工業(yè)燃煤鍋爐運行現(xiàn)狀及節(jié)能改造研究

邱 欣

（廣東省潮州市特種設(shè)備檢驗所，廣東 潮州 521000）

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，工業(yè)化進入了高速發(fā)展的時期。因此，工業(yè)的發(fā)展對能源的需求量急劇增加，經(jīng)濟發(fā)展與能源相對不足的矛盾也日趨尖銳。工業(yè)燃煤鍋爐是高耗能特種設(shè)備，據(jù)工業(yè)普查統(tǒng)計，工業(yè)燃煤鍋爐年耗煤炭占煤炭總產(chǎn)量的四分之一左右，且在用工業(yè)燃煤鍋爐多為使用年限較長的老舊鍋爐，效率低、安全隱患多、污染重，工業(yè)燃煤鍋爐的實際運行熱效率僅為60%～65%，與設(shè)計效率有較大差距。由此看來，工業(yè)燃煤鍋爐的節(jié)能潛力巨大，因此，進行節(jié)能改造勢在必行。

1 概況

某工業(yè)燃煤鍋爐，型號為SZL7－1.0/95/70－AⅡ熱水采暖鍋爐，屬于雙鍋筒縱置式鏈條爐排熱水鍋爐，結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要參數(shù)如表1所示。

按此參數(shù)進行設(shè)計計算的鍋爐熱效率η=81.47%，燃煤消耗量B=1462kg/h（燃煤低位發(fā)熱值22175kJ/kg，下同）。與常規(guī)設(shè)定值相差很大，按此溫度計算出的鍋爐實際熱效率η=79.39%，燃煤消耗量B=1500kg/h，熱效率低于理論計算值2.08個百分點，不但達不到理論設(shè)計值，而且也達不到TSGG0002－2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》規(guī)定的81%的限定值。在鍋爐實際使用過程中，由于進入爐膛的冷空氣溫度低，導致爐膛溫度偏低，燃燒效果不佳，鍋爐無法正常使用。

圖1 熱水采暖鍋爐結(jié)構(gòu)圖

表1 熱水采暖鍋爐參數(shù)表

2 改造方案

2.1 方案確定

2 010年，我國各省市特種設(shè)備檢測行業(yè)對我國現(xiàn)有層燃鍋爐運行熱效率在全國范圍內(nèi)進行全面現(xiàn)場測試，測試結(jié)果表明:工業(yè)鍋爐主要熱損失為排煙和固體未完全燃燒熱損失，其中排煙溫度在85.21℃～289.5℃間變動，固體完全燃燒熱損失在3.32%～29.69%間變動，因此排煙熱損失和固體未完全燃燒熱損失節(jié)能潛力巨大。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，筆者有針對性地提出采取從提高冷空氣溫度入手，利用鍋爐尾部煙氣的熱量加熱燃料燃燒所需空氣以提高鍋爐效率的方案，即在省煤器下部加裝空氣預熱器來提高進入爐排下方冷空氣溫度的方法解決存在的問題。這樣即不用變動鍋爐本體結(jié)構(gòu)來增加受熱面，又不會由于對本體改動產(chǎn)生成本大幅提高，生產(chǎn)周期長，設(shè)計存在不確定性等問題。經(jīng)多方研究、計算論證，認為方案可行。

2.2 空氣預熱器的原理和結(jié)構(gòu)

空氣預熱器是利用煙氣余熱提高進入爐膛的空氣溫度的設(shè)備，其工作原理是:受熱面一側(cè)通過煙氣，另一側(cè)通過空氣，進行熱交熱，使空氣加熱提高溫度；煙氣排煙溫度下降，提高煙氣余熱的利用程度。

2.3 空氣預熱器起到的作用

（1）改善并強化燃燒當經(jīng)過預熱器后的熱空氣進入爐內(nèi)后，加速了燃料的干燥、著火和燃燒過程，保證爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒，起到改善、強化燃燒的作用。

圖2 空氣預熱器的結(jié)構(gòu)及布置

（2）強化傳熱由于爐內(nèi)燃燒得到改善和強化，加上進入爐內(nèi)的熱風溫度提高，爐內(nèi)平均溫度水平也有提高，從而可強化爐內(nèi)輻射傳熱。

（3）減小爐內(nèi)損失，降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率。由于爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定，輻射熱交換的強化，可以降低化學不完全燃燒損失；另一方面，空氣預熱器利用煙氣余熱，進一步降低了排煙損失，因此提高了鍋爐熱效率。根據(jù)經(jīng)驗，當空氣在預熱器中溫度升高1.5℃時，排煙溫度可降低1℃。在鍋爐煙道中安裝空氣預熱器后，如果能將空氣預熱50℃～60℃，就可以降低排煙溫度30℃～40℃，可將鍋爐熱效率提高2%～3%，可節(jié)約燃料3%～4%。

（4）熱空氣可以作為燃料的干燥劑。對于層燃爐，有熱空氣，可以使用水分和灰分較高的燃料。

2.4 空氣預熱器的結(jié)構(gòu)及布置方案

空氣預熱器有板式、回旋和管式空氣預熱器三種。本方案采用板式空氣預熱器，具體布置見圖2所示。

因原設(shè)計省煤器下煙室主要作用是支撐省煤器，同時集灰、清灰。內(nèi)部空間 尺 寸 :1430mm×1200mm×1300mm，可將省煤器下煙室采用加裝板片的方式改造為板片式空氣預熱器。經(jīng)計算可布置66.8m2受熱面?？諝忸A熱器用3mm的鋼板制成，將鋼板焊制成長方形的盒子，將若干盒子拼成一組。煙氣由上向下流動，經(jīng)盒子外側(cè)，空氣則橫向流過盒子的內(nèi)側(cè)與煙氣相交，使煙氣與空氣形成逆向流動。具體是，從鼓風機出來的冷空氣先進入省煤器下煙室，經(jīng)省煤器出口151℃的煙氣加熱后，其溫度由－18℃提高至34.9℃，再由鍋爐兩側(cè)左右風道進入爐排下部。在4個指標上都有較高的權(quán)重值。另外該方案對于其它指標的權(quán)重發(fā)生變化時，也不是很敏感。

表2 三種工況熱力計算主要數(shù)據(jù)

2.5 改造效果

此方案沒有對鍋爐原有結(jié)構(gòu)改動，只在省煤器下煙室焊接一定數(shù)量的鋼板，并在兩側(cè)增加風道即可，工藝簡單、費用低廉。按此方案處理，經(jīng)熱力計算，鍋爐實際熱效率為81.94%，燃煤消耗量B=1454kg/h，達到并超過原設(shè)計值?，F(xiàn)將三種工況熱力計算如表2所示。

結(jié)語

能源是人們生產(chǎn)和生活賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，因此，我們應該著眼于未來，積極響應國家的節(jié)能減排工作，加大對工業(yè)燃煤鍋爐節(jié)能改造的重視力度。實踐證明，在本案中鍋爐經(jīng)過節(jié)能改造后，在實際運行中，鍋爐不但運行正常，而且與熱力計算的數(shù)據(jù)比較吻合，取得了良好的使用效果和經(jīng)濟效果，達到鍋爐低耗高效的節(jié)能目的。

[1]張海英，劉國華，曾斌.中小型工業(yè)鍋爐節(jié)能改造技術(shù)淺談[J].硅谷.2009（05）.

[2]霍坤義，張昌豪，黃轉(zhuǎn)霞.燃煤鍋爐節(jié)能改造技術(shù)措施[J].河南科技.2009（02）.