1、燃煤锅炉的节能改造【摘要】针对当前锅炉运行热效率低的情况，要加强锅炉节能改造。本文以热水锅炉和链条炉排为例，对其节能改造进行介绍，以供参考。 【关键词】热水锅炉；链条炉排；节能；改造 中图分类号： TK22 文献标识码： A 一、前言 工业锅炉是重要的热能转换设备，在生产中广泛应用。当前能源日益紧张，节能减排已经成为趋势，工业锅炉不合理的使用会造成大量成本的增加，因此，加强锅炉节能改造是必要的。 二、锅炉运行热效率低的原因分析 1、过量空气系数和漏风 锅炉在引燃和工作的过程中,由于封闭的原因,存在漏风的现象,致使煤层中的风量不均,并引起在炉腔内的风力出现偏离合理数值的现象,这些情况,都会导致空
2、气进入锅炉造成风量系数过大,降低了锅炉热效率。引起锅炉风量不均的主要原因是:锅炉的密封结构不良;炉膛、烟道等处存在不严密的缝隙;分室送风的各风室之间互相窜风;炉排各风室的进风挡板的调节性能不良;炉排上侧的横向煤层的厚度不均匀。怎么才能提高锅炉热效率呢？解决措施是,首先要避免燃烧的进风量过大,还要注意对改进炉排的密封和配风结构。同时,在锅炉燃烧过程中还要注意减少烟道、炉门和放灰门等处的漏风,避免因风过大过多降低煤的充分燃烧。在停炉检修的过程中,要对漏风处进行排查,发现漏风及时堵漏。 2、炉拱 燃煤锅炉在燃烧过程中,对于燃煤会出现燃烧不充分的问题,煤灰里出现含碳量高的炉渣,或者锅炉燃烧的适应性差等
3、问题,这些都是因为锅炉的设计理念和结构对燃煤和煤含水量的适应性差所致。我国一直沿用反射的理念,来进行前拱设计,这种设计存在一定的缺陷。前拱耐火材料对于辐射的热量只能发生漫射,将前拱做成抛物面不会发挥设计的作用。由于后拱和前拱之间,在二者的配合上出现不协调的情况下,造成富氧过早被流出炉膛，在炉内停留时间太短，可燃气体没有完全燃烧，造成热能损失。还有一个问题,后拱区的炉温和残碳,这两种物质的燃尽率都不高,着火不顺利,也使锅炉热效率降低和出力不足。 3、炉排配风 在锅炉的燃烧过程中,锅炉末端的两个风室的风量,进风量在一般的情况下,是大于燃烧所需要的风量。致使锅炉的空气系数较大,解决此类问题,需要从锅
4、炉的结构和风门的调整来着手。横向配风的风量比较均匀,有时横向的风量也有不均匀的情况,不能达到最佳的燃烧状态,严重时有黑火的出现,此时,需要频繁的拨火。 三、热水锅炉的节能改造 1、给煤装置改造 锅炉原有的斗式给煤装置，使得块、末煤混合堆实在炉排上，阻碍锅炉进风，影响燃烧。将斗式给煤改造成分层给煤，即使用重力筛选将原煤中块、末自下而上松散地分布在炉排上，煤颗粒之间的间隙得到保留，减少煤层的通风阻力，保证煤层的透气性,有利于进风，增大燃烧强度，有效降低化学未完全燃烧热损失和机械未完全燃烧热损失，提高锅炉对煤种的适应性。分层给煤技术可以有效解决原始煤层密实导致炉排上出现火口和燃烧不均匀的现象，避免局
5、部温度过高而出现烧毁炉排等故障的发生。 2、锅炉本体改造 某热水锅炉设计出力 14.0MW，回收参数为 115/70，由于设计、老化原因，当前锅炉最大出力为 7.8MW,仅为额定的 56%，锅炉效率只有52%，需要进行改造。 （1）锅炉外墙保温改造 锅炉外表面温度范围为 73-92，高于标准要求的 50，特别是两侧炉墙人孔上方保温材料破损，炉体表面温度最高达 216，重新进行外墙保温。 （2）风室结构改造 空气是保证燃烧不可缺少的物质，空气供应是否充足和合理对锅炉的安全、经济性和出力都有很大的影响。其中，对链条炉沿炉排长度和宽度应有不同的配风要求。煤炭在炉排上依次发生干燥、着火、燃烧、燃尽各阶
6、段，燃烧是沿着炉排长度方向分阶段、分区进行的，所以应根据各分区燃烧情况，采取分段供风，合理分配供风量。因此，沿炉排长度方向上的配风必须分仓、分区调节，以使炉前着火区和炉后燃烬区的风量要少，中间燃烧旺盛区的风量要大。该锅炉有 7 个风室，单用小风门调节，各个风室之间必须严密不漏，以防短路而失去调节作用。沿炉排宽度方向上的合理配风方法是均匀配风，以使燃烧均匀，防止出现火口等不正常燃烧现象。改进的措施主要是从风室的结构上着手，采用双面进风、采用等压风室等，尽量使水平风速保持不变，通过对锅炉的合理配风，使整个炉排面上均匀燃烧。 合理的供风配比可以有效减小过量空气系数，降低排烟热损失 Q2，而 Q2 在
7、总的热损失中占的比重最大。据统计，过量空气系数每增加0.15，Q2 就增加一个百分点。各分段供风量的比例关系，需要根据煤质好坏、炉排上煤层厚度、烟气含氧量、CO 含量、负荷大小等因素确定，所以不同负荷和不同燃烧情况下的供风配比需要根据长时间的实际操作经验进行总结，形成一整套数据,并最终用于指导操作上,提高锅炉燃烧效率。 3、冷凝水回收利用 冷凝水是锅炉优质的补水，在管道和设备没有腐蚀的情况下，可直接提供给锅炉使用。通过生产工艺发现锅炉产生的蒸汽是间接加热物料的，冷凝后的凝结水可以回收利用作为锅炉的补给水。结合蒸汽管路的走向，经分析和设计计算，制定最佳的冷凝水管网回收系统。 4、烟气余热利用 锅
8、炉的排烟温度为 237，远高于标准的要求，可以通过改造降低排烟热损失。通过理论计算、校核、分析后，在这次改造中根据锅炉的实际情况采用空气预热器进一步降低锅炉的排烟温度，强化燃烧和传热，减少排烟热损失。通常每降低排烟温度 20，可提高锅炉热效率 1%。 5、水处理系统改造 锅炉排污率的大小与给水品质息息相关。给水品质差，排污率越大，锅炉损失的有效利用热量就越多，同时还造成大量水资源的浪费。水质不好，锅炉运行一段时间后，锅炉受热面上会形成一层水垢。结垢会极大降低传热能力，使排烟温度升高，增加燃料消耗；水垢还会影响水循环的正常进行，造成管子过热甚至爆管，危害锅炉的安全运行。因此，做好水处理工作尤为重
9、要。在这次改造中首先是对锅炉补给水水源的改造，杜绝采用河水直接作为锅炉的补给水源；其次是水处理人员要定期更换钠离子交换软水设备中的交换树脂，保证水处理设备的正常运行。司炉人员必须加强对水质的日常化验，及时清除水垢，以减少能源浪费，保障锅炉安全经济运行。 图 1 热水锅炉结构图 四、链条炉排节能改造 1、湍流循环燃炉芯板技术方案 在炉膛内的两侧,通过纵向安装带有气孔的炉芯板,这样可以造成炉膛内横向烟气组织结构。并且从引风机出口处安装烟气管道,烟气管道要安装到锅炉炉芯板的下面,安装以后可以使之形成一个封闭式烟气循环的结构。锅炉的排烟经过安装的烟气管道以后,再经过炉芯板,然后进入锅炉内部的燃烧室,使
10、炉排上燃烧的火焰产生湍流扰动现象，使燃烧能充分的进行。进行二次循环的烟气射流,在燃烧过程中,能不断的卷吸火焰上方的可燃性气体,使气体燃烧充分,火焰前沿被烟气射流脉动撕碎,使前沿火焰燃烧范围更大更宽,在燃烧反应过程中,由于充分燃烧得到加强的烟流,比层流燃烧强度增大几倍甚至几十倍的燃烧强度,所有的燃烧物质通过燃烧的反应区时就能完全燃烧,使燃烧物充分燃烧,不损失热能。专用炉芯板采用的是专用耐火材料加工制成。在安装时可按照锅炉的施工标准,对锅炉进行改造。在焊接钢管的管道上方增设专用阀门。 图 2 链条炉排结构图 2、锅炉燃烧自动监测控制技术方案 （1）锅炉燃烧系统调节 锅炉燃烧系统调节的主要任务,是给
11、不断循环的水加温和保持住水温,在燃烧的过程中,保证锅炉的安全运行。保证经济燃烧也是热水锅炉节能降耗的关键。在煤的燃烧过程中,保持合适的进煤量以及进风量,掌握好之间的配比问题,就可以实现最高的燃烧效率,实现经济燃烧。在煅烧过程中产生煅烧不充分时,可能是由于空气量不足,产生 CO,这样会造成环境的污染，也会对节能减排产生负面的影响。相反,如果空气量过多,会导致二方面问题,一是炉膛温度降低,二是烟气换热损失增加。目前在我国,受检测手段和检测设备的限制,对于进煤量和进风量无法准确获得检测数据,给整个风煤比的自动化操作带来一定的难度。在锅炉煅烧过程中,煤质的变化也会造成风煤比值的漂移,针对这种情况,采取
12、加入了自寻优控制方案。在初投运时,可以根据经验和试验,初步设定调风煤比的给定值,等待系统投入自动并稳定以后,并且定时启动自寻优功能,并且,根据炉膛温度的不断变化,以及烟气含氧量的变化,自动微调风煤比到最佳或次最佳状态,并且达到经济燃烧。 （2）根据所需热量调节锅炉燃烧系统 根据上面内容所述,锅炉燃烧状态处于环境温度没有变化的理想状态,这时,所需要克服的干扰仅限制在风量的变化以及煤质的变化,和风的温度变化以及锅炉负荷小的变化。因此,冬季供暖时期,锅炉的室外环境温度的差别非常在,并且在不确定的年份,初冷期和深冷期的室外环境温差有时能达到 20,也有一情况下,在 24 小时以内的温差就可以达到 10
13、左右。这样,针对锅炉的供暖条件,提出了必须按照不同的环境温度,为住户供应不同的热量,并且在 24 小时之内还要根据不同的时间段来提供不同的热量。 锅炉的供水热量公式:Q=K(t-t) 上述式子里:Q(热量);q(水流量);K(系数); t (供水温度); t (回水温度)通过上述式子可知:供热的热量=系数(供水温度-回水温度)如果将锅炉的出水温度值,设定的数值与室外温度以及热量(负荷)的变化相互联系起来时,以出水的温度作为调节的信号,来构成回水的调节,调节输出控制炉排转速以及自动鼓风的风量,即实现了锅炉在燃烧过程中改变燃煤量和风煤比,并能还能使锅炉的参数随之改变,使对出水温度的控制达到设定值的要求。 结束语 锅炉是生产生活常见的一种设备，对于锅炉的节能改造，能够提高运行效率，降低污染，实现环境、经济双赢。 参考文献 1周浩康.工业锅炉节能的途径和方法J.科技传播,2012 2王松岩浅谈工业锅炉系统的节能降耗J.价值工程.2010
