馬莉娜+鄧志友+龍建鋒

摘 ?要：隨著人民生活水平的提高，與人民生活水平息息相關(guān)的鍋爐的數(shù)量也急速增長(zhǎng)，其節(jié)能管理、污染物排放管理、安全管理問(wèn)題日益突出，做好鍋爐的節(jié)能減排工作具有十分重要的意義。本文分析工業(yè)蒸汽鍋爐的現(xiàn)狀，提出幾點(diǎn)加快工業(yè)蒸汽鍋爐節(jié)能減排的政策建議。

關(guān)鍵詞：蒸汽鍋爐;節(jié)能環(huán)保;改造方案

引言

隨著全球化進(jìn)程加快，環(huán)境問(wèn)題日益受到各國(guó)的高度重視。我國(guó)是高速發(fā)展的新興國(guó)家，資源消耗、污染物排放占全球的比重了越來(lái)越大。發(fā)展資源節(jié)約型、化境友好性經(jīng)濟(jì)將成為今后國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要方向，低碳經(jīng)濟(jì)成為我國(guó)今后經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主流模式[]。與此同時(shí)，隨著我國(guó)進(jìn)入工業(yè)化中期階段，對(duì)能源的需求將不斷增加，但基于我國(guó)人均資源匱乏，生態(tài)環(huán)境脆弱等問(wèn)題，節(jié)能減排必然成為緩解日益增長(zhǎng)的能源危機(jī)的有效而必要的途徑。為此，國(guó)家“節(jié)能中長(zhǎng)期專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃”從“十一五”開(kāi)始將燃煤工業(yè)蒸汽鍋爐列入十大節(jié)能重點(diǎn)工程之首[]。此外工業(yè)蒸汽鍋爐排放的污染物較多，部分污染物本身又具有微觀性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，另外，我國(guó)北方冬季取暖主要設(shè)備是燃煤工業(yè)蒸汽鍋爐，既造成了能源浪費(fèi)，又造成了嚴(yán)重的大氣污染，因此，通過(guò)對(duì)工業(yè)蒸汽鍋爐的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)蒸汽鍋爐節(jié)能減排提供建議、指導(dǎo)和技術(shù)支持。

1 我國(guó)鍋爐使用現(xiàn)狀和存在問(wèn)題

工業(yè)蒸汽鍋爐主要為工業(yè)生產(chǎn)提供工藝蒸汽，為社會(huì)大眾提供熱水供應(yīng)，是工業(yè)和社會(huì)的必須消耗品。工業(yè)蒸汽鍋爐能源消耗和污染排放均位居全國(guó)工業(yè)行業(yè)第二，每年燃煤4-5億噸，僅次于電站鍋爐，煤炭消耗量遠(yuǎn)高于鋼鐵、石化、建材等高耗能工業(yè)行業(yè)，給全國(guó)重點(diǎn)城市造成的污染排放已經(jīng)超過(guò)電站鍋爐[]。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和國(guó)家質(zhì)檢總局的數(shù)據(jù)，2014年全國(guó)鍋爐總數(shù)為73.74萬(wàn)臺(tái)，每年耗原煤約4.5億t[]。而燃煤工業(yè)蒸汽鍋爐平均運(yùn)行效率又很低，能源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。

工業(yè)蒸汽鍋爐存在的問(wèn)題主要包括以下幾方面：

（1）鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)際運(yùn)行參數(shù)不匹配。由于鍋爐選型不合適，或因?qū)嶋H運(yùn)行中負(fù)荷隨用汽、用熱負(fù)荷的變化，造成大多數(shù)鍋爐長(zhǎng)期在低負(fù)荷下運(yùn)行。初步統(tǒng)計(jì)我國(guó)工業(yè)蒸汽鍋爐一般平均負(fù)荷率在50%-70%之間，實(shí)際運(yùn)行效率往往要比鑒定熱效率低10%-15%，結(jié)果造成一次能源浪費(fèi)[]。

（2）鍋爐自動(dòng)控制水平低，燃燒設(shè)備和輔機(jī)質(zhì)量差、鼓引風(fēng)機(jī)不配套。在用工業(yè)蒸汽鍋爐普遍未配置運(yùn)行檢測(cè)儀表，操作人員在調(diào)整鍋爐燃燒工況或負(fù)荷變化時(shí)，由于無(wú)法掌握具體數(shù)據(jù)，不能及時(shí)根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)整鍋爐運(yùn)行工況，鍋爐、電機(jī)的運(yùn)行效率受到了限制，造成了浪費(fèi)。

（3）受熱面積灰、爐膛結(jié)焦。工業(yè)蒸汽鍋爐采用的燃料品質(zhì)參差不齊，粘結(jié)性物質(zhì)增多，鍋爐受熱面結(jié)焦、積灰嚴(yán)重。目前清除鍋爐結(jié)焦、積灰的主要方法為機(jī)械方法和化學(xué)方法，但由于結(jié)焦、積灰成分的不同及各鍋爐結(jié)構(gòu)的差異，清除效果不明顯。

（4）我國(guó)供應(yīng)工業(yè)蒸汽鍋爐的商品煤，均是未經(jīng)洗選的原煤，因此從煤的供應(yīng)角度上看，不能滿(mǎn)足工業(yè)蒸汽爐高效燃燒的要求。當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生較大變化時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)鍋爐著火困難、燃燒不完全，這樣既降低了鍋爐運(yùn)行熱效率，有增加了鍋爐污染物的排放。國(guó)外煤種和我國(guó)煤種的成份區(qū)別很大（如表1所示）[]，從而導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外燃燒過(guò)程形成污染物的排放特征等有所差異。

（5）排煙溫度高，缺乏熟練的專(zhuān)業(yè)操作人員。由于產(chǎn)品技術(shù)水平和運(yùn)行水平不高，大多鍋爐長(zhǎng)期在低負(fù)荷下運(yùn)行，造成不完全燃燒和排煙溫度升高，熱損失增大。

（6）污染控制設(shè)施簡(jiǎn)陋，多數(shù)未安裝或未運(yùn)行脫硫裝置，污染排放嚴(yán)重。鍋爐是我國(guó)大氣環(huán)境污染的主要排放源之一。

2 工業(yè)蒸汽鍋爐技能減排對(duì)策

（1）以氣代煤

天然氣是一種清潔能源，使用天然氣可以減少二氧化硫和粉塵排放量接近100%。降低二氧化碳排放量達(dá)60%和氮氧化合物排放量50%，因燃?xì)忮仩t熱效率高出燃煤鍋爐20%-30%[]，所以利用天然氣不僅能夠減少污染物的排放量，另一方面也能減少酸雨、霧霾天氣的形成，有利于減緩地球溫室效應(yīng)，從根本上發(fā)揮出改善環(huán)境質(zhì)量、節(jié)約能源的作用。

（2）推廣工業(yè)蒸汽鍋爐加裝余熱回收裝置。

指導(dǎo)企業(yè)加裝蒸汽“余熱回收裝置”，對(duì)有機(jī)熱載體路的尾部高溫?zé)煔膺M(jìn)行回收二次利用，使鍋爐排煙溫度降低至150℃-200℃[]。推廣干冰清洗技術(shù)。以前企業(yè)一直采用水和壓縮空氣等機(jī)械方法清洗鍋爐的油垢、煤垢，清洗效果差，且易損壞鍋爐爐墻。干冰清洗技術(shù)，有效破解了清洗鍋爐結(jié)焦的難題，通過(guò)高壓空氣將顆粒狀的干冰粒噴射到鍋爐受熱面的表面，利用溫差的物理反應(yīng)使不同的物質(zhì)在不同的收縮速度下產(chǎn)生脫離，當(dāng)-78℃的干冰粒接觸到油垢、灰垢表面后產(chǎn)生脆化爆炸現(xiàn)象，使油垢、灰垢收縮及松脫，隨之干冰粒會(huì)瞬間汽化且膨脹數(shù)百倍，產(chǎn)生強(qiáng)大的剝離力，使油垢、灰垢快速?gòu)氐椎貜慕饘俦砻婷撀洹?/p>

（3）推廣工業(yè)蒸汽鍋爐水處理技術(shù)。

據(jù)測(cè)算，鍋爐本體內(nèi)部每結(jié)垢1mm，整體熱效率下降3%，而且影響鍋爐的安全運(yùn)行[]。通過(guò)指導(dǎo)企業(yè)采取有效的水處理技術(shù)和除垢技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)鍋爐的原水、給水、鍋水、回水的水質(zhì)及蒸汽品質(zhì)檢驗(yàn)分析，實(shí)現(xiàn)鍋爐無(wú)水垢運(yùn)行，整體熱效率平均提高10%。推廣冷凝水回收技術(shù)。鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)用熱設(shè)備后會(huì)生成冷凝水。推廣純低溫余熱鍋爐應(yīng)用技術(shù)，純低溫余熱鍋爐可利用生產(chǎn)系統(tǒng)中產(chǎn)生的中低溫廢熱來(lái)推動(dòng)低參數(shù)的汽輪機(jī)組做功發(fā)電，且不用任何補(bǔ)燃，是企業(yè)提高能源利用效率、降低成本、節(jié)能減排的有效措施之一。

（4）推廣低耗電量的變頻技術(shù)。

鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中，通常都是由操作人員憑經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)，峰值能耗浪費(fèi)較大。而采用變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，減少了機(jī)械磨損，電機(jī)工作溫度明顯降低，檢修工作量減少;電機(jī)采用軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流從零逐漸上升到額定電流值，不僅節(jié)能而且不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，節(jié)能效果顯著，一般情況下可以節(jié)能30%。

（5）采取均勻分層給煤技術(shù)。

由于我國(guó)煤炭管理環(huán)節(jié)粗放，我們所用的燃煤是未經(jīng)篩分分選的寬篩分燃煤，煤粒粒度大的可達(dá)40mm以上，另外還有40%左右的粒徑是小于3mm的粉末煤，超過(guò)層燃爐對(duì)燃煤粒度的要求，原來(lái)的給煤機(jī)構(gòu)為煤閘板式，燃煤經(jīng)煤閘板擠壓后形成的煤層非常密實(shí)，大顆粒煤之間的間隙被細(xì)煤填滿(mǎn)，造成通風(fēng)困難，在開(kāi)始通風(fēng)較強(qiáng)區(qū)域的燃燒速度快，空隙率增加的速度也相應(yīng)加快，使強(qiáng)風(fēng)區(qū)域風(fēng)量越來(lái)越大，從而很快被燃盡。相反，通風(fēng)較弱的地方風(fēng)量越來(lái)越小，最終在此處造成較大的不完全燃燒損失，細(xì)煤比較集中的地方易形成火口。消除火口的有效方法是采用分層給煤裝置，對(duì)燃煤進(jìn)行粒度分選，使落到爐排上的燃煤按粒度大小分層排列，即大塊煤在下面，中塊煤在中間，細(xì)煤在煤層表面。這樣煤層比較疏松，煤粒之間有間隙，降低通風(fēng)阻力，減小鼓風(fēng)機(jī)負(fù)荷，有效避免爐排上出現(xiàn)的火口和燃燒不均勻現(xiàn)象，改善煤的著火條件，提高火床的熱強(qiáng)度和燃燒速度，有利于煤的充分燃燒

（6）加強(qiáng)對(duì)鍋爐的改造。

改善爐墻的密封性和保溫性，燃燒過(guò)?？諝庀禂?shù)設(shè)計(jì)值為1.8-2.0，實(shí)際運(yùn)行時(shí)可達(dá)3.0-4.0，大量多于燃燒所需空氣經(jīng)過(guò)爐堂

吸熱，導(dǎo)致熱量被煙氣帶走，提高鍋爐密封和保溫性，輔以爐堂負(fù)壓控制，可大大降低過(guò)量空氣系數(shù)，減少排煙、散熱損失。

3 結(jié)束語(yǔ)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在飛速發(fā)展，能源對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸制約越來(lái)越明顯，今后一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)能源消耗仍以煤炭為主，且供應(yīng)將更加緊張。工業(yè)蒸汽鍋爐節(jié)能減排將進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期促，進(jìn)工業(yè)蒸汽鍋爐進(jìn)人實(shí)質(zhì)性的良性軌道，盡管在目前的形勢(shì)下工業(yè)蒸汽鍋爐改造和創(chuàng)新的新技術(shù)層出不窮，但這些新技術(shù)一旦應(yīng)用到新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)上，工業(yè)蒸汽鍋爐產(chǎn)品的價(jià)格會(huì)急劇上升。工業(yè)蒸汽鍋爐節(jié)能降耗已列為國(guó)家節(jié)能重點(diǎn)，通過(guò)以上措施的實(shí)施，可有效地提高鍋爐效率，降低工業(yè)蒸汽鍋爐能源消耗。

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