燃气、煤粉工业锅炉经济运行存在的问题及运行调整技术

第1页共47页江苏省特种设备安全监督检验研究院第2页共47页第一部分锅炉简介第二部分工业锅炉经济运行存在的问题第三部分工业锅炉运行调整技术第四部分锅炉能效测试第3页共47页第一部分锅炉简介一、由于煤改气和环保的要求，近2年燃气锅炉得到了很大发展。燃气锅炉结构与燃煤锅炉主要区别在于，由于燃料不同前者使用气体燃料。燃气锅炉直接燃用气体燃料，无须雾化。燃气锅炉热负荷大,传热效率高，可减少受热面积。所以其结构紧凑，组装化、自动化程度高。目前常使用的燃气锅炉有：立式燃气锅炉、卧式内燃燃气锅炉、水管燃气锅炉等。第4页共47页第5页共47页二、煤粉锅炉1-汽包2-水冷壁3-下降管4-炉膛5-燃烧器6-下联箱7-冷灰斗8-空气预热器9-折焰角10-省煤器11-过热器1、煤粉锅炉优势a煤粉集中供应：煤粉由制粉厂集中磨制、统一供应，煤粉质量稳定。b工作环境友好：全系统密闭运行，自动上煤、集中排灰、无粉尘跑冒。c锅炉起停简单：锅炉系统可实现即开即停，30秒切断点火源进入正常运行；切断煤粉供给即可实现停炉。d测控水平较高：自动监控、调整运行参数，使系统处于最佳运行状态；同时降低了劳动强度以及人为因素对锅炉运行的影响。e高效节能：煤粉燃烧充分、锅炉换热效果好、空气过剩系数小，系统热效率高；对功率较大的用电设备配备变频器，节电效果明显。第6页共47页f节约用地：取消锅炉房边堆煤场与渣场，节约用地与投资。g洁净排放：煤粉锅炉可实施炉内脱硫，燃烧器采用低温空气分级设计，燃烧温度场均匀，避免局部高温，燃烧过程产生的SO2、NOX含量低；烟气采用布袋除尘，烟尘排放浓度低；布袋除尘器收集的飞灰经密闭系统排出，去集中处理和利用，无二次污染。有的达到燃气锅炉的排放标准。锅炉发展的趋势（缺气、气价飞涨）2、煤粉制备系统煤粉制备系统是煤粉锅炉的重要组成部分，它与煤粉锅炉运行的安全经济性有着密切关系。包括：（1）磨煤机筒式球磨机：适用于各类煤种，工作可靠性高；但易将煤粉磨得过细，电耗高，适用于大型煤粉锅炉中间储仓式制粉系统。中速磨煤机：适用于烟煤和贫煤，金属磨损少，电耗小，噪音小，应优先选取。高速磨煤机：适用于挥发分高的褐煤和烟煤，金属耗量小；但磨损严重，可靠性较差，影响锅炉整机运行。适用于中小型煤粉锅炉炉前制粉系统——直吹式制粉系统。（2）制粉系统分为直吹式系统（单元制粉系统）、储仓式系统（集中制粉系统）。工业锅炉一般采用直吹式制粉系统，系统布置在锅炉房内，实施第7页共47页炉前制粉。煤粉直接送入炉膛燃烧，现用现磨。直吹式制粉系统简单，布置紧凑，投资少，运行电耗低；但可靠性差，系统中任何故障都会影响锅炉运行。另外，燃煤量的调节只能在给煤机上进行，滞延性较大，造成锅炉负荷调节的滞延性较大，要求较高的运行操作水平。大型锅炉普遍采用储仓式制粉系统，系统布置在锅炉房外，所磨制的煤粉存储在锅炉房的中间储仓内，根据锅炉的需要供粉。小型锅炉可多台锅炉共用一个中间储仓。储仓式制粉系统复杂，投资多，占地大，运行费用高；但可靠性高，系统中故障不会直接影响锅炉运行。磨煤机的工作与锅炉本体的运行不相牵制，磨煤机可满负荷运转以降低电耗，锅炉负荷变化时，燃煤量由给粉机调控，消除了锅炉负荷调节的滞延性。另外，可采用较高温度（200度以上）的热风送粉，保证低质煤的着火稳定性。第二部分工业锅炉经济运行存在的问题一、锅炉运行基本要求1）锅炉属于承压类特种设备，应用领域非常广泛，保证锅炉的安全经济运行，直接关系到人民生命财产的大事，各级领导必须高度重视。2）锅炉运行必须严格按照锅炉有关规程、规则、条例、标准的相关条款执行。（安全、能效指标）3）使用单位必须按锅炉有关规程、规则、条例、标准中的相关要求，制定严格的操作管理规章制度。第8页共47页4）设置专职或兼职技术人员负责锅炉的安全运行管理。安全管理人员应当持有相应的特种设备安全管理人员资格证书。5）必须按所用锅炉的压力参数，配置不低于同等类别的、经过技术培训考试合格、持有特种设备安全监察部门颁发的特种设备作业人员资格证书的司炉人员和水处理人员。6）持证司炉人员必须熟练掌握锅炉说明书所述的操作程序，锅炉运行中突发事故的应急手段，一般事件的处理方法。7）专、兼职的锅炉设备管理人员应对锅炉图纸、计算书、说明书、产品生产过程的检验资料、开工、安装、水压试验、安全阀、仪表校验，工程验收等报告、运行记录、异常现象的消除、维护、检修、零部件的更换以及当地特检机构的锅炉年检报告等建立连续完整的，可随时提供督查的档案资料。8）通过有效管理使各类锅炉在严格监控下安全可靠经济高效地运行。锅炉经过烘炉、煮炉、点火、升压、并炉，一切正常后，开始正常运行。锅炉运行是对锅炉及其辅机设备进行监督、操作、调整、检查和维护等全部活动的总称。它的基本任务是通过对锅炉及相关系统进行正确的调节，保证锅炉在安全、经济的条件下，向用户提供所需要的规定参数的热能。运行过程中的节能技术主要是指在锅炉的使用阶段，以提高燃料燃烧效率，减少各项热损失，并包括减少电、水、相关辅料消耗的技术措施。第9页共47页锅炉运行工况是对处于运行状态下锅炉各项参数和设备、部件工作状况的总称。它直接反映了锅炉运行的安全性、经济性和工作负荷。按照锅炉燃烧和换热的基础理论以及设计原则，稳定工况下的锅炉经济性较高。但实际工业锅炉终端用户的热需求相对变化较大，负荷经常处于波动状态，导致锅炉运行工况是经常变化的。当外界负荷变动时，锅炉的运行状态随之进行相应的改变，需要对供给锅炉的燃料量、空气量、给水量进行一系列调整，从而使锅炉的出力和外界负荷相适应。在外界负荷稳定情况下，当供给燃料的发热量元素成分有所变化时，也会引起锅炉工况的波动。因此锅炉安全、经济运行，必须随时监视其运行情况，正确及时地进行适当的调整。锅炉运行中提高锅炉热效率的措施，首先是调整好燃烧工况，尽可能使燃料完全燃烧。根据燃料燃烧机理，提高燃烧效率的条件是要保持高而适当的炉膛温度、适宜的空气量、燃料与空气的充分混合、足够的燃烧时间，以减少q3和q4损失。其次是吹灰与除垢，受热面会有不同程度的积灰和结垢，影响传热效果，使排烟温度升高，增加锅炉排烟热损失，降低热效率，增加燃料消耗。因此，锅炉运行过程中，要经常对受热面进行吹灰，并严格遵守水质监督制度，保持受热面内外清洁。此外，还要特别注意锅炉炉墙、炉门、管道、阀门、法兰连接处的密封状况，减少漏风和杜绝汽、水的跑、冒、滴、漏；在保证锅炉汽、水质量的前提下，尽量减少排污量，排污的热量加以回收利用；提高冷凝水回收利用率。无论是新安装或经过改造的锅炉投入运行后，能否达到设计出第10页共47页力、节约燃料、节电、节水、安全运行的技术标准和管理目标，关键是操作人员不仅要熟悉锅炉本体结构、辅助设备构造、系统设置及操作方法，严格按照规程操作，还要根据燃料变化、负荷变化情况，采取必要的相关措施，进行合理调整，才能实现锅炉安全经济运行。为了便于检查、监视、控制、调整锅炉运行的各项参数，每台锅炉应安装或针对整个系统集中安装检测、计量仪表及控制装置，以便在锅炉的实际运行过程中，实时监控介质压力、汽温、排烟温度等参数，及时做好：1.调节锅炉的出力(蒸发量或供热量)满足外界负荷的需要。2.蒸汽锅炉做到连续、均衡给水，保持正常水位；热水锅炉根据系统压力，对锅炉或系统进行补水。3.保证锅炉介质品质合格。4.维持合理燃烧工况，尽量提高锅炉及相关系统效率。二、燃气锅炉运行存在的问题随着我国经济和社会持续发展，经过近二十多年的燃气工业锅炉发展，燃气工业锅炉技术有了很大进步，从本体设计、辅机配套以及自动控制已基本完备，从技术角度已完全能够实现全自动高效运行，但由于制造企业众多、技术差距较大、使用单位的管理、运行人员素质等原因，目前燃气锅炉经济运行中依然存在很多问题，主要表现如下：1、锅炉本身问题燃气工业锅炉是一种机电一体化的设备，但由于制造企业技术力量薄弱，市场存在着只供本体、由代理商配套燃烧设备及辅机等情况，往往造成燃烧器和炉体炉膛的不匹配、锅炉本体偷工减料炉膛过小等第11页共47页造成调试困难，锅炉出力达不到实际运行工况；锅炉受热面设计不合理，排烟温度高、保温效果差以及控制系统不完备不能实现自动控制造成开开停停、严重影响锅炉运行效率，不能达到燃气工业锅炉高效、稳定、可靠运行的最佳效果。2、辅机附件配套不完善燃气工业锅炉经济运行涉及整个锅炉系统的匹配性、运行的经济性，如果辅机如水泵、水处理设备配套不合理，锅炉给水不正常、水质不达标，将造成锅炉水位波动频繁、受热面结垢，严重影响锅炉效率，甚至管子爆管影响锅炉安全。3、监测控制点不齐全《锅炉节能技术监督管理规程》规定锅炉计量、检测、控制仪表的配置应当满足规程的有关要求。锅炉本体以及尾部相连接烟风道应当预留能效测试、控制计量孔（点），用于检测、记录锅炉运行状况，但实际状况是配置不全。可能是设计、安装把关不严，使用单位不重视（不安装、毁坏、带病工作）等。无法进行运行调整等均会影响燃气工业锅炉的经济运行。如温度测点不足，无法及时观测各点温度变化；没有烟气成分监测仪器，无法调节燃烧工况、过量空气系数等等。4、运行调试不到位燃气工业锅炉调试工作尤其重要，必须把空气和燃料比例调整到最佳状态，一方面要保证每个负荷点燃烧完全，烟气中CO控制在小于50ppm以下，同时烟气中O2含量应尽量低，不得高于3.5%。但用户现场实际运行中，由于锅炉调试人员经验不足或调试时间短，没有严格按燃气工业锅炉调试要求，进行全比例负荷点逐点调试、再进行全过程自动运行验证，并进行烟气成份测试分析，达到最佳运行工况的要第12页共47页求实施。用户现场调试往往点着火后，简单调试就进行全负荷运行，没有进行逐点烟气测试，个别燃气工业锅炉运行过程中受热面严重结碳，导致排烟温度急剧升高。因此，虽然天然气是一种优质的化石燃料，比较容易燃烧燃烬，但是如果没有调试好，依然存在无法燃烧完全、燃烬问题，运行中应引起高度重视。并在实际运行中，司炉人员也要根据不同季节对烟气成份进行检测分析，及时进行气、风比进行调整，保证燃气工业锅炉始终处于最佳经济运行状态。5、运行负荷不匹配燃气工业锅炉选型过程中，用户往往会放大容量，有的燃气工业锅炉容量大大超过用户实际用热负荷，造成大马拉小车的现像，锅炉运行负荷低、处于频繁启停状态，无法达到燃气工业锅炉经济运行，更不要说最佳经济运行状态了。6、燃气管路问题燃气工业锅炉经济运行中，天然气品质是影响经济运行关键，目前各地天然气热值波动较大，热值不稳定，造成燃烧工况不稳定，影响锅炉燃烧效率。燃气工业锅炉运行过程中燃烧器阀组检漏功能一定高度重视，出现检漏通不过切不可强行点火，同时要不定期检测燃烧器阀组状态是否良好。如果燃烧器阀组出现内漏时，燃烧器配置的检漏仪又正好失灵或者更改燃烧器时根本就未配置检漏仪，那么可燃气体进入炉膛，一旦点火可能会引发炉膛爆炸。这是燃气锅炉爆炸的主要原因之一。7、锅炉能量回收利用率不高一是锅炉燃烧不完全和排烟热损失大。一些与锅炉节能相关的主要参数(过量空气系数、排烟温度、渣含碳量)超标，造成大量的能量损失。大部分燃煤锅炉出厂时配备了铸铁省煤器，但热能回收效率较第13页共47页低。燃油气锅炉则绝大部分没有配备省煤器或其它烟气余热利用装置，排烟温度过高(最高的达400℃)，烟气余热利用不够。二是冷凝水回收利用不够。有回水的锅炉安装回收装置并有效使用的不足60%。绝大部分锅炉设计时，没有考虑设计蒸汽冷凝水回收装置；运行后安装冷凝水回收装置会增加设备一次性投入，企业不愿意投资。还有的有回收装置，但因没有采取相应的冷凝水处理措施，导致冷凝水不合格而无法回收利用。三是目前安装的冷凝水回收装置绝大部分都没有考虑工业锅炉冷凝水系统的酸腐蚀问题而导致冷凝水含铁杂质高。8、锅炉水质管理力度不够水质管理上存在“三低一高”现象，一是锅炉配置的水处理设备利用率低，大约在70%左右。存在不配备水处理设备、配备了不匹配或不合适的设备以及配备了设备而长期闲置不使用现象。一些单位设备长期不维护，把软化设备当作过滤器使用，除氧器安装了却因各种原因长期不使用。二