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近年來，在我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展進(jìn)程中，能源利用率低、消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理、供需矛盾加劇等問題日益突出，生態(tài)環(huán)境惡化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾加劇，在很大程度上制約了經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速健康的發(fā)展。與世界先進(jìn)水平相比，我國在能源效率、單位產(chǎn)值能耗等方面仍然存在較大差距，我國單位產(chǎn)值能耗是世界平均水平的2倍多，主要產(chǎn)品能耗比世界先進(jìn)水平高40％。我國能源利用率為約33％，與世界先進(jìn)水平相差10個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)能潛力巨大。
在我國，為了與發(fā)電用大型鍋爐相區(qū)別，工業(yè)鍋爐指廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、采暖等方面的各種容量、壓力、溫度的蒸汽鍋爐和熱水鍋爐。我國既是工業(yè)鍋爐生產(chǎn)大國，也是使用大國。到2003年底，全國持有各級鍋爐制造許可證的企業(yè)1530家，其中A級62家，B級203家，C級264家，D級1001家，可以生產(chǎn)各種不同壓力等級和容量的鍋爐。近年來，我國工業(yè)鍋爐產(chǎn)品年產(chǎn)量基本保持在2萬～3萬臺，4.9萬～6.3萬MW(7萬～9萬蒸噸)。據(jù)2003年統(tǒng)計(jì)，全國在用工業(yè)鍋爐保有量為52.74萬臺、125.40萬Mw，接近電站鍋爐裝機(jī)容量的2倍。中國工業(yè)鍋爐量大面廣，平均容量小，且以燃煤為主，年耗燃料約4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。由于鍋爐運(yùn)行效率不高，能源浪費(fèi)相當(dāng)嚴(yán)重，每年多耗用燃煤約6000萬噸。另外由于工業(yè)鍋爐排放大量煙塵以及S02和NO2等污染物，成為我國大氣主要煤煙型污染源之一。因此工業(yè)鍋爐成為我國開展節(jié)能降耗、提高能效、減少污染的主要對象之一。
我國在用工業(yè)鍋爐狀況分析
我國工業(yè)鍋爐中，燃煤鍋爐占鍋爐總數(shù)的80％左右，燃油燃?xì)饧半姛徨仩t所占比例不大，但呈逐年增長的趨勢，煤的燃燒方式以層燃為主，蒸發(fā)量>lVh，主要采用鏈條爐排，分段不連續(xù)調(diào)風(fēng)，蒸發(fā)量_
(1)熱效率低。一般估計(jì)我國工業(yè)鍋爐熱效率比發(fā)達(dá)國家低15％～20％，這是因?yàn)樽鳛槲覈I(yè)鍋爐主體的層燃爐平均熱效率只有60％左右，有的還不到50％，鍋爐實(shí)際運(yùn)行效率要比設(shè)計(jì)效率或鑒定效率低10％～15％。
(2)除了設(shè)計(jì)制造方面的原因外，以下幾個(gè)方面也是造成熱效率低下的重要影響因素。設(shè)備整體技術(shù)水平低。主要表現(xiàn)在：①運(yùn)行調(diào)節(jié)智能化程度低，燃燒過程不能實(shí)現(xiàn)自動檢測，自動調(diào)節(jié)，特別是lt／h以下小型燃煤鍋爐，加煤、調(diào)風(fēng)、除渣、給水排污等過程凋節(jié)完全憑司爐工經(jīng)驗(yàn)手工操作。②節(jié)能、環(huán)保技術(shù)落后，包括燃燒與換熱、水處理、除塵脫硫，余熱回收和灰渣綜合利用，電器設(shè)備變頻技術(shù)的應(yīng)用等方面都比發(fā)達(dá)國家有很大差距。③主輔機(jī)不配套，輔機(jī)性能差、效率低。
(3)運(yùn)行管理水平低。設(shè)備完好率低，未經(jīng)培訓(xùn)和無證上崗的現(xiàn)象比較普遍。
(4)燃料市場環(huán)境對工業(yè)鍋爐運(yùn)行的不利影響，燃煤工業(yè)鍋爐通常都是按Ⅱ、ⅡI類煙煤設(shè)計(jì)。我國燃煤供應(yīng)目前仍是賣方市場，一般都是直接供應(yīng)原煤，沒有根據(jù)煤質(zhì)及粒度情況進(jìn)行加工分類，用戶難以做到按需購買，且煤質(zhì)多變，造成運(yùn)行調(diào)整困難，機(jī)械不完全燃燒增加，熱效率下降。
鍋爐節(jié)能途徑
由上述情況可見，鍋爐節(jié)能應(yīng)該從提高鍋爐的熱效率．實(shí)現(xiàn)科學(xué)的控制管理，保證給水品質(zhì)，加強(qiáng)鍋爐及供熱系統(tǒng)的維護(hù)等方面入手。
1、提高鍋爐熱效率
我國工業(yè)鍋爐熱效率平均為60%～75%，而平時(shí)運(yùn)行效率比測試時(shí)還低一些。提高鍋爐效率是節(jié)煤的一項(xiàng)重要工作。要提高鍋爐效率，首先要加強(qiáng)燃燒和鍋爐運(yùn)行的管理工作，特別是要保證安全生產(chǎn)，不出事故，安全總是意味著最大的經(jīng)濟(jì)。鍋爐不是通用產(chǎn)品，它的效率和燃用什么樣的燃料和采用什么燃燒方式有關(guān)。例如手燒爐，由于存在熱力（通風(fēng))的周期性，它不宜燃用高揮發(fā)分煙煤，否則，它的燃燒效率是很低的，為了提高手燒爐的鍋爐效率，必須按照‘吵、勤、勻、快”的原則來加煤和運(yùn)行。對鏈條爐，其燃料著火性能較差，應(yīng)充分利用爐拱和高溫?zé)煔獾臒彷椛鋪碇键c(diǎn)火，應(yīng)該做好分段送風(fēng)。燃煤的水分不宜過大，也不宜過小，含細(xì)煤多的要加水，加水后應(yīng)有充分的滲透時(shí)間?；曳植粦?yīng)大于30%，否則灰渣可燃物將增加?；曳忠膊荒苄∮?0%，否則爐排冷卻不好。揮發(fā)分低，低發(fā)熱值小于1675010／kg，以及粘結(jié)性強(qiáng)的煤，在不采取措施的時(shí)候，不宜在鏈條爐中使用，否則，其燃燒效率不能保證在高水平。在鏈條爐中使用二次風(fēng)有利于強(qiáng)化燃燒、降低化學(xué)不完全燃燒損失和消煙除塵，是節(jié)能行之有效的措施。燃料的顆粒特性對拋煤機(jī)的工作影響很大，最好保持13～lgmm，6～13ram和6mm以下的顆粒各占1/3”，這樣拋煤機(jī)鍋爐工作是較好的。燃料的水分對拋煤機(jī)工作影響也很大，一般水分不超過12%，否則應(yīng)采取措施131。風(fēng)冷式往復(fù)推動爐排鍋爐，不能燃用發(fā)熱值較高的燃料，以確保鍋爐的安全運(yùn)行。排煙損失的大小，直接影響鍋爐熱效率。應(yīng)該盡可能降低排煙損失，這就要減少爐膛的過量空氣系數(shù)和堵塞各煙道的漏風(fēng)量以及降低排煙溫度。供給爐膛的過量空氣系數(shù)是按照鍋爐機(jī)械不完全燃燒損失(q4)、化學(xué)不完全燃燒損失(q3)和排煙損失(q2)之和為最小的原則決定的。爐膛過量空氣系數(shù)(n)增加，啦和q4下降，而q2增加，當(dāng)Y--,(q2+q3+q4)為最小時(shí)，此時(shí)的n為最佳值。a的最佳值對燃用無煙煤和貧煤的工業(yè)鍋爐約為1.2～1.25，其余煤種為1.2，應(yīng)盡量控制爐膛實(shí)際過量空氣系數(shù)接近上述最佳值。應(yīng)盡力堵塞各受熱面和煙道的漏風(fēng)。使漏風(fēng)系數(shù)符合設(shè)計(jì)值。鍋爐的排煙溫度高低，直接影響鍋爐效率，排煙溫度4-10℃，鍋爐效率1％。排煙溫度應(yīng)由技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來決定，排煙溫度降低，鍋爐效率增加，可節(jié)省燃料。但是，此時(shí)鍋爐受熟面增加，投資增加。另外排煙溫度下降，受熱面腐蝕加重。因此，合理的排煙溫度應(yīng)由這兩方面作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來決定。提高鍋爐效率的具體做法為：
(1)采用二次回風(fēng)系統(tǒng)，促進(jìn)燃料完全燃燒。
眾所周知，燃料燃燒有三個(gè)條件：爐膛內(nèi)要有充分的氧氣：燃料燃燒時(shí)必須有溫度；燃料與氧氣進(jìn)行高溫化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間。二次回風(fēng)能在鍋爐內(nèi)形成煙氣漩渦，返一方面增加了懸浮煤耪在爐膛內(nèi)停留的時(shí)間，而使燃料充分的燃燒，另一方面能使?fàn)t膛內(nèi)的溫度梯度降低，提高了爐膛內(nèi)受熱面的利用率，所以采用二次回風(fēng)系統(tǒng)是改善燃燒條件的重要手段。利用二次回風(fēng)系統(tǒng)效果十分顯著。據(jù)測算，利用二次同風(fēng)系統(tǒng)的鍋爐熱效率可提高5%-10%左右。
(2)采用富氧技術(shù)。
富氧技術(shù)在化工制氣使用很早，在蒸汽鍋爐上使用很少，人們對其認(rèn)識還處在研究實(shí)驗(yàn)階段。鍋爐是利用燃料燃燒放熱，燃燒要利用空氣中02(21%)助燃以產(chǎn)生高溫?zé)煔猓崃總鬟f給爐水以產(chǎn)生有一定壓力和溫度的蒸汽。高溫?zé)煔庠跔t膛內(nèi)的流動伴隨著熱量的傳遞過程，煙氣溫度漸漸降低，至鍋爐煙氣出口時(shí)，煙氣溫度大約在140℃左右并帶走大量的熱量，我們可以通過降低排煙溫度和煙氣量來降低q2(排煙熱損失)但是，排煙溫度的降低受煙氣露點(diǎn)的限制，而且過低的排煙溫度要消耗大量的金屬或有色金屬且增大了鍋爐體積和投資，往往得不償失，如果能提高助燃空氣中含02量，這樣可降低煙氣量．提高爐膛溫度，強(qiáng)化傳熱，對提高鍋爐效率大有好處。02富集起來的技術(shù)在發(fā)達(dá)國家已廣泛用與有色冶金、硅酸鹽爐窯、化工制氣中。該技術(shù)設(shè)備少，投資省，不污染環(huán)境，近年來引起國內(nèi)學(xué)者的關(guān)注。膜法富氧助燃的節(jié)能優(yōu)點(diǎn)是提高火焰溫度，加快燃燒速度．促進(jìn)燃燒完全，降低燃料的燃點(diǎn)，增加熱量利用率，減少煙氣量，降低排煙熱損失q2。
2、蒸汽和熱水的有效利用
蒸汽和熱水是鍋爐的產(chǎn)品．應(yīng)嚴(yán)格按計(jì)劃使用。在有多臺爐的鍋爐房，每臺鍋爐負(fù)荷的分配應(yīng)按機(jī)組總效率晟高的原分配。鍋爐負(fù)荷先由效率高的鍋爐承擔(dān)，至滿負(fù)荷后，再效率低的鍋爐承擔(dān)負(fù)荷。在蒸汽鍋爐使用中，各種情況下均不應(yīng)將高壓蒸汽白白地膨脹為低壓蒸汽而未得到功的利用。應(yīng)杜絕向空氣排汽，尤其鍋爐啟動時(shí)，應(yīng)盡量少向空氣排汽，或?qū)⑦@部分蒸汽利用起來。為了節(jié)省能量。鍋爐應(yīng)盡量少排污，排污量應(yīng)控制在5%下，最佳為2%，盡量利用排污熱量?？裳b排污擴(kuò)容器或熱交換器利用之。應(yīng)保持疏水器正常工作?？捎脭U(kuò)容器回收疏水器熱量，疏水器里的蒸汽凝結(jié)水，水質(zhì)好，是優(yōu)質(zhì)鍋爐給水，收后可節(jié)省水處理費(fèi)用。應(yīng)防止各種管道、閥門漏汽漏水，泄量不超過2%～3%。應(yīng)回收各種余熱和廢熱。
絕熱保溫的措施有：加厚保溫材料和提高絕熱材料的質(zhì)量。在使用中要注意維護(hù)，避免受潮或損壞。例如新型密封保溫材料在電廠鍋爐的應(yīng)用。多年來在鍋爐施工過程中，逐步嘗試?yán)w維噴涂材料的應(yīng)用領(lǐng)域。先后應(yīng)用于爐內(nèi)前爐膛、上汽包被復(fù)層、下汽包被復(fù)層、折煙角、過熱段等密封保溫層。實(shí)踐證明，160ram厚的纖維噴涂絕熱涂層既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。爐墻水冷壁管外150mm厚的纖維噴涂層足以使外表面壁溫降至50℃以下。尤其纖維噴涂材料應(yīng)用于爐頂密封，為杜絕泄漏提供了保障。纖維噴涂產(chǎn)品采用優(yōu)質(zhì)纖維原棉、高性能纖維系列結(jié)臺劑為原料，通過專用噴涂設(shè)備機(jī)械化施工，現(xiàn)場制作整體大制品．成功地消除了纖維制品保溫密封應(yīng)用中的接縫、收縮、位移等致命弱點(diǎn)，徹底改善了鍋爐的密封保溫性能。鍋爐散熱損失的大小除與保溫質(zhì)量有關(guān)外，還與鍋爐負(fù)荷大小有關(guān)。低負(fù)荷時(shí)。因散熱面不變，散熱量基本不變，而燃料耗量變小了，對應(yīng)于每公斤燃料的散熱損失將增加。因此，為減少散熱損失(q5)，應(yīng)盡量不要讓鍋爐在低負(fù)荷下運(yùn)行。
4、保證鍋爐給水品質(zhì)
提高給水品質(zhì)不僅是一項(xiàng)重要的節(jié)能措旅，而且是一項(xiàng)重要的安全措施：鍋爐受熱面上結(jié)垢會極大降低傳熱能力(水垢的導(dǎo)熱系數(shù)僅是鋼的1/100～l陀o)，使排煙溫度升高，增加燃料消耗14J。鍋爐結(jié)垢lmm厚度，就要增加燃料消耗3%，而且鍋爐結(jié)垢后對鍋爐安全運(yùn)行也極為不利。水垢會影響水循環(huán)的正常進(jìn)行，造成管子過熟甚至爆管。因此從保證鍋爐安全運(yùn)行及節(jié)能方面考慮，加強(qiáng)鍋爐水處理工藝的推廣即采取先進(jìn)的水處理技術(shù)是十分必要的。當(dāng)前用得比較普遍的水處理設(shè)備是鈉離子逆流再生交換器。這種水處理方式對原水的適應(yīng)性廣，出水?dāng)?shù)量及質(zhì)量，單位鹽耗，自耗水量等指標(biāo)都比較先進(jìn)，效果也比較理想。大中型鍋爐水處理中還常常采用真空除氧，真空除氧比與大氣式熱力除氧可省大量燃料，而且又能減少排煙損失，提高鍋爐效率，所以是大中型鍋爐有效的水處理方式。工業(yè)鍋爐的給水必須按規(guī)程規(guī)范要求進(jìn)行給水處理。司爐必須加強(qiáng)對水質(zhì)的監(jiān)察，及時(shí)清除水垢，以減少能源浪費(fèi)，提高運(yùn)行安全效果。
5、分層給煤燃燒
現(xiàn)在，我國技術(shù)市場上出現(xiàn)了一種新型的輸煤裝置——分層給煤機(jī)。其原理是：煤從煤倉中落下，再經(jīng)過分層裝置中的煤閘扳、輸煤輥、機(jī)械篩分器進(jìn)入爐膛，由于取消了原來設(shè)在爐排前部的煤閘板，而將之設(shè)在輸煤輥上部，將煤倉中幾十噸甚至上百噸重的原煤重量消減，取而代之的是使煤橫向流經(jīng)輸煤輥和漸擴(kuò)式機(jī)械篩分器。這樣，不但篩分了煤塊，而且疏松了煤質(zhì)，使煤在進(jìn)入爐膛前形成下層為大塊，中層為小塊，最上層為煤屑的分布格局，煤粒之間的縫隙得以保留，減少了通風(fēng)阻力，使通均勻，火床平整，燃燒充分，同時(shí)，爐膛溫度提高，原煤易于著火，也利于燃燼。從而使?fàn)t渣含碳量大大降低，提高了鍋爐的熱效率，不僅節(jié)約了用煤，還改善了環(huán)境。性能及特點(diǎn)：(1)限制進(jìn)入爐內(nèi)煤的顆粒度。一般規(guī)定最大塊尺寸不宜大于40ram，否則在有限的陰，時(shí)間內(nèi)大煤塊不可能都燃燼。因此，煤的篩分、破碎是必須的。(2)煤中加水應(yīng)適量。一般含70%煤末的煤加水8%～10%，含50%煤末的煤加水不應(yīng)小于6%。煤燃燒時(shí)水分被烘出，可使煤質(zhì)疏松，煤粒工業(yè)鍋爐間的空隙增加，減少了通風(fēng)阻力，有利于煤的燃燒并減少煙氣含塵量。但是，水分蒸發(fā)時(shí)要帶走熱量，使?fàn)t溫降低，對煤的著火產(chǎn)生不利的影響。因此煤中加水應(yīng)適量。設(shè)立自動離合、自動報(bào)警裝置。分層給煤輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動動力來自鍋爐前軸傳遞的扭矩，若有大塊煤、煤矸石卡住輥?zhàn)?，則自動離合。(3)自動報(bào)警裝置立即啟動，避免造成運(yùn)行中脫火甚至用停爐事故。(4)適當(dāng)?shù)拿簩雍穸群蜖t排速度。安裝分層燃燒裝置后，通風(fēng)阻力減小，煤易燃燒，著火點(diǎn)前移，消滅了火龍、火口，因此煤層厚度可以適當(dāng)增加，爐排速度也可相應(yīng)降低。安裝分層燃燒后沿爐排長度方向的引燃區(qū)、燃燒區(qū)、旺盛區(qū)和燃燼區(qū)的情況與安裝前不同，各個(gè)風(fēng)道的擋板開度也應(yīng)根據(jù)燃燒情況作適當(dāng)調(diào)整。
由上述可見，我國工業(yè)鍋爐節(jié)能后潛力巨大。風(fēng)鍋爐節(jié)能應(yīng)該從提高鍋爐熱效率、實(shí)現(xiàn)鍋爐的自動化控制、加強(qiáng)絕熱保溫、減少散熱損失、保證鍋爐給水品質(zhì)、加強(qiáng)鍋爐及供熱系統(tǒng)的維護(hù)，防止和減少熱損失五個(gè)方面著手。
3、加強(qiáng)絕熱保溫減少散熱損失
