工业锅炉节能技术

SKLCC工业锅炉节能技术及评价体系朱自伟西航公司动能中心西航公司动能中心2020/6/12主要内容燃煤工业锅炉状况工业锅炉之层燃锅炉节能技术工业锅炉节能改造技术经济评价工业锅炉节能改造的组织、实施西航公司动能中心2020/6/12我国是一个能源消耗大国，随着我国经济的持续发展，能源供应的紧缺，特别是石油资源短缺的矛盾更显得突出。到2005年底我国各级锅炉制造许可证的企业有1349家，其中C级以上有639家，年生产量18万蒸吨左右。工业锅炉行业协会的70家企业，2005年共生产63020万蒸吨(10863台)。据2005年统计,全国在用工业锅炉近60万台、165万蒸吨，接近电站锅炉装机容量的2倍。其中约48万台锅炉为燃煤工业锅炉。工业锅炉的实际运行效率只有65%左右，比国外先进水平低15-20%。一燃煤工业锅炉状况西航公司动能中心2020/6/12我国有60多万台、120多万蒸吨工业锅炉，燃煤的占85%（日1%，美1-3%），容量小，平均约3t/h，以层燃为主，耗煤占全国1/3，效率低，污染物排放高。热效率低，比发达国家低15%-20%，作为主体的层燃炉平均热效率只有60%左右，有的还不到50%，锅炉实际效率要比设计、鉴定效率低10%-15%。工业锅炉均要烧优质煤，对煤种的适应性差。工业锅炉用煤未洗选，原煤中颗粒度3mm的细末含量有的高达45%～65%,而颗粒度10mm的块粒含量仅占15%～30%。漏煤、漏风严重，排烟、散热损失大，渣、灰含碳量高一燃煤工业锅炉状况西航公司动能中心2020/6/12一燃煤工业锅炉状况设备整体技术水平低。A.运行调节智能化程度低，1t/h以下燃煤锅炉，加煤，调风，除渣，给水，排污等过程调节完全凭司炉工经验手工操作。B.节能、环保技术落后，燃烧与换热、水处理、除尘脱硫、余热回收和灰渣综合利用、电器设备变频技术的应用等方面都比发达国家有很大差距。运行管理水平低，设备完好率低，未经培训和无证上岗的现象比较普遍。西航公司动能中心2020/6/12中国工业锅炉量大面广，平均容量小，且以燃煤为主，年耗燃料约4亿t标准煤，约占我国煤炭总产量的1/4强。由于锅炉运行效率不高，能源浪费相当严重，每年多耗用燃煤约6000万t，节能潜力巨大。另外由于工业锅炉排放大量烟尘以及SO2和NOX等污染物，成为我国大气主要煤烟型污染源之一。我国每年工业锅炉的污染物排放约为：烟尘排放：280万t/a；SO2：900万t/a；CO2：12.5亿t/a。一燃煤工业锅炉状况西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术１.锅炉热效率η=η---锅炉热效率，%D---锅炉蒸发量,kg/hij---蒸汽焓,kJ/kgis---给水焓,kJ/kgib---泡和水焓,kJ/kgjb---排污量,kJ/kgB---燃煤量，kg/hQydw---燃煤低位发热量，kJ/kgρ—排污率%注意,锅炉热效率与吨汽耗煤有关，锅炉负荷是小时产汽量．D(ij-is)-ρD(ib-is)BQydw西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术一般的热平衡方程式为:Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6KJ/h其中Qr锅炉输入热量Q1锅炉有效利用率Q2排烟热损失Q3可燃气体不完全燃烧损失Q4固体不完全燃烧损失Q5锅炉散热损失Q6其他热损失西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术锅炉热效率与吨汽耗标煤关系锅炉参数P＝1.28MPaP＝2.45MPaP＝3.82MPa锅炉吨汽耗标煤t＝饱和温度t＝400℃t＝450℃热效率%（kg/t）tgs＝20℃tgs＝105℃tgs＝105℃50184.31191197.2455167.56173.64179.3160153.59159.17164.3765141.78146.92151.7370131.65136.43140.8975122.87127.33131.580115.19119.37123.2885108.42112.35116.03西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术不同炉渣含碳量对层燃炉热效率影响煤种炉渣含碳量%I类烟煤（Vdaf＝30.67C＝43.23H＝2.81O＝5.11N＝0.72S＝0.94A＝39.13M＝8.06Qnet,ar=16.23MJ/kgII类烟煤（Vdaf＝26.47C＝48.51H＝2.74O＝4.21N＝0.84S＝0.32A＝32.78M＝10.6Qnet,ar=18.09MJ/kgIII类烟煤（Vdaf＝46.04C＝55.82H＝4.95O＝8.77N＝1.04S＝0.51A＝16.71M＝12.20Qnet,ar=22.38MJ/kg1077.2579.8184.151573.1276.7182.862068.4873.2281.412563.2269.2779.773057.2164.7577.93550.2759.5475.74西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术锅炉排烟处不同温度及过剩空气系数的排烟热损失过剩空气系数排烟温度1.61.82.02.22.41401501601701801902007.368.008.659.39.9610.6111.268.218.939.6610.3811.1111.8412.579.069.8610.6611.4612.2613.0713.879.9210.7911.6612.5413.4114.2915.1710.7711.7212.6613.6114.5715.5216.48西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术1.分层给煤燃烧技术我国的链条炉排锅炉都是燃用原煤,原有的斗式给煤装置使得块、末煤混合堆实在炉排上,阻碍炉排进风,影响燃烧。如将斗式给煤改造成分层给煤,一般可提高效率4～5个百分点。该项改造投资少,见效快,投资回收也很快。部分单位的实践已做出了很好的证明。西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术自动分层技术的节能机理——使炉排上煤层疏松，并按颗粒大小有序排列为二层或三层均匀分布，这就避免了煤层密实、粒径无序掺混而带来的很多缺点，从而提高效率和出力及煤种的适应性。自动分层燃烧装置的主要类型a、从供煤的连续可靠性考虑，可分为单辊式、双辊式、三辊式及刮板式b、从经济合理性考虑，主要表现在筛分器的型式，可分为钢筋条式、梳齿式、波峰波谷式、组合式西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术单辊式分层给煤装置西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术西航公司动能中心2020/6/122炉拱改造链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤种配置的,拱型结构对煤种是否适应,对链条炉排燃烧好坏是一个关键。目前在用锅炉的绝大部分拱都是按Ⅱ类烟煤设计的,直接影响锅炉的热效率,甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种,适当改变炉拱的形状与位置,可以改善燃烧状况,提高燃烧效率,减少燃煤消耗。这项改造可降低炉(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。二工业锅炉之层燃锅炉节能技术西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术3、炉前成型燃烧技术图3所示，即为该单位10t/h锅炉型煤燃烧装置。在煤斗1中，装有隔板2，给煤滚筒3及筛板5，都为分层燃烧装置的部件。煤由煤斗经隔板、给煤滚筒落至筛板。筛板倾角≥45°，由纵向间距约30mm布置的160根直径为16mm，长650mm的钢筋组成。煤经筛板分层，将φ12以上的块煤落至链条炉排7上，φ12以下的细煤通过筛板落至型煤双轧辊6上。西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术20t/h及29MW的锅炉，为了避免轧辊过长，引起直径的增大，造成加工难度大、成本高，及炉前安装尺寸不够等问题，将轧辊分为两段，中间设有约200mm宽的支撑点，采用滚动轴承支撑。在支撑点的部位专门设有倾角为50°的溜煤道，避免在中间支撑对应部位的炉排上无煤。主机由两根φ325的实心轧辊组成。给煤滚筒也改为φ325×10的钢管，纵向均布12道高80mm、厚10mm的钢板组成一个叶轮式圆筒。西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术•型煤双扎辊由两根φ200长2700mm的实心钢件组成，钢件上布置了许多椭圆形小槽，两个轧辊都如图中箭头所示向内旋转。细煤经双轧辊机械成型为13mm×25mm的椭圆形煤球，均匀地落在炉排上的块煤之上。两轧辊一主一从，主动轧辊由电动机及减速机带动。锅炉负荷变化时，不仅可以调节煤量和炉排速度，而且还可以利用无级调速装置调节轧辊的运转速度。西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术图3型煤燃烧装置1、煤斗；2、隔板；3、给煤滚筒；4、煤闸板；5、筛板；6、型煤双轧辊；7、链条炉排西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术4锅炉辅机节能改造燃煤锅炉的主要辅机-鼓风机和引风机的运行参数与锅炉的热效率和能耗量直接相关,用适当的变频调速技术,按照锅炉的负荷需要调节鼓、引风量,维持锅炉运行在最佳状况,一方面可以节约锅炉燃煤,另一方面又可以节约风机的耗电,节能效果较好。西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术5层燃锅炉改造成循环流化床锅炉循环流化床锅炉是燃煤在炉内循环流化燃烧,所以,它的热效率比层燃锅炉高10～15个百分点,而且可以燃用劣质煤;由于可以使用石灰石粉在炉内脱硫,所以,不但可以大大减少燃煤锅炉酸性气体SO2的排放量,而且其灰渣可直接用于生产建筑材料。这种改造已有不少成功案例,但它的改造投资较高,约为购置新炉费用的70%,所以要慎重决策。西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术项目链条炉煤粉炉循环流化床锅炉燃用煤种热效率负荷调节范围电耗检修投资劳动强度优质烟煤60％-75％0-100％低频繁低大烟煤、无烟煤80-90%70-100%高高无烟煤、劣质烟煤、煤矸石、炉渣等75％-85％40％-110％中（3～4kWh/t蒸汽）9个月左右高（高10％～20％）小链条炉、煤粉炉、循环流化床锅炉性能比较表西航公司动能中心2020/6/126控制系统改造工业锅炉控制系统节能改造主要是按照锅炉的负荷要求,实时调节给煤量、给水量、鼓风量和引风量,特别是实施燃烧自动调节,包括电动机的变频调速,装设烟气氧量监测仪表,再配以先进的调风装置,可大幅提高燃烧效率,降低过量空气系数,使锅炉经常处在良好的运行状态,从而提高锅炉效率,一般可提高2～3个百分点。二工业锅炉之层燃锅炉节能技术西航公司动能中心2020/6/12二工业锅炉之层燃锅炉节能技术7在供热系统中推广蓄热器。由于采用蓄热器,可以在用户用热负荷多变条件下,保持锅炉的运行工况稳定,使锅炉一直以额定负荷状况工作,保持锅炉的设计热效率。经上海地区试验,在供热系统采用蓄热器的情况下,锅炉热效率可提高5～10个百分点,且对系统也有益。据了解,法国等国对蓄热器有不少先进技术,可供中国采用。西航公司动能中心2020/6/12三工业锅炉改造技术经济评价基于经济条件和资源限制，我国锅炉的改造不可能单纯地追求技术的先进性，必须综合考虑工业锅炉的技术，经济和环境需求，寻求适合于中国国情的工业锅炉发展道路。建立系统的工业锅炉技术，经济和环境的评价方法有利于工业锅炉整体技术水平的提高和环境的改善。以往国内对于工业锅炉的评价从能效或排放标准等单一因素角度评价得较多，从技术，经济和环境角度评价少，评价局限于技术层面，经验的分析和定性的评价多，定量的研究方法少。西航公司动能中心2020/6/12三工业锅炉改造技术经济评价采用定量的方法建立了工业锅炉技术，经济和环境等多因素综合评价模型。该模型可作为工业锅炉以及能源领域的政策研究的基础，也可用于工业锅炉发展的规划，宏观布局和微观分析。西航公司动能中心2020/6/12三工业锅炉改造技术经济评价1