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關鍵詞 工業鍋爐 節能 燃煤 環保
一)引言
能源是人類賴以生存的物質基礎,在人類社會中起著不可替代的重要作用。隨著國民經濟的快速發展,能源生產已經不能滿足要求,能源問題成為制約國民經濟發展的重要因素,為適日益激烈的市場競爭,各企業應該把能源節約放在首位,以提高能源利用率,降低能耗。在我國,工業鍋爐是重要的能量轉換和利用設備,能耗約占全國總能耗的三分之一【2】。因此研究工業鍋爐節能技術,對降低能耗解決能源問題和保護環境改善人類生存環境具有深遠的意義。同時我國是以煤炭為主的能源消費大國,工業鍋爐以燃煤為主,油、汽等其它燃料為輔,鍋爐用煤量在全國耗煤總量中占很大比例。本文以燃煤用工業鍋爐為例淺談工業鍋爐的節能。
二)工業鍋爐概述
工業鍋爐是一種產生蒸汽或熱水的熱發生和交換裝置,鍋爐中產生的熱水或蒸汽可直接為工業生產和人民生活提供所需熱能,也可通過蒸汽動力裝置轉換為機械能,或再通過發電機將機械能轉換為電能。
鍋爐主要由鍋筒和爐膛兩部分組成。爐膛是燃料(煤炭)燃燒的場所,其作用是將燃料的化學能轉化為熱能;鍋筒是介質(水)加熱的場所,其作用是利用燃料燃燒產生的熱能加熱介質。
三) 我國燃煤工業鍋爐能耗現狀及原因
目前我國燃煤工業鍋爐約有48萬臺,但平均運行效率約為60%-65%,比國外先進水平低15-20個百分點【6】。運行效率低,燃煤能耗大是燃煤工業鍋爐普遍存在的問題,其主要原因有以下幾點:
(1)中小單位,比如北方鄉鎮級洗浴場所用鍋爐,單臺鍋爐容量太小,夏季低負荷運行,利用率低。這種“大馬拉小車”的現象不能使鍋爐與其他輔助設備在最佳工況下運行,結果是使能量不能得到綜合利用,能效降低。
(2)我省中小鍋爐制造企業工業鍋爐設計重鍋爐本體而輕燃燒設備,重鍋爐主機而輕配套輔機和附件。這種“重主輕輔”的現象使得鍋爐配套設施質量低,對負荷的適應能力差,經常不能在高效率區域運行,直接造成較大的能源浪費。
(3)燃煤品種與煤質參差不齊。我國的鍋爐燃煤供應以原煤為主,且供應緊張,因此使用煤在顆粒度,煤質上很難與設計用煤匹配,這就要求鍋爐有較高的適應性。但我國燃煤工業鍋爐主要是層燃燃燒【5】,其燃燒特點使其很難適應這種燃煤供應狀況。當不能根據煤種變化相應調整燃燒工況時就會導致煤燃燒不完全,鍋爐出力不足,熱效率下降。
四)淺談工業鍋爐節能技術
鍋爐節能的途徑有很多,但總體上可從兩方面人手,其一是熱能轉換過程;其二是熱能利用過程【7-2】。必須對整個鍋爐系統進行綜合分析,在不降低供熱品質,提高環保性能的原則上從對系統進行改造才能實現真正的節能。
4.1熱能轉換過程節能
鍋爐的熱能轉換過程是指燃燒系統中燃料將化學能轉換為熱能的過程,因此熱能轉換過程的節能實際上是對鍋爐燃燒系統的節能改造。
4.1.1對燃煤進行分析處理
在層燃鍋爐中,燃煤水分過大會使著火點延后,揮發分過高容易著火燃燒,過低則難以著火,此外煤粒度過大也易造成燃燒不完全。因此煤在進入鍋爐前應進行洗選和煤質分析,包括水分,揮發分和粒度的分析,以確定最佳燃燒工況,使燃料能充分燃燒,提高燃燒效率。
4.1.2采用均勻分層給煤技術
分層給煤技術利用重力篩選,使爐排上煤層顆粒按下大上小的順序分層排列。煤層空隙大,通風良好,能夠改善鍋爐的燃燒工況,對提高灰渣損熱失和提高鍋爐的熱效率有很大的幫助;均勻給煤技術使爐排橫斷面上煤粒均勻一致,解決了煤粒沿徑向不均勻所造成的燃燒不均勻,甚至只有半邊爐排著火的問題。
4.1.3合理組織爐膛空間氣流
爐膛空間氣流的合理組織,由前后拱、二次風來完成。
前后拱是將爐膛前部(后部)的過剩空氣及高溫煙氣推向后部(前部),在由前后拱形成的“喉口”處與爐膛前部的過剩空氣和揮發分混合【4】。其作用包括使可燃氣體充分燃燒,加快新燃料的著火,減少燃料層對受熱面的直接輻射,保持燃盡階段所需要的溫度,減少飛灰量和不完全燃燒的損失。
二次風一般占送風量的5%~12%,要求風速達40m/s.70m/s,以保證有足夠的穿透煙氣的能力和穿透深度【7】。工業鍋爐(尤其是大容量鍋爐)在使用二次風后熱效率明顯提高。二次風的介質可以是熱空氣、煙氣、蒸汽等。其作用包括(1)加強爐內氣流的攪拌與混合,增加可燃物在爐膛內的停留時間,使化學不完全燃燒損失降低。(2)可以同時利用兩股二次風對吹使爐內形成氣流漩渦,氣流的旋渦分離作用可以使煤粉和灰粒被甩回爐內,從而減少飛灰量,使機械不完燃燒全損失降低。
4.2 熱能利用過程節能
熱能利用過程是指將燃燒放出的熱量有效地傳遞給工質(水),產生要求參數的蒸汽或熱水的過程,實現能量的綜合有效利用,降低能量傳遞過程的損失時該過程節能的關鍵。
4.2.1 保證鍋爐給水品質
鍋爐給水如果含鹽量過高,會使鍋爐受熱面上結構,惡化傳熱狀況(水垢的導熱系數僅是鋼的1/100~1/200),使排煙溫度升高,降低能效。此外水垢還會引起受熱面金屬過熱,降低材料機械強度,使管壁鼓包或脹管【3】。因此要采用有效的水處理技術使鍋爐給水達到所需標準,并且要及時清除水垢,以減少能源浪費、改善鍋爐的運行安全性和提高鍋爐的運行效率。
4.2.2 采用保溫材料
由于鍋殼、煙道、省煤器、管道等部件溫度高于環境溫度,因此會向外散熱產生熱損失。因此可以采用在這些部件外包保溫材料,不僅可以減少散熱,而且可以反之鍋爐爐膛和煙道漏風,減少熱損失。保溫材料應滿足導熱系數小,熱穩定性高,對管壁無腐蝕等特點。常用的保溫材料有膨脹珍珠巖,硅酸鋁板,硅酸鹽抹面,石棉和礦渣棉等【2】。
五) 結論
綜上所述,燃煤工業鍋爐的節能工作包括對熱能轉換過程和熱能利用過程進行能量優化,如改進燃燒狀況,提高給水品質,回收利用蒸汽冷凝水和熱煙道氣等措施。
鍋爐的節能工作首先要充分分析可利用熱能的品味,重點回收高品味熱能,其次要通過改進工藝來降低能耗,盡可能的利用副產品,以實現能源的梯級利用和循環再生。各企業應根據自身情況有針對性的加強工業鍋爐節能技術改造,達到用最少的能耗來獲得最大效益的目標。
參考文獻:
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[6]商紅彬,李東剛,吳增福,杜濤.工業鍋爐節能技術--自主創新振興東北高層論壇暨第二
【關鍵詞】 工業鍋爐 爆管 原因 分析
工業鍋爐是指以向工業生產或生活用途提供蒸汽、熱水的鍋爐,一般是指額定工作壓力小于等于2.5MPa的鍋爐。其爐管是鍋爐的關鍵部件之一,長期承受高溫、高壓、煙氣、水蒸汽的腐蝕與沖刷,工作環境十分惡劣,一但出現爆炸開裂往往將造成巨大的人身傷亡和財產損失。為更好地預防鍋爐爆管事故的發生,主要從鍋爐的設計制造、安裝和使用管理等方面對爆管的原因進行分析,以尋求預防該類事故的方法。
1 事故特征或現象
(1)水冷壁管或對流管束破裂不嚴重時,可以聽到汽水噴射的響聲,嚴重時會發出明顯的爆破響聲。(2)爐膛由負壓變為正壓,蒸汽和爐煙從爐墻的門孔及漏風處大量噴出。(3)水位、汽壓、排煙溫度迅速下降,煙氣顏色變白。(4)給水流量增加,蒸汽流量明顯下降。(5)爐內火焰發暗,燃燒不穩定,甚至滅火。(6)爐排上有黑煤堆,灰渣斗內有濕灰,甚至向外流出水汽。(7)引風機負荷增大,電流增高。
2 事故后果或危害
一旦發生爆管事故,可能會損壞鄰近的管壁,沖塌爐墻,并且在很短的時間造成鍋爐嚴重缺水,使事故擴大。
3 原因分析
3.1 結構不合理造成的水循環破壞
鍋爐設計、制造不良,水循環不好;在檢修時,管子內部被脫落的水垢堵塞;由于運行操作不當,使管外結焦,受熱不均勻,破壞了正常水循環。
因結構不良引起的爆管有以下特點:(1)爆管多發生在鍋爐運行數百小時以內。(2)爆管前材料已有嚴重變形。(3)與爆管鄰近的爐管也可能有變形和承受高溫的跡象。(4)爆口處在水循環較弱的區域,爐管溫度達700℃以上,晶粒明顯脹粗。
3.2 材質不合格
管材未按規定選用和驗收,存在夾渣、分層等缺陷,或者焊接質量低劣,引起破裂。
材質的缺陷主要表現在:
(1)金屬的化學成分和機械性能不能滿足設計要求。(2)材料有嚴重的局部腐蝕。(3)材料有機械性損傷。(4)管材厚薄不均勻。因材質缺陷而發生爆管時,往往伴有合格材料通常不可能出現的裂紋,這可作為分析判斷時的參考。
3.3 安裝缺陷
關于鍋爐安裝的缺陷,其表現很繁雜,能直接造成爐管變形、泄漏的缺陷主要有:(1)在鍋筒的汽水分離器或鍋爐水管內留有異物。(2)爐管伸箱的長度過多。(3)水位表因安裝不正確產生假水位。(4)爐管對接時跑偏或未焊透。(5)沒有熱脹冷縮的補償。(6)機械損傷,管子在安裝中受較嚴重機械損傷。
3.4 水質不良造成的爆管問題
水質不符合標準,沒有水處理措施或對給水和鍋水的水質監督不嚴,使管子結垢或腐蝕,造成管壁過熱,強度降低。
3.4.1 水質不良造成爆管的主要原因
(1)結垢增加熱阻,從而使管壁溫度增加,金屬強度降低。(2)結垢減少爐管流通截面積,增加流動阻力,降低循環有效壓頭,當結垢嚴重時甚至堵塞管道。
3.4.2 結垢引起爆管的特點
(1)爆管是由于長期過熱產生的,爆口有金屬蠕變和鼓包現象。(2)同一根爆管上可能有若干個爆破口。(3)爆管一般出現在高溫區或同一循環回路的水循環相對較弱的區域。(4)爆管處因處于高溫下長期工作,因此有明顯的氧化腐蝕現象,也有脫碳現象。(5)爐管普遍結垢嚴重,金相檢查,珠光體球化,晶粒長大。
3.5 定期排污操作不良問題
定期排污的作用主要是排除鍋爐內泥垢等沉積物,為了保證鍋爐安全運行,維持正常的爐水標準,進行正確的定期排污操作是完全必要的。定期排污不良,會破壞鍋爐水循環,造成爐管局部缺水、過熱以至爆破。
由定期排污操作不良而引起的爆管有以下特點:(1)爆管是短期過熱造成的,爐管無明顯的蠕變鼓包現象。(2)爆管發生在與排污口鄰近的1~3根管子上,與爆管相近的爐管也有變形或過熱現象。(3)爆破口拉得很薄,通常900℃。
3.6 缺水問題
缺水是鍋爐運行最忌諱的事。嚴重缺水時,管子缺水部分過熱,強度降低。目前介紹缺水的資料很多,本文不贅述。有關局部缺水所發生的爆管,往往容易被忽略。
3.7 超負荷問題
鍋爐的超負荷運行是不安全、不經濟的,但超負荷運行并非必然導致爆管。當在超負荷運行中增加了爐膛的熱偏差時,則可能引起受熱弱的爐管水循環發生倒流、停滯,由此造成爆管。這時爆管的部位一般在爐膛四角受熱相對較弱的區域。由于目前生產的工業鍋爐一般都注意到循環回路的劃分,下降管截面選取的裕度也足夠,所以在超負荷運行時只要不發生爐墻開裂、倒塌,爐管大面積結焦等機械性故障,一般不致發生爆管事故。
3.8 煙灰磨損
處于煙氣轉彎,短路或被正面沖刷的管子管壁被煙灰長期磨損減薄。煙氣中灰濃度越大,撞擊的次數就越多,受熱面的磨損越快,引起管壁不斷減薄,不能承受鍋爐內壓而爆管。
3.9 吹灰不當
吹灰管安裝位置不當,使吹灰孔長期正對管子沖刷。
3.10 爐在點火升壓過程中操作不當
點火升壓速度過快,受熱不均,長時間低負荷運行,致使水循環被破壞,水冷壁管在爐膛內高溫火焰的輻射下得不到水的有效冷卻,導致局部越溫爆管。或者停爐放水過早,冷卻過快,管子熱脹冷縮不勻,造成焊口破裂。
3.11 給水溫度低
給水導管位置又不合適時,給水不能與爐水充分混合,而集中進入爐管,使爐管因溫度不均勻發生變形,造成脹口處漏水,甚至發生環形裂紋。
4 爆管的預防措施
(1)檢修時及時修復管子的缺陷。(2)做好水處理工作。保證鍋爐使用合格的水質;在運行中堅持爐水化驗制度,按規程做好定期排污工作。(3)鍋爐運行中,嚴格執行安全操作規程,嚴密監視鍋筒水位的變化,經常檢查、及時發現并立即消除設備出現的故障。
5 結語
鍋爐是具有爆炸危險性的一種特種設備,其爆管是一個由量變到質變的過程。嚴格按照國家相關安全技術規范設計、制造、安裝和使用管理,從根本上解決鍋爐爆管問題,有效地防止鍋爐爆管事故發生。
關鍵詞:工業鍋爐;節能技術;燃煤
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.041
1 燃煤工業鍋爐能耗現狀及原因分析
目前我國燃煤工業鍋爐平均運行效率約為60%-65%,比國外先進水平低15-20個百分點[1]。隨著國家對節能與環保要求越來越高,小型燃煤鍋爐運行壓力越來越大。清潔能源取代傳統燃煤鍋爐及淘汰小型燃煤鍋爐成為趨勢。但部分地區受能源結構限制,燃煤工業鍋爐仍需繼續運行。筆者通過在熱力公司親身實踐運行,簡要分析了能耗較高的原因有以下幾點。
(1)鍋爐實際負荷與設計噸位不成比例,采暖季與非采暖季,白天和晚上負荷差距較大。長期低負荷運行,能量利用率低。企業建設僅考慮到長期發展問題,鍋爐設計及建設噸位較大。鍋爐設計最佳運行工況為額定負荷的80%左右。低負荷不能使鍋爐與其他輔助設備在最佳工況下運行,鍋爐效率較低,能耗較大。(2)燃煤工業鍋爐設計重鍋爐本體而輕燃燒設備,重鍋爐主機而輕配套輔機和附件。鍋爐鼓、引風機、給水泵等未采用變頻改造。鼓、引風機風壓無法滿足鍋爐正常運行需求,對負荷的適應能力差,直接造成較大的能源浪費。(3)燃煤與鍋爐設計煤種不相符。燃煤工業鍋爐主要是層燃燃燒[2]煤質水分、揮發分、可燃物含量、燃煤顆粒度對鍋爐燃燒影響較明顯。即燃煤與鍋爐設計煤種不相符就會導致煤燃燒不完全,鍋爐出力不足,熱效率下降。(4)鍋爐自動化控制水平較低,不能實現燃燒和負荷調整的自動控制。配置的儀表不全。大部分鍋爐沒有裝設氧量表,排煙溫度表、風壓表等測量儀表。不能實時測定過剩空氣系數、排煙溫度、風壓等經濟運行參數。對影響鍋爐反平衡效率的因素反饋不到位。(5)排煙溫度過高,尾部煙道換熱面較少或堵塞嚴重。排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最主要的一項。受熱面的積灰使煙氣與受熱面之間的傳熱熱阻增加,傳熱量減少。(6)司爐人員操作水平參差不齊,節能監督管理工作薄弱。司爐人員在注重鍋爐安全運行的基礎上忽視鍋爐經濟運行,憑經驗調整居多,經濟運行調整不及時。此外,企業缺乏相應的節能法律法規政策支持,使得工業鍋爐節能監督管理工作不能得到較好的實施,鍋爐節能潛力未能充分發揮。
2 工業鍋爐節能技術簡介
通過多年的運行實踐及節能改造分析,筆者對工業鍋爐節能技術從能量轉換及利用方面進行了簡要匯總
2.1 熱能轉換過程節能
(1)對燃煤M行分析處理。在層燃鍋爐中,燃煤水分過大會使著火點延后,揮發分過高容易著火燃燒,過低則難以著火,此外煤粒度過大也易造成燃燒不完全。因此煤在進入鍋爐前應在煤場提前對大塊煤進行挑選,粉碎,同時進行燃煤加水。根據經驗燃煤鏈條鍋爐煤質水分在14%左右能夠充分燃燒。煤場煤配比完成后需進行入爐煤質分析,以確定最佳燃燒工況,保證充分燃燒,提高燃燒效率。
(2)給煤裝置改造。煤層平整度及下大上小的順序對鏈條鍋爐燃燒起重要作用。分層給煤技術利用重力篩選,使爐排上煤層顆粒分層排列。煤層空隙大,通風良好,能夠改善鍋爐的燃燒工況,對提高灰渣損熱失和提高鍋爐的熱效率有很大的幫助。
(3)控制系統改造。建設集中控制室,在DCS集中控制、協調管理的基礎功能上,將影響鍋爐燃燒的:爐膛負壓、給煤、風量、空氣過剩系數等因素通過構建一定的函數關系將其關聯到一起,并利用現代控制理論當中的模糊控制和優化自尋優技術[3]對風煤比這一影響燃燒效果的核心要素進行預制式分析和最優式調節,達到最經濟、最穩定、最安全的燃燒。
2.2 熱能利用過程節能
2.2.1 給水系統改造
(1)將傳統的機械過濾器+鈉離子交換器改造為多介質過濾器+反滲透(再生)處理工藝。提高給水品質同時減少排污率(2)新建鍋爐節能水處理器基于改變鍋爐給水水分子團簇結構,使鍋爐水質的“質”發生變化,提高水分子活性,使水更容易變成蒸汽。經鍋爐節能水處理器處理后的水可容納更高的離子濃度,不會在受熱面上形成結垢,粒狀結晶體則隨排污管排出,從根本上抑制了水垢的形成。
2.2.2 保溫保冷技術
鍋爐本體及尾部煙道的散熱損失對鍋爐效率有一定影響。由于鍋殼、煙道、省煤器、管道等部件溫度高于環境溫度,因此會向外散熱產生熱損失。加強對此部件的保溫不僅可以減少散熱,而且可以減少鍋爐爐膛和煙道漏風,減少熱損失。
2.2.3 蒸汽冷凝水的回收利用
鍋爐產生的蒸汽對外供熱后,經換熱首站產生的冷凝水或工業用戶利用得到的蒸汽冷凝水應該充分回收利用。通常將回收后的蒸汽冷凝水可進入除氧器加熱鍋爐給水,能提高給水溫度,降低煤耗,同時能減少軟水用量與鍋爐排污量。
2.2.4 爐膛改造
(1)使用新型功能材料,使爐膛內壁、前拱的熱反射量提高,熱輻射增強,減少鍋爐爐體的熱損失。同時,使得燃煤在進入爐體后,被迅速預熱,降低新入燃煤點燃過程中所消耗的能量。(2)采用高溫遠紅外節能涂料粉刷與鍋爐水冷壁。提高水冷壁吸熱能力。
2.2.5 鍋爐吹灰系統改造
多數工業鍋爐都未配備吹灰系統或采用老舊的蒸汽吹灰、壓縮空氣吹灰、聲波吹灰器等,存在著吹灰范圍有限、能耗高、維修費用大、操作不便等問題,使用率很低,多數停置不用。熱爆沖擊波吹灰器以沖擊動能、熱能、聲能形式釋放能量,可以克服傳統吹灰器的諸多弱點,減少受熱面積灰,降低排煙溫度,提高換熱效率。
2.2.6 余熱利用技術
(1)目前燃煤鍋爐在滿負荷下的排煙溫度在180-200℃左右,(設計排煙溫度)排煙損失較大。可充分利用此部分余熱,在省煤器和空氣預熱器基礎上增加低溫省煤器,來加熱鍋爐給水以降低煤耗。(新型材料省煤器能避免煙氣漏點低溫腐蝕)。
(2)鍋爐連排與定排排污水可回收利用,一部分排污水可直接參與廠區內部混水采暖,剩余一部分可通過增加換熱器方式將熱量回收加熱鍋爐給水。
3 結論
綜上所述,通過筆者多年經濟運行與節能改造經驗,對燃煤工業鍋爐改造與調整后鍋爐熱效率可明顯提高,筆者所在公司燃煤工業鍋爐熱效率由以前的64.6%提高到目前的76.5%,節能效果明顯。
參考文獻:
[1]王睿,李瑩.影響燃煤工業鍋爐能耗的因素及技改措施[J].裝備制造技術,2011(09):210-212.
關鍵詞:工業鍋爐;節能減排;燃燒技術
1 采用高效清潔燃燒技術
1.1循環流化床鍋爐 該技術綜合了鼓泡床和高速汽化床鍋爐的優點,克服了高速床磨損嚴重、高溫分離結構復雜、難于控制的缺點。循環流化床鍋爐適用的燃料為工業煤矸石、煙煤、貧煤等,燃燒效率為89 %~92 %,容量35~130蒸噸。1臺75蒸噸鍋爐每年節煤1萬噸,一年減少二氧化碳排放1.69萬噸,壽命期內可減排二氧化碳25.42萬噸。
1.2拋煤機燃燒鍋爐 拋煤機鏈條爐排鍋爐是拋煤機和鏈條爐排相結合的產物。在拋煤燃燒過程中,煤粒細屑拋入爐膛時呈半懸浮燃燒,較大顆粒落到爐排上繼續進行層狀燃燒。此種燃燒具有著火條件優越、燃燒熱、強度高、煤種適應范圍廣等優點。還配有二次風及飛灰回燃裝置以充分燃燼及減少飛灰不完全燃燒熱損失,提高運行效率,減少污染排放。與鏈條爐排相比,此種鍋爐的爐排熱強度、爐膛熱強度及燃燒效率都比較高。鍋爐熱效率大于84%,容量為10~30蒸噸。1臺75蒸噸鍋爐每年節煤8100噸,年減少二氧化碳排放1.33萬噸,壽命期內可減少二氧化碳排放19.97萬噸。
1.3振動爐排鍋爐 振動爐排是一種全機械化、能自動撥火、分段送風的平面式燃燒系統。該爐燃燒采用煙煤時可顯著提高熱效率,每年可節煤500噸,年減少二氧化碳排放827噸,壽命期內可減少二氧化碳排放1.24萬噸。
1.4 翻轉爐排(萬用爐排)鍋爐 BL型萬用爐排是一種用推力送料,類似于往復爐排的燃燒設備,屬于一種水冷式層狀燃燒裝置。適用范圍廣,可燃用煙煤、無煙煤、褐煤或各種廢料及垃圾。此種爐排與鏈條爐排相比,制造成本低、燃燒充分、熱效率高、水冷結構、爐排壽命長。熱效率可達80 %~82 %,鍋爐容量可達4~20蒸噸。1臺6蒸噸翻轉爐排鍋爐,每年可節煤400t,年減少二氧化碳排放約666噸,壽命期內可減排二氧化碳近1萬噸。
2 鍋爐燃燒系統的優化
2.1采取均勻分層給煤技術 由于我國煤炭管理環節粗放,我們所用的燃煤是未經篩分分選的寬篩分燃煤,煤粒粒度大的可達40 mm以上,另外還有40 %左右的粒徑是小于3 mm的粉末煤,超過層燃爐對燃煤粒度的要求,原來的給煤機構為煤閘板式,燃煤經煤閘板擠壓后形成的煤層非常密實,大顆粒煤之間的間隙被細煤填滿,造成通風困難,在開始通風較強區域的燃燒速度快,空隙率增加的速度也相應加快,使強風區域風量越來越大,從而很快被燃燼。相反,通風較弱的地方風量越來越小,最終在此處造成較大的不完全燃燒損失,細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,對燃煤進行粒度分選,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,降低通風阻力,減小鼓風機負荷,有效避免爐排上出現的火口和燃燒不均勻現象,改善煤的著火條件,提高火床的熱強度和燃燒速度,有利于煤的充分燃燒。
2.2改善爐墻的密封性和保溫性,燃燒過剩空氣系數設計值為1.8~2.0,實際運行時可達3.0~4.0,大量多于燃燒所需空氣經過爐堂吸熱,導致熱量被煙氣帶走,提高鍋爐密封和保溫性,輔以爐堂負壓控制,可大大降低過量空氣系數,減少排煙、散熱損失。
3 采用微機控制技術
蒸發量大于10噸/h的鍋爐應采取計算機控制系統;小型鍋爐也要配備必要的熱工儀表。實行計算機控制后,可對鍋爐的水位、汽壓、給水流量、蒸汽流量、爐膛溫度、排煙溫度、燃料消耗、風量、風壓等運行參數進行數字顯示和記錄,并能對給水系統和燃燒系統精確控制,從而達到節能目的。實行計算機控制,可以記錄各項運行數據,便于統計和考核,為鍋爐運行情況的考核提量和能耗依據。隨著計算機應用技術的提高,以及微機價格的降低,工業鍋爐微機控制系統日益成熟和廉價,逐漸進人工業鍋爐房,對鍋爐的安全和節煤將起巨大作用。
4 蒸汽的有效利用
為有效利用蒸汽,在各種情況下均不應將高壓蒸汽白白地膨脹為低壓蒸汽而未得到功的利用。應杜絕向空氣排汽,尤其在鍋爐啟動時,應盡量少向空氣排汽,而將這部分蒸汽利用起來。為了節省能量,鍋爐應盡量少排污,排污量應控制在5 %以下,最佳為2 %,盡量利用排污熱量,可裝排污擴容器或換熱器利用之。
5 熱管換熱器回收鍋爐煙道余熱
熱管有體積小、重量輕、傳熱功率大,流動阻力小等許多優點。熱管傳熱是靠工質的沸騰和凝結,因此單位截面積的換熱量很高,同時熱管內部空間充滿飽和蒸汽,管子各處幾乎是等溫的,所以熱管能在溫差較低的情況下傳遞較多的熱量。加之熱管具有結構簡單,無運動部件,工作可靠等優點有著廣泛的應用前景。另外,由于熱管能在低溫差下良好的傳熱,無疑對于熱回收,節約能源起到很大作用。熱管換熱器屬于熱流體互不接觸的表面式換熱器,作為工業鍋爐的尾部受熱面,可充分利用鍋爐的排煙余熱,提高鍋爐效率,節約能源。可用作為熱管空氣預熱器、熱管式省煤器和熱管式熱水器。熱管式空氣預熱器用來加熱燃燒用的空氣,不僅可以降低排煙損失,而且采用熱空氣可大大加強燃燒,能有效地降低灰渣含炭量和化學不完全燃燒損失。
【關鍵詞】工業鍋爐運行;熱效率偏低;原因;措施
引言
工業鍋爐運行熱效率是工業鍋爐運行中能源利用效率的重要指標,在目前的工業鍋爐運行過程中,由于燃料、人員及設備等相關問題,導致與工業鍋爐熱效率直接相關的參數不能夠在合理的范圍之內,從而使得工業鍋爐運行熱效率偏低。因此,要從與熱效率相關的參數入手,來分析工業鍋爐運行熱效率偏低的原因,并從中找出提高工業鍋爐熱效率的措施。以促進能源的有效利用,保障工業企業的長效發展。
1 工業鍋爐運行熱效率偏低的原因分析
1.1 燃料問題導致工業鍋爐運行熱效率偏低
燃料問題是導致工業鍋爐熱效率偏低的原因之一。一般工業鍋爐都有特定的煤種設計,而在煤炭的采購過程中,沒有按設計規格當中所規定的煤炭種類及規格進行采購,導致采購的煤炭不僅種類與規格不符,而且品質差異非常大,這就導致煤炭在鍋爐內燃燒的過程中不能夠被充分燃燒,進而使得爐渣的含碳量較高,機械未完全燃燒熱損失值偏大,工業鍋爐運行的熱效率也就偏低。
1.2 人員問題導致工業鍋爐運行熱效率偏低
人員問題也是導致工業鍋爐運行熱效率偏低的重要原因。首先,司爐人員缺少基本的操作技能及基本的文化素質,在工業鍋爐運行過程中不能夠進行規范的操作,從而導致因操作不當而引起的工業鍋爐運行熱效率偏低的現象;其次,司爐人員的責任意識較差,且缺乏必要的節能意識,在工作過程中對影響熱效率的因素不能夠及時的發現并進行處理,導致工業鍋爐運行熱效率偏低;再者,管理人員的管理能力不足,導致鍋爐運行中不能夠進行有效的管理,從而不能夠及時的規避影響鍋爐運行中能源利用的因素,導致鍋爐熱效率偏低的現象。
1.3 設備問題導致工業鍋爐運行熱效率偏低
設備問題也是導致工業鍋爐運行熱效率偏低的關鍵問題。首先,在工業鍋爐的設計中,鍋爐的爐膛容積不足,爐墻存在漏風現象,爐膛內的溫度過高,或者爐膛所用材料不合格,從而引起結渣問題,導致排煙損失、表面散熱損失及過量空氣系數偏大等問題,進而導致工業鍋爐運行熱效率偏低;其次,工業鍋爐在運行或使用的過程中,缺乏必要的日常維護及檢修,導致設備問題不能夠及時被發現,從而引起鍋爐運行熱效率偏低的問題。
2工業鍋爐運行中與熱效率相關的指標分析
2.1 排煙熱損失與鍋爐運行熱效率的關系分析
排煙熱損失是指鍋爐排出的煙氣在沒有到達受熱面時帶走的部分熱量,這是導致鍋爐熱損失的主要原因。而鍋爐的排煙熱損失和排煙溫度及過量空氣系數有關系,如果排煙溫度高,則相應的排煙熱損失就大,過量空氣系數偏大,則排煙熱損失也大。排煙溫度高一般是由于受熱面積灰,或者結渣、積垢,鍋爐漏風等原因導致的。而過量空氣系數偏大主要是鍋爐漏風及配風不合理導致的。兩者都會導致鍋爐運行熱效率偏低。
2.2 化學不完全燃燒熱損失與鍋爐運行熱效率的關系分析
化學不完全燃燒熱損失與鍋爐運行熱效率偏低也有直接關系。化學不完全燃燒熱損失是鍋爐在運行中,煤炭燃燒中產生的可燃氣體沒有能夠完全燃燒而隨著煙氣排走,這部分可燃氣體在排出時會帶走部分熱量,這部分熱量即為化學不完全燃燒熱損失。化學不完全燃燒熱損失主要與空氣過剩系數有關,當空氣過剩系數偏小時,在煤炭燃燒的過程中就會出現氧氣不足的現象,從而導致化學不完全燃燒,進而產生熱損失。而如果空氣過剩系數偏大,則燃燒時爐膛的溫度會降低,此時也會導致化學不完全燃燒熱損失增大的情況。因此,改善化學不完全燃燒熱損失大的狀況,是提高鍋爐運行熱效率的重要措施,而其切入點在改善空氣過剩系數偏大的問題。
2.3 機械不完全燃燒熱損失與鍋爐運行熱效率的關系分析
機械不完全燃燒熱損失同樣和鍋爐運行熱效率偏低有重要的關系。機械不完全燃燒熱損失越多,則鍋爐運行熱效率就越低。機械不完全燃燒熱損失是鍋爐在運行的過程中煤炭顆粒不能夠完全燃燒,從而和飛灰及爐渣一起排出爐外,帶走部分熱量而產生的熱損失。機械不完全燃燒熱損失是煤炭燃燒完全程度的反映,導致這一熱損失的原因主要有以下幾點:一、燃料水分過大或揮發過低,從而導致燃料延緩著火,導致煤炭顆粒不能夠完全燃盡;二、煤炭顆粒過大而導致燃燒不充分;三、進煤速度太快或者是煤層太厚,也會導致煤炭不能夠充分燃燒;四、配風比不合理,導致煤炭在燃燒時沒有充足的空氣量提供,從而引起煤炭不完全燃燒;五、爐膛溫度太低也會導致機械不完全燃燒的現象。
2.4 表面散熱損失及灰渣物理熱損失與鍋爐運行熱效率的關系分析
表面散熱損失與鍋爐運行熱效率偏低也有直接關系。由于在鍋爐的保溫材料絕熱性能不好,導致鍋爐介質及工質的熱量通過爐墻、煙風道及汽水管道等部位的外表面散發出來,出現熱損失,這部分熱損失便是鍋爐表面散熱損失。鍋爐表面散熱損失的多少主要是由鍋爐外壁的相對面積及鍋爐外壁的溫度所決定的。而一旦表面熱損失過多,則直接會導致鍋爐運行熱效率偏低。另外,熱效率偏低與灰渣物理熱損失也有關系,如果煤炭沒有完全燃燒便會導致灰渣物理熱損失增加。
3 解決工業鍋爐運行熱效率偏低的措施分析
3.1 保障燃料質量
保障燃料質量是解決鍋爐運行熱效率偏低的重要措施之一。在燃料的采購中,嚴格按鍋爐設計所規定的煤炭規格進行煤炭的采購,保障煤炭的質量。同時,要加強對燃料的管理,保障燃料在使用過程中的水分含量合理,且品質合格。避免因煤炭質量不合格而引起的燃燒過程中燃燒不充分的現象,從而避免因煤炭燃燒不充分而導致的機械不完全燃燒熱損失偏大,或灰渣物理熱損失增加的現象。從而在一定程度上促進煤炭的充分燃燒,提高鍋爐運行中的熱效率。
3.2 加強對司爐人員的培訓及管理
加強對司爐人員的培訓及管理是有效改善鍋爐運行熱效率偏低問題的重要措施。首先,在進行司爐人員的聘用時,要選擇有司爐經驗、節能意識及穩定性較好的司爐人員,保障其能夠有效的掌握司爐工作中提高鍋爐運行熱效率的措施,以避免因操作不當而引起鍋爐運行熱效率偏低的現象;其次,加強對司爐人員的培訓,不斷強調司爐過程中可能會影響鍋爐運行熱效率的因素,針對相關的不規范操作進行專門的演示,確保司爐人員能夠有效掌握司爐工作的要點。同時,要加強對司爐人員節能意識的培養,使其能夠主動的規范操作行為,及時發現不利于能源節約的狀況,并給予正確的處理,以保障鍋爐運行熱效率的提高。再者,加強對司爐人員的管理,建立司爐人員工作制度及規范,嚴格完善工作流程,加強對司爐工作的監管,以避免鍋爐運行熱效率偏低的現象。
3.3 加強對設備的維護管理
改善鍋爐運行熱效率偏低的問題還要從設備入手。首先,在工業鍋爐的設計中,要充分考慮鍋爐運行中影響熱效率的因素,合理的進行材料的選擇,優化爐膛設計,以避免因鍋爐設計不合理及材料問題而導致的機械不完全燃燒及表面熱損失,從而提高鍋爐熱效率;其次,加強對鍋爐運行中的維護及檢測工作,在最大限度保障鍋爐運行效率的基礎上,及時發現運行中的問題并給予處理,以避免因設備問題而影響鍋爐運行熱效率。
參考文獻:
[1]陳振東,孫斌.工業鍋爐熱效率分析[J].應用技術,2007(5).