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工业锅炉的节能降耗措施
作者：侯万东 曾君 陈岩
来源：《科学与财富》2016年第16期
摘 要：工业锅炉作为企业生产产品的动力供应设备之一，是主要的耗能设备。对锅炉来讲它的节能降耗对策，最重要的是锅炉机组的直接降耗，根据影响锅炉热损失大小的几个主要因素，选择节能型锅炉，调整和控制过量空气系数等主要运行参数，有针对性的降低锅炉的机械不完全燃烧热损失、排烟热损失和化学不完全燃烧热损失等三项主要热损失，节约消耗燃料以提高锅炉的热效率。其次，尽量使锅炉在运行中采取有效的监测手段，实行对锅炉机组的单台考核，以及企业内部挖潜，达到节能降耗。
关键词：节能降耗；热损失；过量空气系数；燃料；不完全燃烧 一、引言
能源，是工业发展的命脉，随着社会经济和科学技术的发展，能源供需矛盾日趋尖锐。目前，我国使用的能源大部分是煤炭，特别是被作为工业锅炉燃料用得更多。我公司在用的供暖锅炉基本上是燃煤锅炉，仅每年一个采暖期消耗煤炭在2万吨以上，是公司的耗能大户。因此，大力节约能源、降低损耗是当务之急。 二、锅炉各项热损失的构成
燃煤锅炉正常运行时存在一个能效转换问题，它输入的热量不能完全转化为有效的利用热，产生一定量的热损失，用一个平衡式表示：
从上式可以看出，热损失有五项，但锅炉散热损失Q5、灰渣物理热损失Q 6二项损失相对比较小，二者之和不到总损失的5﹪，主要的热损失为以下三项： 1.机械不完全燃烧热损失q4
用气体燃料和液体燃料时，这部分损失不大，而采用固体燃料的链条锅炉，q4损失就较大，它由灰渣不完全燃烧损失 和漏煤不完全燃烧热损失 以及飞灰不 2.排烟热损失q2
从锅炉出口排放到大气中烟气的热焓无法回收，它所造成的损失占锅炉热损失的绝大部分。其排烟热焓如下式所示：
从简化的公式中可以看出，影响这项损失的主要因素有两个，一是排烟处的过量空气系数αpy，二是排烟温度θpy。
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3.化学不完全燃烧热损失q3
化学不完全燃烧热损失，是指排烟中残留的可燃气体如CO、H2、CH4和重氢化合物CmHm未放出其燃烧热而造成的热损失，而重氢化合物残留的含量很少，因此化学不完全燃烧热损失为：
从上式中可以看出，q3值的大小与过量空气系数αpy有关。由于炉内的燃料和空气不可能混合得绝对均匀，为了避免排烟中残留更多可燃气体，通常炉内过量空气系数均大于1，以保证可燃气体充分燃烧所需的空气量。 三、锅炉节能降耗的具体措施
我们从锅炉的各项热损失计算公式中可以看出，影响锅炉热损失的因素很多，它不仅与燃烧方式、炉膛结构、炉膛热负荷等设计因素有关，还与燃料特性、过量空气系数、运行情况等调整因素有关。现在工业锅炉选择的基本上是链条炉排锅炉，那么我们排除设计上的因素，单纯从选择和调整方面来考虑。
1.选择有省煤器、空气预热器的锅炉
省煤器是用锅炉给水回收锅炉出口烟热量的设备，它可以提高锅炉效率4～6%；空气预热器是将锅炉及省煤器排出的烟气用燃料所需的空气来回收热能的设备，它能使锅炉效率提高3～8%，锅炉厂采用的这两项措施都是减少排烟的热损失。现在我们公司在用的锅炉只有省煤器而没有空气预热器，在新改造锅炉房选购锅炉时要进行综合评价，适当地选用具有省煤器和空气预热器这两种结构的锅炉。
在运行方面更要利用好这些设备，直接的方法就是让流通截面清洁、不积灰，要做好运行保养，定期清理设备烟气流通截面，保证这些设备的传热效果，达到很好的吸收烟气热量。 2.控制炉膛过量空气系数
从热损失公式中可以看出，过量空气系数直接影响锅炉运行的经济性。炉膛过量空气系数不仅影响排烟热损失q2，而且也影响到化学和机械不完全燃烧热损失q3和 q4。过量空气系数增大，排烟热损失q2增加。但过小时会增加不完全燃烧热损失q3和 q4。因而炉膛过量空气系数有一个最佳的范围，可使q2+ q3 +q4为最小。一般最佳炉膛过量空气系数推荐范围为1.2～1.5。
对过量空气系数的控制，体现在运行操作上就是送入炉内风量的控制。控制风量大小的措施有两个：一是分段风门调整，根据煤层厚度调整各段风门开度，配风方式大致上是炉排前后风量小，而中间逐渐增大。炉排前部主要是利用少量通风和炉内辐射热使燃煤迅速干燥和着火，炉排后部为火床的燃烬段，亦应减少通风使维持适当的火床长度，并避免燃烬的床层吹洞增加过量空气，使排烟热损失q2增大。对挥发分高的煤种，例如链条炉排锅炉正常燃用的烟
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煤，挥发分相对较高考虑它较易于引燃，且一旦着火即需供给充足的空气，故供风量最大的部位在炉排的中间偏前，该区域风段风门应全开。对挥发分低的煤种，它则着火较迟，且主要是焦炭燃烧，前半部要维持较小风量以逐步提高燃烧温度，故分段风门的开度由中间部位以后逐渐加大，甚至到后拱的部位才能开大。一般在正常运行时煤种变化不大，分段风门开度的调整幅度不应过大，且主要调整炉排后半部的分段风门以维持火床长度，到达老鹰铁前的燃烬段应为发红的热炉渣。如果炉渣中尚有余火，机械不完全燃烧热损失q4会增大，可开启最末一道风门尽量吹烧；二是做好维护保养，封堵炉体各个漏点，减少经炉膛及各烟道不严密处的漏风量。冷风的漏入特别是烟道的漏风，它不但不能参与燃烧还使烟气温度水平降低、与受热面的热交换变差，更使烟气容积增大，使排烟热损失增加，引风机电耗增加。如果这部分损失存在，存属管理不善造成的不必要损失。
体现在检测手段上，设置烟气电子自动分析仪来测定烟气中的RO2。因为一般链条锅炉采用的煤种基本上是烟煤，如果燃料一定，根据燃烧调整试验可以确定出对应于最佳过量空气系数下的三原子气体RO2含量值，运行中保持这样的RO2就可以使锅炉处在经济工况。从而达到即能保证着火稳定、燃烧均匀、火床平整、燃烬区位置适宜和不跑火，又能使烟气量最小。 3.调整燃煤水分
在燃用外在水分不大的末煤和混煤时，需进行燃煤水分的调整。在链条炉排上，当末煤和混煤水分过小时，煤层容易吹洞，造成煤粉的大量飞扬，会增加灰渣不完全燃烧热损失；而水分过大会推迟引燃，形成跑红火，并增加排烟热损失。末煤和混煤的应用基水分在6～8﹪时，堆积比重才能达到最小，床层疏松孔隙多通风均匀阻力低，因此不易吹洞起堆，可以提高入炉煤的燃烬度，获得最高的燃烧效率。
就现在而言，现在公司新购小块烟煤，就燃煤效果来看，燃烧提前易燃，比较多年来使用的烟煤，今年煤的挥发分更趋近于褐煤。在燃烧过程中可以根据煤质工业分析的指导数据适当的加水，对燃烧会有所收效。 4.分段分时差供汽节约消耗燃料
在满足生产和生活的同时，减少锅炉的燃煤量。从配汽管理方面，对于采暖供汽，动力站内部要摸清用热单位热负荷的大小，根据天气和用热单位工序情况，可以采取分段、分时差间断供汽的方法，避免同时供汽造成高峰时汽量不够平时汽量又多的局面，这样既平衡了供汽热负荷保证锅炉满负荷运行，又节约了燃煤，避免高峰时开多台炉谷时停炉的频繁起停炉状况，提高锅炉热效率。
分段分时差就是按顺序循环给用热单位供汽，按锅炉产汽量对远距离的和有预热工序的用热单位提前供汽，达到一定温度后关闭或减少供汽，转为对其他单位供汽，来回循环供汽，始终保持热负荷处于平稳状态。这需要多做调查掌握第一手资料，逐步摸索认真调配才能达到这一目的。