工业锅炉节能方式探究论文
目前大多数企业工业锅炉运行负荷通常只达到额定负荷的30%～70%左右［2］，长期处于燃烧不稳定状态，锅炉散热损失、固体和气体不完全燃烧热损失都比额定负荷运行时大很多。另外，鼓、引风机等辅机也长期因此节流运行，导致大量电能的损耗。在测试中我们通常会发现，锅炉的运行跟企业用热频率密切相关。生产线用热、用汽量不均匀，通常在1h甚至十几min内周期性波动，这就导致锅炉运行时大小火工况切换频繁，甚至启炉、停炉十分频繁。一方面对锅炉安全以及承压部件的寿命有影响;另一方面，负荷波动导致燃烧工况恶劣，配风、给水通常也无法适应波动，造成锅炉热效率时高时低。
随着锅炉运行时间的增加，锅炉各受热面会存在积灰和结水垢的问题。由于工业锅炉水质要求较低，通常在锅炉内部检验中普遍会发现受热面结垢现象。有些企业未配置合适的水处理设备，或者运行管理不善，导致锅炉水质超标现象，炉内结垢严重;燃煤、生物质等固体燃料的锅炉则经常性发生受热面积灰现象，企业也未采取措施定期清理，这就造成受热面热阻大大增加，影响锅炉传热，造成热能的损失。通常，灰的热传导率只有钢的1/200，而水垢的热导率约为钢的1/200～1/50。灰垢每增加1mm，将造成锅炉热损失增加4～6%，水垢每增厚1mm，锅炉就要多消耗3%的燃料［3］。同时这也会导致锅炉排烟温度升高，锅炉总体热效率降低。
通常排烟热损失占锅炉热损失总量的60%～80%，是锅炉主要的热损失。大量的测试结果表明，较高的排烟温度和较大的过量空气系数是造成锅炉排烟热损失较大的两个主要原因。其中排烟温度每升高10～15℃时，排烟热损失约增加1%;排烟处过量空气系数每增加0．2～0．3，排烟热损失约增加1%。排烟温度较高是工业锅炉能效测试中常见的问题，由于锅炉结构、设计等条件的限制，很多锅炉未加装省煤器和空气预热器等尾部受热面，尾部烟气余热无法回收利用;运行中受热面积灰、结垢严重，同样导致排烟温度升高。TSGG0002－2010中对排烟处过量空气系数的限制在1．15(正压燃油、气锅炉)～1．65(层燃锅炉)［4］，而通常锅炉实际的配风也存在偏大或偏小的问题。对于燃煤锅炉，排烟处过量空气系数甚至达到4．0以上，造成大量的排烟热损失。对于燃油、气锅炉，由于大小火工况配风相差过大，也会出现尾部烟气中CO、H2等可燃气体含量过高甚至冒黑烟现象，使得燃料不完全燃烧，热损失增大。
企业生产用完的蒸汽或冷凝水通常还具有一定的热能，如果能够加以回收利用加热锅炉给水，节能效果将十分明显。研究表明，锅炉给水温度每提高约6℃，将可节约燃料1%［5］。然而目前多数企业对冷凝水的回收利用不够重视，特别是系统不完备，参数较小的锅炉，企业通常忽略这一部分能量的回收和节约。锅炉长期运行必然导致锅炉部件的老化和破损。在测试过程中，经常发现部分锅炉存在不同程度的跑冒滴漏现象，炉体保温也存在不同程度的破损。这一方面涉及到锅炉运行的安全问题;另一方面，这也导致锅炉汽水损失和散热损失的增加。通常锅炉设计制造都有一定的燃料适应范围，然而由于企业采购不严格、管理不规范，经常使1台锅炉燃用的燃料特性相差较大，使锅炉运行稳定性和热效率大打折扣，运行维护费用也相应增加。一些企业燃料存放不合理，露天堆放十分普遍，使得燃料受环境影响容易出现杂质混入较多、燃料含水量增加等问题，造成燃料热值的浪费。
针对在用工业锅炉能效测试过程中发现的问题，结合锅炉运行维护以及各项热损失的产生原因，提出以下解决措施。
1使用维护上考虑
(1)企业应根据自身生产能力和负荷需要选用合适参数的锅炉，也可选用多台小容量锅炉进行集中控制来满足生产需要。使用中，当负荷需求增加时，及时调整单台锅炉负荷并相应增加锅炉运行台数;负荷需求量减少时，可以快速减少锅炉运行数量，维持单台锅炉较高负荷运行，同时保证单台锅炉和整体的热效率。(2)对锅炉房的管理水平和司炉工运行水平进行监督，加强运行人员节能知识培训，定期对锅炉进行燃烧测试和燃烧调整，保证锅炉在合理工况运行。(3)改善锅炉控制水平。根据锅炉自身参数和负荷需求，完善锅炉自动控制系统，对与锅炉不匹配的辅机进行更换或改造，选用变频风机和给水泵。实现燃料供给，锅炉给水和鼓、引风机的自动调节，使锅炉维持较好的运行水平。(4)根据生产工艺对乏汽或冷凝水进行选择性回收利用，温度较高的乏汽可以引入除氧器进行热力除氧并加热给水，温度较低的冷凝水可以直接引入水箱回收热量和工质，而对于有污染的乏汽和冷凝水可以通过表面式换热器回收热量后再进行处理和排放。
2从锅炉各项热损失方面考虑
降低排烟热损失。排烟热损失的降低重点在于锅炉排烟温度和过量空气系数的合理控制。(1)对于烟气余热的回收，应遵循“高质高用”的原则，可以根据锅炉结构和实际运行情况进行梯级利用。对于温度较高的烟气余热应优先用于生产蒸汽或加热给水，可以设置蒸汽发生器或者省煤器;对于温度较低的烟气余热可以用来预热助燃空气、加热燃料、采暖，或者作为供应生活热水的热源［6］。应考虑烟气阻力的增加和尾部末级受热面的低温腐蚀。(2)定期检查锅炉受热面内外表面积灰和结垢情况，及时清洁各受热面，改善传热;加强锅炉水质处理，减少锅炉结垢。(3)选取合理的`过量空气系数，保证锅炉各系统密封情况，消除炉膛、烟道漏风，防止烟气短路;运行中实时监测尾部氧气含量变化情况，根据负荷和工况调整燃料和配风比例，减少排烟量。
降低气体不完全燃烧热损失。降低气体不完全燃烧热损失要求保持适当的过量空气系数以及适当的炉温，增加可燃气体在炉膛内停留时间，使可燃气体与空气充分混合。过量空气系数偏低，燃料燃烧不完全，导致尾部可燃气体含量增加;过量空气系数过大，在锅炉负荷较小时，炉膛温度较低，燃料挥发分来不及燃烧就随烟气排出，同样会导致不完全燃烧热损失增大。
降低固体不完全燃烧热损失。(1)根据锅炉实际情况选取合适的燃料，燃料应有一定的热值保证其稳定着火和燃烧，维持较高的炉膛温度。(2)根据燃烧工况合理调节炉排转速，及时拨火翻煤，使燃料与空气充分接触，保证燃料在炉膛中有足够的停留时间，以利于燃烧和燃尽。(3)采用分层给煤和分层布风技术。改进给煤装置，使燃料颗粒随炉排煤层厚度增加方向呈减小的趋势，大块燃料分布于炉排底层，形成空隙并有效减少漏煤，中等颗粒燃料布于其上，粉末及颗粒布于表层，使燃料容易着火和燃烧。根据燃料和炉膛燃烧情况合理布风，对于难以燃尽的燃料适当增加热二次风，维持较高的炉膛温度并保证燃料与空气的充分混合。
降低灰渣物理热损失。灰渣显热造成的损失一般较小且通常比较固定，因此要想降低灰渣物理热损失可以通过选用灰分含量较少的燃料，并保证燃料尽可能充分燃尽，以减少排渣量。
降低散热损失。(1)应使用质量较好的保温材料，选择合适的保温层厚度;运行中应定期检查，加强维护保养，防止保温材料受潮和破损。(2)保持锅炉较高负荷运行。锅炉散热面积一定，不同负荷下整体散热量变化不大，负荷较低时燃料消耗量相应减少，因此每千克燃料对应的散热量便会增大，散热损失相应增大。
在能源短缺、能耗严重的大背景下，工业锅炉的节能研究和节能工作任重而道远。文章介绍了工业锅炉能效测试过程中发现的影响锅炉热效率的问题和原因，探讨了锅炉使用维护中需要改进和完善的地方，从降低锅炉各项热损失的角度提出相关节能措施，以指导锅炉运行，达到提高锅炉热效率，实现工业锅炉节能的目的。
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