工业锅炉的节能措施

[摘 要]本文阐述我国锅炉使用现状及问题,提出改进措施,介绍部分节能控制系统.

[关 键 词]锅炉；现状及使用问题；节能措施；控制技术

1.我国锅炉使用现状和存在问题

1.1现状：

目前,全国在用工业锅炉保有量50多万台,约180万蒸t／h.燃煤锅炉约48万台,占工大气污染防治重点城市中约有燃煤工业锅炉24万台,90万蒸t／h,均占全国的1／2.工业锅炉主要用于工厂动力、建筑采暖等领域,每年耗原煤约4亿t.

1.2存在问题：

1.2.1人员管理不到位.据测试,在炉型、煤种、用汽等条件相同情况下,由于操作水平的差异可使工业锅炉运行效率相差3-10个百分点,这种情况目前在中小型企业表现得尤为突出.然而由于传统观念的限制,人们普遍对司炉工存在不重视的观念,认为该岗位不重要,不需要具备专业知识和技术水平,而在比较重视一点的单位,虽然安排了具有专业知识的人员,但也只是在管理层工作,没有直接参与到锅炉的具体操作中.操作人员技术水平不高对锅炉的节能就产生了直接影响.

1.2.2单台锅炉容量小,设备陈旧老化.由于锅炉容量小,生产厂家混杂,产品质量参差齐；锅炉平均负荷不到65％,普遍存在“大马拉小车”的现象.

1.2.3锅炉自动控制水平低,燃烧设备和辅机质量差、鼓引风机不配套.在用工业锅炉普遍未配置运行检测仪表,操作人员在调整锅炉燃烧工况或负荷变化时,由于无法掌握具体数据,不能及时根据负荷变化调整锅炉运行工况,锅炉、电机的运行效率受到了限制,造成了浪费.

1.2.4水质达不到标准要求、结水垢严重.水质的好坏,直接影响到锅炉的安全和经济运行进入锅炉的原水若不经处理,就会在锅炉内部结生水垢并产生腐蚀.有资料表明,锅炉水垢每生长1mm,就要增加能源消耗3％-4％.以一台蒸发量为6t／h的锅炉为例来计算,通常情况下1h要消耗1t标准煤,若该锅炉的平均水垢为2m,每小时就要多消耗标煤200k9左右.依据GB1576-2008《工业锅炉水质》标准的规定,在用工业锅炉均应安装水处理设备或锅内加药装置,但实际上仍有很大一部分工业锅炉水质严重超标.

1.2.5使用煤种与设计煤种不匹配、质量不稳定.工业锅炉的燃煤供应以未经洗选加工的原煤为主,其颗粒度、热值、灰分等均无法保证.燃烧设备与燃料特性不适应,当煤种发生变化时,其燃烧工况相应也发生变化,且燃烧时工况也相应变差.

1.2.6受热面积灰、炉膛结焦.工业锅炉采用的燃料品质参差不齐,粘结性物质增多,锅炉受热面结焦、积灰严重.目前清除锅炉结焦、积灰的主要方法为机械方法和化学方法,但由于结焦、积灰成分的不同及各锅炉结构的差异,清除效果不明显.

1.2.7污染控制设施简陋,排污不科学.多数锅炉未安装或未运行脱硫装置,污染排放严重,使锅炉成为我国大气环境污染的主要排放源之一.将大量废水不经处理直接排放,不仅浪费了水资源,而且对环境产生严重影响.

2.工业锅炉的节能降耗措施

2.1提高控制系统自动化程度.目前我国工业锅炉的自动化程度较低,有一些简单的水位报警、超压报警装置等,也仅仅是为了保证锅炉的安全运行.就是这些基本的功能在一些中小型的工业锅炉上甚至都不存在.“看天烧火”、“凭经验烧炉”一度成为司炉人员调节燃煤锅炉燃烧工况的法宝,这无疑对锅炉运行效率产生了很大的影响,增加了能耗.提高锅炉自动化控制除了在微机监控系统中完成常规仪表功能外,还可以通过微机自动跟踪室外温度的变化,调节运行负荷、燃烧系统及风煤比、维持炉膛负压值、调节给水系统,使锅炉始终在最佳工况下安全、经济地运行.

2.2安装节能器.在锅炉的油泵与燃油室或者油咀之间安装节能器,并且要保证环境温度在三百六十摄氏度以下.通过节能器处理,改变碳氢化合物的分子结构,增大分子间距离,降低燃料的粘度,进而实现燃料油的雾化,并极大的提高其细化程度,在低氧状况下,被喷到燃烧室内的燃料油会更加充分的进行燃烧,保证设备的鼓风量相应降低百分之十五到百分之二十左右,可以有效的避免热量在烟道的损失,使烟道的温度也降低大概五到十摄氏度.节能处理之后,会极大的提高燃烧的效率,节油量大致可以达到百分之四点八到百分之六点一,并且没有黑烟现象,火焰也更加明艳,炉膛变得耀眼明透；燃烧机油咀的现象被彻底消除,并能有效的防止再次结焦；设备在燃烧过程中排放的废气中的一氧化碳、碳氢化合物以及氧化氮等有害成分大大降低,从而使废气对空气的严重污染也得到很大程度的缓解,此外,废气中的含尘量也能降低百分之三十到百分之四十,从而达到节能的目的.

2.3炉拱与煤种相适应提高燃烧效率.锅炉的炉拱是按设计煤种配置的,有不少锅炉使用的煤种与设计煤种不一致,导致燃烧状况不佳,直接影响锅炉的热效率,甚至影响锅炉出力.不同的煤种对链条炉的影响是不同的.链条炉排锅炉适用于挥发份l5％以上,热值大于4500kcal／kg、灰熔点高于l260℃、粘结性弱的烟煤.可以选择设计煤种也可以按照实际使用的煤种,适当改变炉拱的形状与位置,可以改善燃烧状况,提高燃烧效率,减少燃煤消耗,目前已有适用多种煤种的炉拱配置技术.

3.锅炉节能控制系统

锅炉燃烧自动控制系统设计

3.1鼓风量控制锅炉燃烧控制系统具有多变量输入输出、惯性大,滞后时间长等特点.锅炉燃烧系统的安全经济性能是节能设计关键问题之一.在整个燃烧过程中调节鼓风量和给煤量的配比是确保锅炉运行在最佳燃烧状态的前提.考虑到燃烧充分的情况下鼓风量的大小将比较直接地反映在锅炉的蒸气压力,且给煤量发生变化时炉膛温度与鼓风量有一极值关系等特点,可以建立锅炉鼓风量与给煤量最佳比例关系计算机控制模型,为高效燃烧提供理论依据.采用神经网络技术,利用其任意函数逼近功能获得近似的映射关系的优点来建立给煤量与鼓风量之间的关系模型.

3.2炉膛负压控制

炉膛负压是反映燃烧工况稳定与否的重要参数,是运行中要控制和监视的重要指标之一.炉内燃烧工况一旦发生变化,炉膛负压随即发生相应变化.当锅炉的燃烧系统发生故障或异常时,将先在炉膛负压上反映出来,因此,监视和控制炉膛负压对于保证炉内燃烧工况的稳定有极其重要的意义.在锅炉燃烧控制系统中可以通过变频器调速系统调节引风量来控制炉膛负压.但由于锅炉燃烧控制系统具有有一定的滞后性,为避免鼓风变化而引起炉膛负压的波动,在设计炉膛负压控制时应采用前馈PID控制器.将鼓风信号作为前馈信号对引风机进行超前调节,确保负压控制在设定值.

3.3汽包锅炉水位控制锅炉汽包水位是影响锅炉安全运行的又一重要参数.汽包水位过低,会破坏水循环,水冷壁管容易破裂,严重时会造成干锅,产生爆炸.水位过高,会破坏汽水分离装置的正常工作,蒸气携带的水分会增加,从而蒸气的品质恶化,而且还容易造成过热器积盐垢,使管子过热损坏.而且当汽包压力突降或汽包压力突升时还会形成虚检测水位.汽包水位控制系统的关键是保证进出水之间的平衡,以提高锅炉的蒸发效率,保证生产安全.

3.4锅炉燃烧节能技术.在保证完全燃烧前提下的低空气系数燃烧技术；充分利用排烟余热预热燃烧用空气和燃料的技术；富氧燃烧技术等.实现低空气系数燃烧的方法有手动调节、用比例调节型烧嘴控制、在烧嘴前的燃料和空气管路上分别装有流量检测和流量调节装置、空气预热的空气系数控制系统、微机控制系统等.