分类：建筑论文 时间：2021-12-27 热度：685
摘要：针对我国T业锅炉使用现状，总结了工业锅炉使用中普遍存在的问题，并进行了原因分析，归纳了现阶段在用丁业锅炉实施节能改造主要采用的技术、产品以及使用效果。结合工业锅炉节能潜力巨大的国情.提出我国工业锅炉节能减排工作的建议措施，并强调近期应重点考虑的工业锅炉节能减排技术、方法和措施。
关键词：工业锅炉;使用现状;节能减排;对策
0前言
我国工业锅炉量大面广，平均容量小，且以燃煤为主。锅炉容量小于35 L/h的约占工业锅炉总量的98.9%，其中2～10 L/h的占75%，锅炉平均容量不到3∥h。燃煤工业锅炉占工业锅炉总量的80%以上，燃油气锅炉约占15%，电加热锅炉占1%左右，其余的是以沼气、黑液、生物质等为燃料的锅炉¨J。截止至2008年底，我国在用工业锅炉超过 57万台，年耗燃料约4亿吨标准煤，约占我国煤炭总产量的四分之一。由于工业锅炉排放大量烟尘以及s0：和NO。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800万吨，S0：900万吨，C0212.5亿吨。目前，从总体上看，工业锅炉能源消耗和污染排放均位居全国工业行业第二，仅次于电站锅炉，煤炭消耗量远高于钢铁、石化等高耗能工业行业。全国重点城市工业锅炉排放造成的污染已经超过了电站锅炉。
本文分析论述以燃煤工业锅炉为主，至于燃油气工业锅炉，目前存在的主要问题是排烟温度偏高，针对这一问题，可以通过增加尾部受热面加以解决，因此在文中不作细述。
1 工业锅炉使用中普遍存在的问题
l.l锅炉燃烧设备设计制造质量不高。自控水平低，主辅机匹配不合理严重偏大
链条炉排锅炉作为我国燃煤工业锅炉的主要炉型，其燃烧设备存在比较突出的问题。首先炉排运行易跑偏，受热后易变形、断裂，造成炉排漏煤、火口、漏风等，使灰渣含碳量增加;其次存在配风装置、调风门不严密，调节件结构不合理导致调节不灵活、调风作用不明显，且炉排风室间不能密封，各风室互相串风，风量调节性能差，使火床上的各燃烧区段合理布风难以实现;此外炉排与侧墙间漏风严重，锅炉横向风压分布不均衡。这些问题严重影响炉内正常燃烧和锅炉运行热效率。
我国的燃煤工业锅炉自控水平较低，多为开环控制，不能根据外界用能情况变化自动调节锅炉运行状态。由于锅炉的自动化水平低，使锅炉的燃烧和运行调整变得难以操作和掌握，无法使锅炉运行较快地适应工况的变动。另外，因配置的运行监测仪表不全或者失灵，又缺少必要的化验手段，所以不能测定蒸汽 (或给水)流量、燃煤量、过量空气系数、炉渣含碳量、排烟温度等经济运行参数。运行人员往往由于缺少数据，不能对锅炉的运行状况及时作出准确判断，无法在锅炉的燃烧及运行工况变化时，实施相应的运行调节，使锅炉处于最佳工况运行。
工业锅炉辅机配套普遍偏大，造成不必要的资源和能源浪费。由于现在使用的泵与风机多为通用产品，无负荷调节档次，不能随锅炉运行工况的变动进行相应的变速调节，而仅靠挡板、阀门的节流来调节流量或压力，所以，即使辅机按锅炉的额定容量进行配置，面对目前锅炉多数处于低负荷运行状态，辅机不能在高效率区域运行，辅机设备处于高消耗、低输出的运行状态，使得锅炉自身的能(电)耗比例增加，造成较大的能源浪费。
从工业锅炉实际运行情况看，过量空气系数普遍存在严重超出正常范围的现象。表1所示为 2008年上海市部分区、县燃煤工业锅炉实测过量空气系数d。，统计平均值。
1.2使用煤种与炉型要求有差异，造成燃煤的着火、燃尽困难，燃烧不完全
燃煤工业锅炉是按一定的煤种(如挥发分、热值、灰分、水分等)设计的，只有在燃用与设计煤种性能相近的燃煤时，锅炉的运行才能处于比较好的状态。而我国幅员广大，煤的种类很多，煤质差别很大，由于燃煤供应几乎没有任何约束性规范和标准，完全由市场调节，供给工业锅炉使用的燃煤基本是原煤，其粒度、热值、灰分、水分经常发生变化，造成煤种与炉型不适应，着火困难，燃尽更困难，甚至发生因买不到适合锅炉使用的燃煤，用户不得不对刚买不久的锅炉进行改造，以适应当地的燃料供应状况。我国的燃煤工业锅炉以层燃锅炉为主，层燃锅炉对煤种的适应性较差，当燃用煤种发生变化时，它的燃烧情况必然会变化，一般是变得更差些;由于供应的煤种经常变化，运行管理人员无法掌握煤质情况，摸不清运行规律，也难以采取有针对性的应对措施，导致锅炉出力不足，燃烧不完全，效率下降，污染严重。
1.3锅炉水质普遍达不到标准要求，影响锅炉安全，影响锅炉热效率
按照G丑∥T 1576《工业锅炉水质》标准规定，蒸汽锅炉、承压热水锅炉的给水应采用锅外化学处理，也就是要安装水处理设备对锅炉给水进行处理。否则锅炉水质不达标，会导致锅炉结垢，既影响锅炉受热面传热，增加热阻，又危及锅炉的安全运行。锅炉结垢对锅炉热效率的影响很大，每增加1t砌水垢，将多耗煤 3%旧J。然而，目前很大一部分工业锅炉没有使用水处理设备，就是已配置的水处理设备其实际利用率也不足70%，尤其是边远地区和乡镇地区的工业锅炉，既未安装水处理设备，也未采用锅内加药处理方式。
1.4锅炉运行负荷低，工况经常变化，炉渣含碳量高，散热损失大
据统计，目前全国工业锅炉的平均运行负荷只有额定负荷的50%左右(2008年上海市部分区、县燃煤工业锅炉测试、统计的平均负荷率见表2)，实际运行效率往往要比鉴定效率低10～15个百分点，造成一次能源的浪费很大。锅炉低负荷运行容易造成漏风量增大，火床和炉膛温度偏低，燃烧速度明显减慢，燃烧工况不稳定，煤中的固定碳燃烧变得更加困难，炉渣含碳量增加，这样就使不完全燃烧热损失增大。另外，如锅炉在50%负荷下运行，散热损失比在额定负荷运行时增大一倍，同时由于烟气温度及流速发生变化，也增大了尾部受热面腐蚀与积灰堵塞的可能性。图l是燃煤锅炉热效率曲线。
1.5锅炉使用管理水平低。运行人员总体素质有待提高
锅炉使用单位对锅炉的管理大多流于形式，看上去规章制度订了不少，但实际上根本没有很好地去执行，尤其是监督管理和考核评价几乎没有发挥什么作用。
目前，我国的工业锅炉运行人员技术素质普遍偏低。虽然运行人员也经过了培训上岗，但因时间、师资、教材、培训手段等方面的原因，大部分工业锅炉运行人员仍缺少对锅炉全面系统的技术学习和培训，尤其缺乏实际操作技能的培训，对锅炉基础知识、操作运行知识、维护保养知识缺乏全面的了解和掌握。运行人员往往不具备观察火床、火焰燃烧状态，查看煤质、烟色，判断燃烧产物、燃尽程度、过量空气系数大小等经验性知识，对有关组织燃烧调整、选择合理运行方式等规律性的东两更是不甚清楚。
2工业锅炉使用中存在问题的原因分析
2.1工业锅炉节能监督管理机构尚在建设完善中，相关法规制度还不健全
2003年我国政府机构改革后，宏观能源管理的职能全部归口国家发展与改革委员会，各地也都设立了相应管理机构，但相应的专业节能监督管理支撑体系还不健全，工业锅炉的监督管理法规、制度和节能政策措施还不完善。目前，锅炉质监部门正根据“节能法”和“特种设备安全监察条例”建立和完善工业锅炉的节能监管体系。
2.2工业锅炉节能技术标准不健全。或年久未修订
目前在工业锅炉节能管理、技术法规标准方面，只有《评价企业合理朋热技术导则》(GB/T 3486— 1993)、《工业锅炉节能监测方法》(GB/T 15317— 1994)、《工业锅炉经济运行》(GB/T 17954—2007) 3个推荐性标准，缺乏强制性的产品最低能效标准 (现行的JB/T 10094—2002《工业锅炉通用技术条件》只是规定了相关产品的设计效率)来保证产品性能。况且有些标准由于年久未予修订，有关技术指标已不能适应当前节能工作的要求。虽然国家已组织制定了工业锅炉能效标准，但由于燃煤工业锅炉的使用、运行情况复杂，标准的可操作性有待充分研究。
2.3节能激励政策和措施还不完善，操作性有待提高
随着市场经济的深化，政府相关政策的调整和变动，原有的部分节能激励政策措施或已失效或已废止，现有的节能政策、措施在针对性、专一性、协调配套性、可操作性等方面与市场经济的要求存在不同程度的不适应，适应市场经济的长效节能战略管理的激励机制还有待进一步探索。
2.4 工业锅炉制造企业在设计和生产上存在不足
我国工业锅炉产品设计和制造往往重锅轻炉，重锅炉主机轻配套辅机。对燃烧设备并不多加研究，往往是长期一贯地套用，燃烧设备设计上存在结构不合理，对燃料适应性考虑不够等问题。目前大多数锅炉制造企业把燃烧设备交给所谓的专业配套厂配套生产，而专业配套厂通常只是来图加工，研发能力不强，因此我国燃烧设备的技术水平长期停滞不前，成为困扰我囝工业锅炉热效率水平提高的主要瓶颈之一。
2.5工业锅炉使用单位在锅炉选型和使用中存在误区
锅炉热效率通常不是使用单位选购锅炉产品时考虑的首要因素，而价格往往是使用单位选用锅炉的决定因素。由于使用单位对工业锅炉的性能不熟悉，也不重视，或者选购时容量裕度太大，造成选用不当和运行时大马拉小车的现象。此外大多数使用单位对锅炉的使用管理不重视，把司炉视作低技能岗位，不注重对运行人员的培训和考核。
3 目前在用工业锅炉实施节能改造使用的主要技术、产品及效果分析
近几年，在广大锅炉科技人员和节能工作者的努力下，工业锅炉在节能新技术、新产品开发使用方面取得了一些成果，但由于缺乏必要的政策支持，总体推广力度不大。目前在工业锅炉节能改造中使用的主要节能技术和产品以及使用效果简述如下。
3.1冷凝式余热回收技术
传统锅炉的排炯温度一般在160—250℃，烟气中的水蒸气仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。众所周知，锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得，未考虑燃料高位发热值中汽化潜热的热损失。传统油气锅炉热效率一般只能达到87%一91%，如采用冷凝式余热回收技术改造锅炉，锅炉排烟温度可降低到50～70℃，通过回收烟气中的显热和水蒸气的凝结潜热，可以提高热效率5一10个百分点。
3.2层燃锅炉燃烧系统改造
(1)分层燃烧技术应用。我国的层燃锅炉基本上燃用原煤，斗式给煤装置只能使块、末煤混合堆实在炉排上，阻碍炉排通风，影响燃烧。把斗式给煤改造成分层给煤，利用重力筛选将原煤中块、末自下而上松散地分布在炉排上，有利于炉排通风，改善燃烧状况，提高煤的燃烧效率，减少炉渣含碳量。节能效果视改前炉况而异，炉况越差，效果越好，据有关材料介绍一般可提高效率3—5个百分点。该项改造投资少，见效快，投资回收也很快。
(2)改进炉拱布置。锅炉炉拱的主要作用是强化燃料的着火、燃烧和燃尽，炉拱是按设计煤种设计的，拱型结构对煤种是否适应，对锅炉燃烧好坏起到关键作用。目前在用锅炉的绝大部分炉拱都是按Ⅱ 类烟煤设计的，由于实际运行工况与设计的差异，直接影响了锅炉的效率，甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种。改变炉拱的形状与尺寸，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。
(3)改造燃烧设备。层燃工业锅炉燃烧设备普遍存在布风不均、漏风严重的问题，对组织燃烧、调节锅炉出力非常不利。通过对不合理的调节件结构、配风装置进行改造，妥善处理炉排风室之间的串风问题，改善布风不均现象;同时，在链条炉排销轴两端加装带翼(或挡板)的边炉排，减少纵向串风，以及改进侧密封结构，减少炉排与侧墙间漏风，达到降低锅炉过量送风的目的，提高锅炉的热效率。
(4)层燃燃烧方式改造成循环流化床燃烧方式。循环流化床燃烧方式具有煤种适应性强，燃烧效率高，负荷调节比宽的优点;此外因可以使用石灰石粉在炉内脱硫。并能把燃烧温度控制在800～950 ℃，这样，不但可以大大减少燃煤锅炉酸性气体 SO：、NO，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，据有关材料介绍，效率可提高IO～15个百分点，但它的改造投资较高，约为购置新炉费用的70%一1，而且会大幅提高电能消耗，所以要慎重决策。
3.3层燃锅炉控制系统及辅机节能改造
(1)由于燃烧特性的原因，层燃锅炉的自动控制长期以来一直处于比较初级的状态。对层燃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，使锅炉处在良好的运行状态，从而提高锅炉热效率，一般可提高2—3个百分点。
(2)层燃锅炉的主要辅机(给水泵、鼓风机和引风机)的运行参数与锅炉的热效率和耗能量直接相关，用适当的变频调速技术，按照锅炉的负荷需要调节给水量和鼓、引风量，维持锅炉在最佳状况运行，一方面可以节约锅炉燃煤，另一方面又可以节约水泵和风机的耗电，节电率一般可达30%一 40%p1，节能效果较好。
3.4在供热系统中使用蒸汽蓄热器
燃煤工业锅炉在低负荷或变负荷下运行，因无法保持运行工况稳定，导致锅炉热效率明显下降。由于采用蒸汽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，使锅炉一直以稳定负荷状况工作，从而提高运行热效率。据上海地区试验情况介绍，在供热系统采用蓄热器的情况下，锅炉热效率可提高4～5个百分点，且对系统也有益。
3.5其他节能技术
(1)安装自动控制排污节能装置，以降低排污热损失。
(2)通过回收生产用能设备形成的冷凝水作为锅炉给水，提高热能的利用率，减少能源浪费。
(3)完善炉墙保温及管道保温，根据实践经验，做好保温可提高锅炉热效率1.5—2个百分点。
4我国在用工业锅炉实际运行水平很低。有巨大的节能潜力
目前我国在用燃煤工业锅炉的平均运行效率偏低，仅为65%左右，与设计效率相差10—15个百分点，与先进国家同类锅炉相差15～20个百分点H J，可见节能潜力巨大。需要指出的是，前述平均运行效率是锅炉在工况相对稳定连续运行条件下测试取得的结果，还不是锅炉真正意义上的实际运行效率。绝大多数锅炉在使用过程中，运行负荷、运行参数、燃用煤种是经常变动的，且运行人员的技术水平参差不齐;加上锅炉自控水平较低，普遍存在停停烧烧的现象，导致相当数量的焦炭因炉膛温度经常出现低于900℃的情况而不能再燃被白白浪费。因此，锅炉实际运行效率要比实测效率低，有些锅炉可能低很多。
2008年底，我国在用工业锅炉超过57万台，年耗煤约4亿吨标准煤。如能采取有效对策和措施，将工业锅炉运行效率水平从平均65%提高到75%，那么，年节能量可达5000多万吨标准煤，节能减排意义十分重大。
5工业锅炉节能减排建议对策
影响我国工业锅炉节能减排工作开展的冈素归纳起来主要有政策、法规、标准，监督管理，燃料供应，以及产品技术和使用管理等方面，对此我们应有足够的认识。要进一步推进工业锅炉的节能减排工作，必须采取系统工程的方法，综合工业锅炉的现状和未来技术发展以及我国目前经济和社会发展所能够承受的能力来逐步实施。政府、生产制造企业、科研单位、节能服务机构及使用单位等在工业锅炉节能减排工作中处在不同的地位和环节，要结合实际充分发挥好各自的作用。
5.1政府应总揽全局为工业锅炉节能减排立法、建制，引导、规范市场
5.1.1 建立完善的工业锅炉节能减排政策、法规、标准体系和有效的监督管理机构
从锅炉设计制造、市场准入、安装、使用管理、验收、改造、淘汰，以及节能监测机构管理、节能监测的组织实施、节能监测结果处理等方面提出切实可行的要求，制定、完善相应的法规制度，同时尽快完成引领技术进步的相关技术标准的制修订工作。
从国家到地方，建立、健全相应的工业锅炉节能监督管理机构和检测机构。对于节能监督管理机构，在现有职责的基础上进一步明确、强化工业锅炉节能监管职能，对于新建节能监测机构，可以充分利用现有的检测资源进行优化重组，与此同时，把工业锅炉技术审查工作纳入到管理机构的管理职能中去。
5.1.2加强监督管理，完善节能奖励措施，加大处罚和责任追究力度
尽管国家对节能减排越来越重视，但各地的节能监管力度尚囿于种种原因不能深化，用户对节能工作的重视程度一定程度上仍让位于经济发展。因此，必须提高节能监督管理机构的执行力，进一步强化节能监管工作，加大处罚和责任追究力度，使工业锅炉的节能工作成为广大用户的自觉行动。
另外，在工业锅炉节能减排工作中应充分利用市场的作用，建立良好的节能减排市场机制，加大公共财政对工业锅炉节能工作的支持力度。除增加节能工作拨款外，争取国外援助资金对工业锅炉节能工作或有关节能项目的支持，完善国家有关涉及工业锅炉及其节能工作的减免税政策，鼓励高效工业锅炉的研发、生产和节能技术的推广，调动锅炉制造企业、用户以及社会其他相关组织推动节能工作的积极性。
5.1.3改进燃料供应方式，使燃煤品质尽可能满足工业锅炉使用要求
燃煤工业锅炉是按照给定的标准煤种设计的，只有在燃用与设计煤种性能相近的燃煤时，锅炉才能达到设计的各项指标。而我国的燃煤供应几乎没有任何约束性规范和标准，完全由市场调节，提供给工业锅炉使用的燃煤，其粒度、热值、灰分、水分经常发生变化，造成锅炉出力不足，燃烧不完全，污染严重。因此，必须改变工业锅炉燃煤供应状况，参照国际上工业锅炉的用煤要求，结合我国工业锅炉用煤标准来优化工业锅炉燃煤质量。这项工作只有政府推动才能得到落实。
5.2锅炉制造企业、科研单位和节能服务机构应成为节能减排发挥有力的支撑作用
制造企业应向社会提供技术先进、性能合格 (符合国家有关标准要求)的产品;科研单位要组织力量对节能关键技术和共性技术进行研究，突破瓶颈，形成核心技术，加快成果转化;节能服务机构的主要任务是大力推广成熟的节能技术和节能产品。随着节能减排要求的提高，燃料供应结构的不断调整和再生能源的利用力度加大，需对现有的产品及技术进行改进、完善、提高，同时还必须开发新的技术和产品以适应节能减排工作的新要求。为此应重点做好以下各方面工作。
5.2.1 改进燃烧设备结构，提高链条炉排锅炉控制技术水平
链条炉排燃煤工业锅炉作为我国的主要炉型。量大面广，做好链条炉排燃烧设备结构改进和技术水平提高工作，对提高燃煤工业锅炉的运行效率将有举足轻重的作用。开展这方面研究，重点要解决漏煤较多、密封不严、布风不合理、调节不顺等问题。燃煤工业锅炉的控制技术水平对运行效率影响很大，这已成为进一步提高燃煤工业锅炉运行水平的一个瓶颈，因此应加大燃煤工业锅炉控制技术研究及产品开发。通过实现对蒸汽压力、炉膛压力、高低水位，以及对给煤、供水、鼓引风机挡板(或变频)调节的闭环控制，使锅炉真正能根据负荷变化进行自动控制运行。
5.2.2开展煤的气化技术在燃煤工业锅炉上的应用研究
目前我国在用燃煤工业锅炉中容量≤l∥h的锅炉台数占很大比例，涉及面广，但效率低(50%左右)。国内大多采用双层炉排等燃烧技术，如操作不当，就变成单纯的手工燃烧，效率更低，排尘浓度增加。据了解，英国、德国、匈牙利也有不少小容量燃煤锅炉，但采用在炉膛内将煤转化成煤气供锅炉燃烧的方式运行，既提高效率，又减少环境污染。国内开展煤气化燃烧技术在工业锅炉的应用研究并优先用于小容量锅炉，将会对此类锅炉的节能和发展起到保证和推动作用。 ——论文作者：何心良
文章名称：我国工业锅炉使用现状与节能减排对策探讨
