升高10～15℃時，排煙熱損失約增加1%;排煙處過量空氣系數(shù)每增加0．2～0．3，排煙熱損失約增加1%。排煙溫度較高是工業(yè)鍋爐能效測試中常見的問題，由于鍋爐結(jié)構(gòu)、設(shè)計等條件的限制，很多鍋爐未加裝省煤器和空氣預(yù)熱器等尾部受熱面，尾部煙氣余熱無法回收利用;運行中受熱面積灰、結(jié)垢嚴重，同樣導致排煙溫度升高。TSGG0002－2010中對排煙處過量空氣系數(shù)的限制在1．15(正壓燃油、氣鍋爐)～1．65(層燃鍋爐)［4］，而通常鍋爐實際的配風也存在偏大或偏小的問題。對于燃煤鍋爐，排煙處過量空氣系數(shù)甚至達到4．0以上，造成大量的排煙熱損失。對于燃油、氣鍋爐，由于大小火工況配風相差過大，也會出現(xiàn)尾部煙氣中CO、H2等可燃氣體含量過高甚至冒黑煙現(xiàn)象，使得燃料不完全燃燒，熱損失增大。
企業(yè)生產(chǎn)用完的蒸汽或冷凝水通常還具有一定的熱能，如果能夠加以回收利用加熱鍋爐給水，節(jié)能效果將十分明顯。研究表明，鍋爐給水溫度每提高約6℃，將可節(jié)約燃料1%［5］。然而目前多數(shù)企業(yè)對冷凝水的回收利用不夠重視，特別是系統(tǒng)不完備，參數(shù)較小的鍋爐，企業(yè)通常忽略這一部分能量的回收和節(jié)約。鍋爐長期運行必然導致鍋爐部件的老化和破損。在測試過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)部分鍋爐存在不同程度的跑冒滴漏現(xiàn)象，爐體保溫也存在不同程度的破損。這一方面涉及到鍋爐運行的安全問題;另一方面，這也導致鍋爐汽水損失和散熱損失的增加。通常鍋爐設(shè)計制造都有一定的燃料適應(yīng)范圍，然而由于企業(yè)采購不嚴格、管理不規(guī)范，經(jīng)常使1臺鍋爐燃用的燃料特性相差較大，使鍋爐運行穩(wěn)定性和熱效率大打折扣，運行維護費用也相應(yīng)增加。一些企業(yè)燃料存放不合理，露天堆放十分普遍，使得燃料受環(huán)境影響容易出現(xiàn)雜質(zhì)混入較多、燃料含水量增加等問題，造成燃料熱值的浪費。
針對在用工業(yè)鍋爐能效測試過程中發(fā)現(xiàn)的問題，結(jié)合鍋爐運行維護以及各項熱損失的產(chǎn)生原因，提出以下解決措施。
1使用維護上考慮
(1)企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身生產(chǎn)能力和負荷需要選用合適參數(shù)的鍋爐，也可選用多臺小容量鍋爐進行集中控制來滿足生產(chǎn)需要。使用中，當負荷需求增加時，及時調(diào)整單臺鍋爐負荷并相應(yīng)增加鍋爐運行臺數(shù);負荷需求量減少時，可以快速減少鍋爐運行數(shù)量，維持單臺鍋爐較高負荷運行，同時保證單臺鍋爐和整體的熱效率。(2)對鍋爐房的管理水平和司爐工運行水平進行監(jiān)督，加強運行人員節(jié)能知識培訓，定期對鍋爐進行燃燒測試和燃燒調(diào)整，保證鍋爐在合理工況運行。(3)改善鍋爐控制水平。根據(jù)鍋爐自身參數(shù)和負荷需求，完善鍋爐自動控制系統(tǒng)，對與鍋爐不匹配的輔機進行更換或改造，選用變頻風機和給水泵。實現(xiàn)燃料供給，鍋爐給水和鼓、引風機的自動調(diào)節(jié)，使鍋爐維持較好的運行水平。(4)根據(jù)生產(chǎn)工藝對乏汽或冷凝水進行選擇性回收利用，溫度較高的乏汽可以引入除氧器進行熱力除氧并加熱給水，溫度較低的冷凝水可以直接引入水箱回收熱量和工質(zhì)，而對于有污染的乏汽和冷凝水可以通過表面式換熱器回收熱量后再進行處理和排放。
2從鍋爐各項熱損失方面考慮
降低排煙熱損失。排煙熱損失的降低重點在于鍋爐排煙溫度和過量空氣系數(shù)的合理控制。(1)對于煙氣余熱的回收，應(yīng)遵循“高質(zhì)高用”的原則，可以根據(jù)鍋爐結(jié)構(gòu)和實際運行情況進行梯級利用。對于溫度較高的煙氣余熱應(yīng)優(yōu)先用于生產(chǎn)蒸汽或加熱給水，可以設(shè)置蒸汽發(fā)生器或者省煤器;對于溫度較低的煙氣余熱可以用來預(yù)熱助燃空氣、加熱燃料、采暖，或者作為供應(yīng)生活熱水的熱源［6］。應(yīng)考慮煙氣阻力的增加和尾部末級受熱面的低溫腐蝕。(2)定期檢查鍋爐受熱面內(nèi)外表面積灰和結(jié)垢情況，及時清潔各受熱面，改善傳熱;加強鍋爐水質(zhì)處理，減少鍋爐結(jié)垢。(3)選取合理的`過量空氣系數(shù)，保證鍋爐各系統(tǒng)密封情況，消除爐膛、煙道漏風，防止煙氣短路;運行中實時監(jiān)測尾部氧氣含量變化情況，根據(jù)負荷和工況調(diào)整燃料和配風比例，減少排煙量。
降低氣體不完全燃燒熱損失。降低氣體不完全燃燒熱損失要求保持適當?shù)倪^量空氣系數(shù)以及適當?shù)臓t溫，增加可燃氣體在爐膛內(nèi)停留時間，使可燃氣體與空氣充分混合。過量空氣系數(shù)偏低，燃料燃燒不完全，導致尾部可燃氣體含量增加;過量空氣系數(shù)過大，在鍋爐負荷較小時，爐膛溫度較低，燃料揮發(fā)分來不及燃燒就隨煙氣排出，同樣會導致不完全燃燒熱損失增大。
降低固體不完全燃燒熱損失。(1)根據(jù)鍋爐實際情況選取合適的燃料，燃料應(yīng)有一定的熱值保證其穩(wěn)定著火和燃燒，維持較高的爐膛溫度。(2)根據(jù)燃燒工況合理調(diào)節(jié)爐排轉(zhuǎn)速，及時撥火翻煤，使燃料與空氣充分接觸，保證燃料在爐膛中有足夠的停留時間，以利于燃燒和燃盡。(3)采用分層給煤和分層布風技術(shù)。改進給煤裝置，使燃料顆粒隨爐排煤層厚度增加方向呈減小的趨勢，大塊燃料分布于爐排底層，形成空隙并有效減少漏煤，中等顆粒燃料布于其上，粉末及顆粒布于表層，使燃料容易著火和燃燒。根據(jù)燃料和爐膛燃燒情況合理布風，對于難以燃盡的燃料適當增加熱二次風，維持較高的爐膛溫度并保證燃料與空氣的充分混合。
降低灰渣物理熱損失�；以@熱造成的損失一般較小且通常比較固定，因此要想降低灰渣物理熱損失可以通過選用灰分含量較少的燃料，并保證燃料盡可能充分燃盡，以減少排渣量。
降低散熱損失。(1)應(yīng)使用質(zhì)量較好的保溫材料，選擇合適的保溫層厚度;運行中應(yīng)定期檢查，加強維護保養(yǎng)，防止保溫材料受潮和破損。(2)保持鍋爐較高負荷運行。鍋爐散熱面積一定，不同負荷下整體散熱量變化不大，負荷較低時燃料消耗量相應(yīng)減少，因此每千克燃料對應(yīng)的散熱量便會增大，散熱損失相應(yīng)增大。
在能源短缺、能耗嚴重的大背景下，工業(yè)鍋爐的節(jié)能研究和節(jié)能工作任重而道遠。文章介紹了工業(yè)鍋爐能效測試過程中發(fā)現(xiàn)的影響鍋爐熱效率的問題和原因，探討了鍋爐使用維護中需要改進和完善的地方，從降低鍋爐各項熱損失的角度提出相關(guān)節(jié)能措施，以指導鍋爐運行，達到提高鍋爐熱效率，實現(xiàn)工業(yè)鍋爐節(jié)能的目的。
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