我国蒸汽锅炉节能减排改造方案探究

工作具有十分重要的意义。本文分析工业蒸汽锅炉的现状，提出几点加快工业蒸汽锅炉节能减排的政策建议。

关键词：蒸汽锅炉;节能环保;改造方案

引言

随着全球化进程加快，环境问题日益受到各国的高度重视。我国是高速发展的新兴国家，资源消耗、污染物排放占全球的比重了越来越大。发展资源节约型、化境友好性经济将成为今后国民经济发展的主要方向，低碳经济成为我国今后经济发展的主流模式[]。与此同时，随着我国进入工业化中期阶段，对能源的需求将不断增加，但基于我国人均资源匮乏，生态环境脆弱等问题，节能减排必然成为缓解日益增长的能源危机的有效而必要的途径。为此，国家“节能中长期专项规划”从“十一五”开始将燃煤工业蒸汽锅炉列入十大节能重点工程之首[]。此外工业蒸汽锅炉排放的污染物较多，部分污染物本身又具有微观性和复杂性的特点，另外，我国北方冬季取暖主要设备是燃煤工业蒸汽锅炉，既造成了能源浪费，又造成了严重的大气污染，因此，通过对工业蒸汽锅炉的现状进行分析，对蒸汽锅炉节能减排提供建议、指导和技术支持。

1 我国锅炉使用现状和存在问题

工业蒸汽锅炉主要为工业生产提供工艺蒸汽，为社会大众提供热水供应，是工业和社会的必须消耗品。工业蒸汽锅炉能源消耗和污染排放均位居全国工业行业第二，每年燃煤4-5亿吨，仅次于电站锅炉，煤炭消耗量远高于钢铁、石化、建材等高耗能工业行业，给全国重点城市造成的污染排放已经超过电站锅炉[]。据国家统计局和国家质检总局的数据，2014年全国锅炉总数为73.74万台，每年耗原煤约4.5亿t[]。而燃煤工业蒸汽锅炉平均运行效率又很低，能源浪费十分严重。

工业蒸汽锅炉存在的问题主要包括以下几方面：

（1）锅炉设计参数和实际运行参数不匹配。由于锅炉选型不合适，或因实际运行中负荷随用汽、用热负荷的变化，造成大多数锅炉长期在低负荷下运行。初步统计我国工业蒸汽锅炉一般平均负荷率在50%-70%之间，实际运行效率往往要比鉴定热效率低10%-15%，结果造成一次能源浪费[]。

（2）锅炉自动控制水平低，燃烧设备和辅机质量差、鼓引风机不配套。在用工业蒸汽锅炉普遍未配置运行检测仪表，操作人员在调整锅炉燃烧工况或负荷变化时，由于无法掌握具体数据，不能及时根据负荷变化调整锅炉运行工况，锅炉、电机的运行效率受到了限制，造成了浪费。

（3）受热面积灰、炉膛结焦。工业蒸汽锅炉采用的燃料品质参差不齐，粘结性物质增多，锅炉受热面结焦、积灰严重。目前清除锅炉结焦、积灰的主要方法为机械方法和化学方法，但由于结焦、积灰成分的不同及各锅炉结构的差异，清除效果不明显。

（4）我国供应工业蒸汽锅炉的商品煤，均是未经洗选的原煤，因此从煤的供应角度上看，不能满足工业蒸汽炉高效燃烧的要求。当煤质发生较大变化时，就会出现锅炉着火困难、燃烧不完全，这样既降低了锅炉运行热效率，有增加了锅炉污染物的排放。国外煤种和我国煤种的成份区别很大（如表1所示）[]，从而导致国内外燃烧过程形成污染物的排放特征等有所差异。

（5）排烟温度高，缺乏熟练的专业操作人员。由于产品技术水平和运行水平不高，大多锅炉长期在低负荷下运行，造成不完全燃烧和排烟温度升高，热损失增大。

（6）污染控制设施简陋，多数未安装或未运行脱硫装置，污染排放严重。锅炉是我国大气环境污染的主要排放源之一。

2 工业蒸汽锅炉技能减排对策

（1）以气代煤

天然气是一种清洁能源，使用天然气可以减少二氧化硫和粉尘排放量接近100%。降低二氧化碳排放量达60%和氮氧化合物排放量50%，因燃气锅炉热效率高出燃煤锅炉20%-30%[]，所以利用天然气不仅能够减少污染物的排放量，另一方面也能减少酸雨、雾霾天气的形成，有利于减缓地球温室效应，从根本上发挥出改善环境质量、节约能源的作用。

（2）推广工业蒸汽锅炉加装余热回收装置。

指导企业加装蒸汽“余热回收装置”，对有机热载体路的尾部高温烟气进行回收二次利用，使锅炉排烟温度降低至150℃-200℃[]。推广干冰清洗技术。以前企业一直采用水和压缩空气等机械方法清洗锅炉的油垢、煤垢，清洗效果差，且易损坏锅炉炉墙。干冰清洗技术，有效破解了清洗锅炉结焦的难题，通过高压空气将颗粒状的干冰粒喷射到锅炉受热面的表面，利用温差的物理反应使不同的物质在不同的收缩速度下产生脱离，当-78℃的干冰粒接触到油垢、灰垢表面后产生脆化爆炸现象，使油垢、灰垢收缩及松脱，随之干冰粒会瞬间汽化且膨胀数百倍，产生强大的剥离力，使油垢、灰垢快速彻底地从金属表面脱落。

（3）推广工业蒸汽锅炉水处理技术。

据测算，锅炉本体内部每结垢1mm，整体热效率下降3%，而且影响锅炉的安全运行[]。通过指导企业采取有效的水处理技术和除垢技术，加强对锅炉的原水、给水、锅水、回水的水质及蒸汽品质检验分析，实现锅炉无水垢运行，整体热效率平均提高10%。推广冷凝水回收技术。锅炉所产生的蒸汽，经过生产用热设备后会生成冷凝水。推广纯低温余热锅炉应用技术，纯低温余热锅炉可利用生产系统中产生的中低温废热来推动低参数的汽轮机组做功发电，且不用任何补燃，是企业提高能源利用效率、降低成本、节能减排的有效措施之一。

（4）推广低耗电量的变频技术。

锅炉在运行过程中，通常都是由操作人员凭经验手动调节，峰值能耗浪费较大。而采用变频调速技术的优势在于：电机转速降低，减少了机械磨损，电机工作温度明显降低，检修工作量减少;电机采用软启动，启动电流从零逐渐上升到额定电流值，不仅节能而且不会对电网造成冲击，节能效果显著，一般情况下可以节能30%。

（5）采取均匀分层给煤技术。

由于我国煤炭管理环节粗放，我们所用的燃煤是未经筛分分选的宽筛分燃煤，煤粒粒度大的可达40mm以上，另外还有40%左右的粒径是小于3mm的粉末煤，超过层燃炉对燃煤粒度的要求，原来的给煤机构为煤闸板式，燃煤经煤闸板挤压后形成的煤层非常密实，大颗粒煤之间的间隙被细煤填满，造成通风困难，在开始通风较强区域的燃烧速度快，空隙率增加的速度也相应加快，使强风区域风量越来越大，从而很快被燃尽。相反，通风较弱的地方风量越来越小，最终在此处造成较大的不完全燃烧损失，细煤比较集中的地方易形成火口。消除火口的有效方法是采用分层给煤装置，对燃煤进行粒度分选，使落到炉排上的燃煤按粒度大小分层排列，即大块煤在下面，中块煤在中间，细煤在煤层表面。这样煤层比较疏松，煤粒之间有间隙，降低通风阻力，减小鼓风机负荷，有效避免炉排上出现的火口和燃烧不均匀现象，改善煤的着火条件，提高火床的热强度和燃烧速度，有利于煤的充分燃烧

（6）加强对锅炉的改造。

改善炉墙的密封性和保温性，燃烧过剩空气系数设计值为1.8-2.0，实际运行时可达3.0-4.0，大量多于燃烧所需空气经过炉堂

吸热，导致热量被烟气带走，提高锅炉密封和保温性，辅以炉堂负压控制，可大大降低过量空气系数，减少排烟、散热损失。

3 结束语

进入21世纪以来，我国的经济在飞速发展，能源对经济发展的瓶颈制约越来越明显，今后一个相当长的时期内能源消耗仍以煤炭为主，且供应将更加紧张。工业蒸汽锅炉节能减排将进入快速发展时期促，进工业蒸汽锅炉进人实质性的良性轨道，尽管在目前的形势下工业蒸汽锅炉改造和创新的新技术层出不穷，但这些新技术一旦应用到新产品开发和市场竞争上，工业蒸汽锅炉产品的价格会急剧上升。工业蒸汽锅炉节能降耗已列为国家节能重点，通过以上措施的实施，可有效地提高锅炉效率，降低工业蒸汽锅炉能源消耗。

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