锅炉节能技术

锅炉节能技术1、工业锅炉1概述2存在问题3工业锅炉节能监测4锅炉节能技术工业锅炉1概述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。据2010年统计,全国在用工业锅炉近60万台，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。全国工业用煤80%用于锅炉燃烧，我过年耗煤量达3.5亿~4亿吨。我国工业锅炉设计热效率一般为72%~80%，但实际运行效率只有65%左右，而工业发达国家的燃煤工业锅炉运行效率平均为80%~85%.漏煤、漏风严重，排烟、散热损失大，渣、灰含碳量高；效率低，污染物排放高；设备整体技术水平低。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；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。2存在问题3工业锅炉节能监测锅炉效率影响因素排烟温度过量空气系数炉渣含碳量炉体外表面温度锅炉热平衡3.1排烟温度①有的锅炉尾部没有装设受热面,烟道余热没有被完全利用；②大部分锅炉没有装吹灰器，安装了吹灰器的锅炉也不使用或吹灰器年久失修不能使用；③部分锅炉(尤其是小容量锅炉)占锅炉总台数的三分之一，没有水处理装备，由此造成积灰、结垢，影响传热能力，使得锅炉热效率降低。排烟损失q2在排烟温度200℃左右时的标准值约为：11%～12%。排烟温度偏高，造成锅炉的排烟热损失增大。排烟温度每增加15～20℃,排烟热损失q2增加1%左右。排烟温度偏高的原因：注意：此外过低的排烟温度若低于烟气露点以下，将会引起受热面的腐蚀，危及锅炉的安全运行。最合理的排烟温度应根据排烟热损失和尾部受热面的金属耗量与烟气露点等进行技术经济核算来确定。3.2过量空气系数过量空气系数是一项重要指标。各类不同类型的锅炉，都有一个最佳过量空气系数，但实际上几乎所有的炉子都超过设计值。过量空气系数严重过剩，致使炉膛温度降低，排烟量增大，带出热量增加，也就是排烟热损失增加，同时使引风机出力增加。过量空气系数偏高的原因：（1）锅炉烟气系统的漏风，主要发生在锅炉排放炉渣的部位；大部分锅炉出厂时安装了机械除渣设备，但安装不正确；有些锅炉出厂时就没安装除渣器，甚至不配除渣门，锅炉使用单位就做一个简易出渣门，或用钢板临时堵一下除渣口，这样做的效果很差，不能起到隔绝空气的作用。（2）锅炉本体的漏风炉墙漏风也很普遍，但还不为人们所重视。锅炉炉墙砌体一般是各类耐火砖、红砖墙及保温砖等，其本身气密性就差，再加上耐火砖缝的耐火泥都是塑性的，这些都会导致锅炉炉墙漏风。尤其是快装锅炉的炉墙较薄，如果炉墙砌筑不好，锅炉漏风量将会很大；由于锅炉整体刚性较差，锅炉在运输和吊装过程中炉墙砖缝就会松动而漏风。（3）锅炉仪表配备不够齐全一般10t/h以下锅炉所配备的仪表除压力表、水位计、温度表外，大都没有安装氧量表或者空气过剩系数表，这对锅炉操作人员现场控制空气系数带来很大的限制。对于一时还加装不上监测仪表的锅炉，可凭经验观察火焰判断燃烧情况，火焰呈青黄色表示空气量合适，呈刺眼的白色表示空气量过多，发黄呈桔红色表示空气量不足。另外根据排出的烟气颜色，也能帮助判断空气量的多少，烟气呈淡灰色表示空气量合适，呈白色表示空气量过剩，黑色表示空气量不足。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炉渣含碳量主要用于反应锅炉的机械不完全燃烧热损失。它是指一部分燃料进入锅炉以后，没有参与燃烧化学反应，就随着各种途径带出炉外面而造成的热能损失。对层燃炉来说，机械不完全燃烧热损失是最大的损失项，可达15%～20%以上。3.3炉渣含碳量炉渣含碳量偏高的原因：（1）煤的水分、挥发分和粒度的影响在层燃炉中，燃煤水分和挥发分对煤炭着火的快慢和燃烧温度的高低有显著的影响，另外煤粒度过大，或原煤未经洗拣都会造成煤炭燃烧不完全。煤炭水分过大，会造成煤着火延后；煤炭的挥发分高，就容易着火燃烧，反之，就不易着火，所以燃用煤炭水分过大或者挥发份较小的煤种，因着火推迟，最后导致在整个燃烧过程结束时，煤炭来不及完全燃烬，造成炉渣含碳量超标。（2）锅炉运行参数调整不合理主要包括煤层厚度、进煤速度、风煤配比等。机械化层燃炉煤层过厚，燃煤不易烧透，造成燃烧不完全；进煤速度太快，燃煤还没有完全燃烧就已经到达炉排末端，被排出炉膛；煤风配比不合适，不能根据煤层厚度、炉排速度和煤的燃烧情况，适当调整送风机风门开度，以保证提供充足的氧气供煤炭充分燃烧，使炉渣含碳量增加。（3）炉膛温度过低炉膛温度的高低是燃料燃烧好坏的重要因素，过低的炉膛温度不能维持炉膛内良好的燃烧。为了保证炉内燃烧的稳定，炉膛出口的温度不宜低于800℃。炉膛温度偏低是目前工业锅炉运行中较为普遍的问题。造成的原因除了漏风严重和风量配置不当外，助燃拱的型式、低负荷、炉膛水冷系数过大等也是造成炉膛温度低的主要因素。（4）锅炉结构设计不合理炉膛太小，造成热负荷低，使燃烧不良；前拱几何形状及高度不适，使着火点推迟；后拱过高或过短使余煤不能燃烬。炉渣含碳量在一定程度上代表了煤炭燃烧的完全程度，是反映锅炉节能运行状况的重要指标。虽然炉渣含碳量并不能绝对地反映出锅炉热效率的高低，但在实践中经常注意炉渣的色泽，是监督锅炉运行的重要手段。我们可以从灰渣的色泽变化，及时发现影响锅炉正常燃烧的原因，排除不良因素，提高锅炉运行的热效率。3.4锅炉散热损失工业锅炉的q5平均为3%～4%以上，不可小看这项热损失，它主要是由于锅炉表面保温较差；维护不好，有的墙裂缝，有的人孔门、检修门内侧的绝热材料脱落；炉门烧坏变形，关不严等造成的。炉体外表面温度指标主要用来反映锅炉的散热损失。由于锅炉炉墙、金属结构及锅炉范围内的烟风道、汽水管道、联箱等外表面高于周围环境温度,致使向周围环境散失的热量,叫做散热损失。锅炉散热的大小主要取决于单位锅炉的容量相对表面积的大小和外壁温度,外壁相对面积越大,外壁温度越高,向周围环境的散热量也越大。对≤35t/h的工业锅炉,散热损失大约占总的输入热量的1%～3.5%。从具体因素来看,炉体外表面散热损失主要取决于以下几点:锅炉容量的大小;是否布置尾部受热面;炉墙的保温绝热状况;锅炉的实际运行安装维修水平。3.5锅炉热平衡（1）、什么是锅炉热平衡？送入锅炉的热量等于锅炉的有效利用热加各项热损失，这就是锅炉的热平衡。Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6Qr：每公斤燃料带入锅炉的热量；Q1：锅炉有效利用热（被工质吸收）Q2：排烟热损失；Q3：气体不完全燃烧热损失（化学不完全燃烧热损失）Q4：固体（机械）不完全燃烧损失；Q5：散热损失Q6：灰渣物理热损失（2）、研究锅炉热平衡的意义。研究燃料的热量在锅炉中利用的情况，有多少热量损失掉了，并对热损失的原因进行分析，其目的是为了判断锅炉设计和运行水平，寻求提高锅炉经济性能的途径，对锅炉进行改进，提高锅炉热效率。Qr：每公斤燃料带入锅炉的热量；Q1：锅炉有效利用热Q2：排烟热损失；Q3：不完全燃烧热损失Q4：固体（机械）不完全燃烧损失；Q5：散热损失Q6：灰渣物理热损失锅炉热效率与吨汽耗标煤关系锅炉参数P＝1.25MPat＝饱和温度tgs＝20℃P＝2.45MPat＝400℃tgs＝105℃热效率%（kg/t）锅炉吨汽耗标煤锅炉吨汽耗标煤50184.3119155167.56173.6460153.59159.1765141.78146.9270131.65136.4375122.87127.3380115.19119.3785108.42112.354锅炉节能技术工业锅炉节能的途径多种多样，主要有以下5个方面节能方法。锅炉余热回收节能锅炉改造节能锅炉运行管理节能水质控制节能锅炉系统优化节能锅炉运行管理节能指通过锅炉燃料的选用、采用新能源、锅炉选型、防止“跑冒滴漏”、燃烧调整（调整炉排速度、风门、煤层厚度、炉膛出口温度、炉膛燃烧温度、二次风配比等）、控制过量空气系数、锅炉定时清灰清渣、添加除渣剂、司炉人员管理等方面采取措施进行节能。①锅炉运行管理节能锅炉改造节能指通过锅炉的改造，从而改善锅炉的燃烧、降低排烟温度、使燃烧与煤种相适应等达到提高锅炉热效率的目的。如循环流化床改造、炉拱改造、炉排改造、型煤锅炉改造、分层燃烧、煤粉复合燃烧改造等。锅炉余热回收节能是指对排烟温度较高（一般超过180℃）的锅炉采用。②锅炉改造节能锅炉余热回收节能是指对排烟温度较高（一般超过180℃）的锅炉采用增加尾部受热面的方式降低锅炉的排烟温度或对锅炉排污水、冷凝水的回收，从而达到节能的目的。如增加空气预热器提高空气温度、增加省煤器、导热油锅炉增加余热蒸汽锅炉或热水加热器、燃气锅炉增加冷凝式余热回收器、增加排污扩容器、冷凝水回收等等。③锅炉余热回收节能水质控制节能是指通过锅炉给水水处理，控制锅炉炉水水质，防止锅炉结垢，使锅炉无垢或薄垢运行，从而达到节能的目的。如锅炉定时加药、定期水质及炉水检测、锅炉运行除垢、锅炉酸洗等。④水质控制节能锅炉系统优化节能是指通过锅炉的负荷调查、自动控制技术、锅炉测试技术、锅炉调试等方法使每台锅炉处在最佳经济运行状态，从而达到系统节能的目的。如锅炉参数调优技术、锅炉给水自动控制、变频技术调节风机水泵等、蒸汽蓄热器调峰技术、热电联产、集中供热等。⑤锅炉系统优化节能煤炭洗选是利用煤和杂质（矸石）的物理、化学性质的差异，通过物理、化学或微生物分选的方法使煤和杂质有效分离，并加工成质量均匀、用途不同的煤炭产品的一种加工技术。按选煤方法的不同，可分为物理选煤、物理化学选煤、化学选煤及微生物选煤等。煤炭洗选可脱除煤中50%－80%的灰分、30%－40%的全硫。(1)燃煤洗选加工技术①层燃燃烧（手烧炉、链条炉）煤不经过处理，煤与煤之间没有相对运动。②悬浮燃烧（煤粉锅炉、燃油燃气锅炉）煤磨至0.08㎜以下，气体输送燃烧。③流态化燃烧（沸腾炉、循环流化床锅炉）煤磨至10㎜以下，煤与煤之间有相对运动。小部分为气体输送燃烧。锅炉燃烧方式主要分为室式悬浮燃烧、沸腾燃烧和层状燃烧三大类。(3)配煤技术锅炉燃烧方式①悬浮燃烧室式悬浮燃烧是指燃料在无炉排的火室内悬浮燃烧方式，这种燃烧方式只能燃用煤粉或液体和气体燃料，燃烧时，燃料以空气为载体，从喷嘴喷入火室内燃烧，如煤粉炉、油炉、气炉等都属于这种方式。这类锅炉需煤量大，炉型设计针对性强，燃煤多是定点供应，一般不需采用动力配煤。1—一次风入口；2—二次风入口；3—喷燃器；4—水冷壁②沸腾燃烧概念：沸腾燃烧是将燃料布置在布风板（即流化床）上，由强风吹到沸腾状态下的燃烧方式。这种燃烧方式主要用于燃用低质煤，它可以单独烧用高灰煤、低挥发分、低热值和水分较高的劣质煤和煤矸石；由于这种燃烧方式可在燃煤中加入脱硫剂（如石灰石等），使煤中硫固定在灰渣中起到脱硫效果，故高硫煤也可使用；该燃烧方式所用的煤多为低质煤，但要破碎到8mm以下才能使用，一般也不需要配煤。1—风帽；2—布风板；3—风室；4—进风口5—加煤口；6—溢灰口③层状燃烧概念：层状燃烧是指燃料在炉排上以固定不动或沿炉排表面移动，但不离开炉排，空气通过炉排与燃料接触进行燃烧的方式。1—炉排；2—进入炉内空气；3—加煤口水分适中：a.过高发热值下降；b.过低不能粘结在一起。灰分适中：a.过高不易点着，形成灰壳难以燃尽；b.过低灰渣难以覆盖炉排。挥发分：工业锅炉一般要求