论文工业锅炉节能技术_浅析工业锅炉节能技术
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工业锅炉节能技术
摘要 节能是应用技术上现实可行、经济上合理、环保与社会上可以接受的方法，来有效地利用能源。工业锅炉作为高能耗设备，其节能技术研究具有重要意义。本文根据我国工业锅炉能耗现状，以典型的燃煤用工业锅炉为例介绍了工业锅炉的节能技术。关键词 工业锅炉 节能技术 燃煤
1引言
能源是人类赖以生存的物质基础，在人类社会中起着不可替代的重要作用。随着国民经济的快速发展，能源生产已经不能满足要求，能源问题成为制约国民经济发展的重要因素，为适日益激烈的市场竞争，各企业应该把能源节约放在首位，以提高能源利用率，降低能耗。在我国，工业锅炉是重要的能量转换和利用设备，能耗约占全国总能耗的三分之一【2】。因此研究工业锅炉节能技术，对降低能耗解决能源问题具有重要意义。同时我国是以煤炭为主的能源消费大国，工业锅炉以燃煤为主，油、汽等其它燃料为辅，锅炉用煤量在全国耗煤总量中占很大比例。本文以燃煤用工业锅炉为例介绍工业锅炉的节能技术。
2工业锅炉概述
工业锅炉是一种产生蒸汽或热水的热发生和交换装置，锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。
锅炉主要由锅和炉两部分组成。炉是燃料（煤炭）燃烧的场所，其作用是将燃料的化学能转化为热能；锅是介质（水）加热的场所，其作用是利用燃料燃烧产生的热能加热介质。我国燃煤工业锅炉能耗现状及原因
目前我国燃煤工业锅炉约有48万台，但平均运行效率约为60%-65%，比国外先进水平低15-20个百分点【6】。效率低，能耗大是我国燃煤工业锅炉普遍存在的问题，其原因主要有一下几点。
（1）单台锅炉容量太小，长期低负荷运行，能量利用率低。许多企业仅考虑到企业长期发展问题而避免锅炉在高负荷下运行，但这种“大马拉小车”的现象不能使锅炉与其他辅助设备在最佳工况下运行，结果是使能量不能得到综合利用，能效降低。
（2）我国燃煤工业锅炉设计重锅炉本体而轻燃烧设备，重锅炉主机而轻配套辅机和附件。
这种“重主轻辅”的现象使得锅炉配套设施质量低，对负荷的适应能力差，经常不能在高效率区域运行，直接造成较大的能源浪费。
（3）燃煤品种与煤质多变。我国的锅炉燃煤供应以原煤为主，且供应紧张，因此使用煤在颗粒度，煤质上很难与设计用煤匹配，这就要求锅炉有较高的适应性。但我国燃煤工业锅炉主要是层燃燃烧【5】，其燃烧特点使其很难适应这种燃煤供应状况。当不能根据煤种变化相应调整燃烧工况时就会导致煤燃烧不完全，锅炉出力不足，热效率下降。
（4）缺乏熟练的操作人员，节能监督管理工作薄弱。锅炉操作人员一般只注重锅炉的安全运行而忽视锅炉的节能，且技术水平普遍不高，不能很好的维护保养锅炉及根据煤种变化调整锅炉燃烧工况。此外，由于缺乏相应的节能法律法规，使得工业锅炉节能监督管理工作不能得到较好的实施，锅炉节能潜力未能充分发挥。
4工业锅炉节能技术简介
锅炉节能的途径有很多，但总体上可从两方面人手，其一是热能转换过程；其二是热能利用过程【7-2】。必须对整个锅炉系统进行综合分析，在不降低供热品质，提高环保性能的原则上从对系统进行改造才能实现真正的节能。4.1热能转换过程节能
锅炉的热能转换过程是指燃烧系统中燃料将化学能转换为热能的过程，因此热能转换过程的节能实际上是对锅炉燃烧系统的节能改造。4.1.1对燃煤进行分析处理
在层燃锅炉中，燃煤水分过大会使着火点延后，挥发分过高容易着火燃烧，过低则难以着火，此外煤粒度过大也易造成燃烧不完全。因此煤在进入锅炉前应进行洗选和煤质分析，包括水分，挥发分和粒度的分析，以确定最佳燃烧工况，使燃料能充分燃烧，提高燃烧效率。4.1.2采用均匀分层给煤技术
分层给煤技术利用重力筛选，使炉排上煤层颗粒按下大上小的顺序分层排列。煤层空隙大，通风良好，能够改善锅炉的燃烧工况，对提高灰渣损热失和提高锅炉的热效率有很大的帮助；均匀给煤技术使炉排横断面上煤粒均匀一致，解决了煤粒沿径向不均匀所造成的燃烧不均匀，甚至只有半边炉排着火的问题。4.1.3合理组织炉膛空间气流
炉膛空间气流的合理组织，由前后拱、二次风来完成。
前后拱是将炉膛前部（后部）的过剩空气及高温烟气推向后部（前部），在由前后拱形成的“喉口”处与炉膛前部的过剩空气和挥发分混合【4】。其作用包括使可燃气体充分燃烧，加快新燃料的着火，减少燃料层对受热面的直接辐射，保持燃尽阶段所需要的温度，减少飞灰量和不完全燃烧的损失。
二次风一般占送风量的5％～12％，要求风速达40m/s．70m/s，以保证有足够的穿透烟
气的能力和穿透深度【7】。工业锅炉（尤其是大容量锅炉）在使用二次风后热效率明显提高。二次风的介质可以是热空气、烟气、蒸汽等。其作用包括（1）加强炉内气流的搅拌与混合，增加可燃物在炉膛内的停留时间，使化学不完全燃烧损失降低。（2）可以同时利用两股二次风对吹使炉内形成气流漩涡，气流的旋涡分离作用可以使煤粉和灰粒被甩回炉内，从而减少飞灰量，使机械不完燃烧全损失降低。4.1.4保证空气供应充足和合理
空气是燃料燃烧的必要条件，合理配风对提高燃料燃烧效率，降低能耗有很大帮助。合理配风应包括（1）沿炉排长度方向应合理配风，因为沿炉排长度方向燃烧状况不同。如中段燃烧最旺盛需空气量最大，在炉排头尾两段以挥发分和残炭的燃烧为主，故只需少量空气。（2）沿炉排宽度方向应均匀配风，以使燃烧均匀，防止出现火口等不正常燃烧现象。4.2 热能利用过程节能
热能利用过程是指将燃烧放出的热量有效地传递给工质（水），产生要求参数的蒸汽或热水的过程，实现能量的综合有效利用，降低能量传递过程的损失时该过程节能的关键。4.2.1 保证锅炉给水品质
锅炉给水如果含盐量过高，会使锅炉受热面上结构，恶化传热状况（水垢的导热系数仅是钢的1/100~1/200)，使排烟温度升高，降低能效。此外水垢还会引起受热面金属过热，降低材料机械强度，使管壁鼓包或胀管【3】。因此要采用有效的水处理技术使锅炉给水达到所需标准，并且要及时清除水垢，以减少能源浪费、改善锅炉的运行安全性和提高锅炉的运行效率。
4.2.2 采用保温材料
由于锅壳、烟道、省煤器、管道等部件温度高于环境温度，因此会向外散热产生热损失。因此可以采用在这些部件外包保温材料，不仅可以减少散热，而且可以反之锅炉炉膛和烟道漏风，减少热损失。保温材料应满足导热系数小，热稳定性高，对管壁无腐蚀等特点。常用的保温材料有膨胀珍珠岩，硅酸铝板，硅酸盐抹面，石棉和矿渣棉等【2】。4.2.3 蒸汽冷凝水的回收利用作为锅炉给水
锅炉产生的蒸汽属于高品质热源，经利用后得到的蒸汽冷凝水也属于热能资源，应该充分利用而不应该外排。通常将回收后的蒸汽冷凝水作为锅炉给水，其优点包括（1）能提高给水温度，降低煤耗。（2）蒸汽冷凝水含盐量低，能减少软水用量与锅炉排污量。
高温蒸汽冷凝水通常要经冷却才回到给水系统被加以利用，但这样不仅增加能耗而且不能充分利用蒸汽冷凝水的热量。为此国外开发了直接将饱和温度的冷凝水送回给水系统予以利用的技术，减少了冷凝水降温造成的能量损失【5】。4.2.4高温烟气的回收利用
许多中小型工业锅炉的排烟温度均在300℃左右，有的高达400℃，直接排放不仅会造成污染而且会损失大量热量，因此宜增设锅炉尾部受热面以降低排烟温度【4】。如小型锅炉
可增加省煤器来加热锅炉给水以降低煤耗，中型锅炉可增加空气预热器来加热入炉膛空气使燃料能充分燃烧。结论
综上所述，燃煤工业锅炉的节能工作包括对热能转换过程和热能利用过程进行能量优化，如改进燃烧状况，提高给水品质，回收利用蒸汽冷凝水和热烟道气等措施。
锅炉的节能工作首先要充分分析可利用热能的品味，重点回收高品味热能，其次要通过改进工艺来降低能耗，尽可能的利用副产品，以实现能源的梯级利用和循环再生。各企业应根据自身情况有针对性的加强工业锅炉节能技术改造，达到用最少的能耗来获得最大效益的目标。
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