工业锅炉现存问题与节能减排措施探讨

谭勇

（重庆市特种设备检测研究院（万州中心） 万州）

工业锅炉现存问题与节能减排措施探讨

谭勇

（重庆市特种设备检测研究院（万州中心） 万州）

本文主要结合笔者多年工作经验阐述了我国工业锅炉能耗现状，并且针对存在的问题提出了工业锅炉进行节能改造的几点措施，希望能够为同行作参考。

工业；锅炉；节能；能耗；燃煤；给煤

引言

工业锅炉被广泛的运用在采暖通风、工厂动力等多项领域。煤炭消耗约占我国煤炭消耗总量的1/4。且在用工业锅炉多为使用年限较长的老旧锅炉，效率低，污染重，节能潜力巨大。工业燃煤锅炉效率普遍较低。目前平均效率仅为60～65%，比锅炉产品的鉴定效率低10～15%，比国际水平低20%左右。实际出力一般为额定出力的60～70%，少数运行不好的仅在50%左右。面对这样的形势，做好工业锅炉的节能改造变得十分必要和重要。

1 我国工业炉的现状

从工业炉的产量和拥有量来看，在世界上我国堪称“工业炉大国”。我国共有各类工业炉约12万台。工业炉中燃料炉约6.6万台，占炉窑总数的55%以上，电炉约5万台。机械行业炉窑约7.5万台，占炉窑总数的66%；冶金行业拥有各类工业炉1万余台，约占总数10%左右；陶瓷、建材、耐材行业拥有各类炉窑15000台，约占总数的12%左右。石油化工行业有各类工业炉窑4000台以上，约占总数的4%左右。

工业炉是我国的能耗大户，年总耗能达2.6亿tce，约占全国总能耗的1/4，占工业总能耗的60%，位居发电、供热之后第三位。工业炉中燃料炉能耗占工业炉总能耗的92%，其中固体燃料约70%左右，其它为气体和液体燃料。电炉按台数计算占45%，而能耗仅占工业炉总能耗的8%左右。

我国工业炉技术自改革开放以来有了长足的进步，但工业炉的能源利用总体水平不高，仅相当于发达国家20世纪70～80年代的水平，工业炉的热效率平均不到36%，而国际上工业炉的热效率平均为50%以上。

我国是世界上第一钢铁大国，冶金工业炉的能量利用水平参差不齐。以连续轧钢加热炉为例，大型钢铁联合企业的炉子热效率达到40%以上，部分炉子已达到甚至超过了国外发达国家水平，但非钢铁联合企业的加热炉效率均在40%以下，发生炉煤气加热炉的热效率在35%左右，直燃煤炉的热效率仅为10～20%。

我国是世界上机械制造大国，但机械行业各类工业炉的热效率的平均水平与发达国家相比差距甚大。我国机械行业中，先进的炉型所占比重不大，绝大多数为20世纪50～60年代的结构形式，例如数以万计的锻造加热炉，大多数烧煤，且室式炉居多，炉温波动较大，加热质量差，热效率低。如我国锻造加热炉的单耗高达0.7kg标煤/kg，热效率只有3～10%；而日本、英国等发达国家的锻造加热炉的单耗只有0.15kg标煤/kg，热效率可达20%以上。

2 工业锅炉节能减排措施

2.1 调整工业炉能源结构，燃气取代燃煤

我国工业炉的能源结构是以煤为主的，燃煤工业炉占工业炉总能耗的70%，燃油、燃气炉仅为20%左右。目前绝大部分燃煤炉的炉型落后，污染严重，热效率低，不利于先进节能技术的应用，严重制约我国工业炉节能减排的总体水平，成为瓶颈性问题。要想工业炉节能减排战略目标实现，调整工业炉能源结构势在必行，它是实现我国工业炉从“蒸汽机”向“内燃机”转变的引擎。按国家“十一五”节能减排规划，年单位GDP能耗减少4%，“十一五”期间节能目标20%。如果按此比例，工业炉年节能目标为0.52亿tce。而燃煤工业炉年总耗能为1.82亿tce，如果用先进的蓄热式高温空气燃烧技术改造这类炉窑，按节能50%计算，可实现年节能0.91亿tce，超额完成国家节能减排的战略目标。

2.2 链条炉燃烧系统节能改造

2.2.1 给煤装置改造

我国的链条炉排锅炉给煤主要采用斗式给煤装置。采用统煤时，炉排上块煤和细末分布不均，造成通风不均，影响燃烧；细末多的地方容易被风吹走而形成“火口”，造成大量窜风；可以采用分层给煤的方式，分层给煤将煤仓中溜下来的原煤经过辊筒疏松后，落到筛板上。粒度大的颗粒从筛板上落到炉排上，粒度小的漏到筛下的炉排炉上，随着炉排的转动，形成了下大上小的给煤层次，使煤层颗粒分布均与，通风均匀，提高了炉膛温度，利于燃烬。采用分层给煤可以增加锅炉对煤种的适应性，出力提高；降低各项热损失，锅炉热效率可提高4～5%，甚至8～10%；提高锅炉运行的可靠性，减少维修费用；改造工期短、投资回收快，一般为3～6个月。如石景山鲁谷供热厂供131万m2居民冬季采暖，装有三台DHL29-1.6/150/90-AⅡ链条锅炉，采用传统的给煤调节方式，自1995年投入运行以来，煤着火困难，燃烧效率低，还保证不了负荷的需要。北京节能中心于1996年、1997年分别在1号、2号炉上拆除原锅炉上的加煤斗，在原位置上安装新的分层给煤装置。改造，锅炉负荷提高，1997年冬季最冷期运行两台炉达到了改造前三台炉的供暖水平（131万m2）；灰渣含碳量由原来的28%降到5%～7%；锅炉热效率提高到83%。

2.2.2 炉拱改造

炉拱布置是否合理对锅炉的燃烧工况影响极大，对于不同的燃料特性，应该有不同的拱形及尺寸。不同煤种的炉拱推荐如下：①燃用无烟煤时，采用低而长的后拱，把炉排后端过量氧气导向燃烧中心供可燃气体燃烧，灼热烟气和火红炭粒在气流转弯处分离，象“火雨”一样投落到新煤上，改善着火。②燃用烟煤、褐煤时，采用高而短的前拱，后拱也不太长，以保证一定炉膛高度，并利用高温烟气辐射引火，保证喉口有良好的扰动作用。③燃用多水多灰的劣质煤时，可采用人字形拱、中拱、后拱，使烟气向前流动提高着火区炉温，并使烟气对新煤和炉拱产生较强的直接对流加热。炉拱改造只要与煤种匹配得当，一般效果都是很明显的。这项改造可降低灰渣含碳量30～50%，而且可提高出力。技改投资半年左右可收回。如北京市沥青混凝土厂的KZL4-13型蒸汽锅炉，自投入运行以来，出力达不到额定值，炉灰含碳量20～30%，排烟温度200℃左右，锅炉热效率仅55～60%。该厂对该炉进行了改造，改造内容为：压低前拱，延长和压低后拱；省煤器入口前加装管式空气预热器；对炉墙、炉顶烟风道进行密封及保温处理。改造后，锅炉出力达到了铭牌出力；点火性能改善，能掺烧劣质煤；排烟温度低于170℃；效率由改造前的66.4%提高到76.7%。

2.2.3 链条炉加煤粉复合燃烧

将链条炉排上方修改炉拱，取消喉口；炉排与炉膛上部空间保持不变。在燃烧室下半部两侧墙或前墙布置煤粉燃烧器（一般为炉排上方1.5～2m）。增加一套制粉系统。制粉用煤和炉排用煤可共用一个煤斗。磨制好的煤粉和干燥剂一起送出磨煤机后形成一次风煤粉气流，与二次风同时进入煤粉燃烧器。燃烧器中的一次煤粉气流同二次风合理混合后在火床上方形成高温煤粉火焰。煤粉燃烧形成的高温火焰提高了炉膛温度，为链条炉排上的煤层着火提供了丰富的热源，大大改善了链条炉排上新煤的着火条件；同时，稳定燃烧的火床又是煤粉气流着火的可靠热源，可以保证煤粉及时稳定地着火。复合燃烧使锅炉在负荷多变特别是改烧一般劣质煤情况下均能达到稳定高效燃烧。

2.3 传热系统节能

2.3.1 安装省煤器

省煤器在降低锅炉排烟温度的同时，预热给水，提高进入锅筒的水温，减小锅筒壁面所受的温差热应力，延长锅筒的使用寿命。省煤器的传热温差大，而且可采用鳍片式铸铁管或小直径钢管，所以传热效果好，降低相同的排烟温度时，传热面积仅需蒸发受热面的一半且单位受热面价格低廉。对于本身没有安装省煤器的空间的锅壳式锅炉，可以加装烟道并安装紧凑式省煤器。但需要校核送风机的压头是否够用。

2.3.2 烟气余热回收

可将热管技术用于工业锅炉的烟气余热回收，把气液热管换热器安装在锅炉烟道内，利用烟气余热加热锅炉给水。某热水锅炉使用这种气液热管换热器后，烟气温度由原来的230℃下降到170℃，给水温度由10℃上升到60℃，热量回收率达26%，锅炉热效率提高3.1%，节能效果显著。

2.3.3 吹灰、清渣

锅炉运行中，按照锅炉吹灰工作执行标准定期进行受热面的吹灰工作，可以保持受热面清洁，提高传热效。采用智能优化吹灰系统，实行及时定点定量吹灰，能进一步提高锅炉效率0.2～0.5%左右。没有吹灰装置的锅炉，可在停炉之后打开人孔门，人工清理积灰；也可以考虑加装吹灰器。锅炉一旦结渣，不容易清除，因此要预防为主；如果出现受热面严重结渣现象，必须引起高度重视。

2.3.4 采用防垢、除垢技术

结垢使管壁温度升高，易造成锅炉爆管等事故。水垢的存在减少了工质流动面积，增大了流动阻力，容易造成水循环故障。水垢不容易清除，清垢既费力又费时，操作不当还容易造成爆管等事故。主要方法是通过水处理除去水中的钙、镁离子。采用适当的水处理设备，保证锅炉给水和补水的品质。对于额度蒸发量≤2t/h，且额度蒸汽压力≤1.0MPa的蒸汽锅炉和汽水两用锅炉；对于额定功率≤4.2MW锅筒式承压和常压热水锅炉，可以通过锅内加防垢剂处理，但必须加强排污。

2.4 加强运行管理，减少各项热损失

注意观察炉内燃烧情况，发现问题，及时调整。注意监测排烟温度，及时做好锅炉的清焦和吹灰工作。注意监测烟气含氧量，漏风严重时，应加强密封，大力降低漏风率。加强炉墙、管道表面散热损失节能监测，及时维修破损保温。加强水质管理，减少结垢和排污。抓好漏煤回烧，必要时灰渣可以返烧。

3 结语

当今社会发展的三大主体就是资源、能源和环境，工业锅炉作为能耗大的行业，被赋予了节能减排的重大使用。中国工业炉市场空间广阔，节能潜力巨大。工业炉产业仍是充满生机的朝阳产业。愿工业炉同仁抓住机遇，迎接挑战，用不断的创新进取推进中国工业炉的技术进步。

[1]韩民德.论我国工业锅炉节能减排的现状与措施[J].今日中国论坛，2013（17）：44～45.

[2]王际春.浅谈燃煤工业锅炉节能减排[J].中国科技财富，2011（19）：67～68.

[3]符柔则.工业锅炉燃用煤粉节能探讨[J].锅炉技术，1989（12）：87～89.

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1004-7344（2016）21-0234-02

2016-7-5