工業(yè)鍋爐作為企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的動(dòng)力供應(yīng)設(shè)備之一，是主要的耗能設(shè)備。對(duì)鍋爐來(lái)講它的節(jié)能降耗對(duì)策，最重要的是鍋爐機(jī)組的直接降耗，根據(jù)影響鍋爐熱損失大小的幾個(gè)主要因素，選擇節(jié)能型鍋爐，調(diào)整和控制過(guò)量空氣系數(shù)等主要運(yùn)行參數(shù)，有針對(duì)性的降低鍋爐的機(jī)械不完全燃燒熱損失、排煙熱損失和化學(xué)不完全燃燒熱損失等三項(xiàng)主要熱損失，節(jié)約消耗燃料以提高鍋爐的熱效率。其次，盡量使鍋爐在運(yùn)行中采取有效的監(jiān)測(cè)手段，實(shí)行對(duì)鍋爐機(jī)組的單臺(tái)考核，以及企業(yè)內(nèi)部挖潛，達(dá)到節(jié)能降耗。
一、引言
能源，是工業(yè)發(fā)展的命脈，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，能源供需矛盾日趨尖銳。目前，我國(guó)使用的能源大部分是煤炭，特別是被作為工業(yè)鍋爐燃料用得更多。我公司在用的供暖鍋爐基本上是燃煤鍋爐，僅每年一個(gè)采暖期消耗煤炭在2萬(wàn)噸以上，是公司的耗能大戶。因此，大力節(jié)約能源、降低損耗是當(dāng)務(wù)之急。
二、鍋爐各項(xiàng)熱損失的構(gòu)成
燃煤鍋爐正常運(yùn)行時(shí)存在一個(gè)能效轉(zhuǎn)換問(wèn)題，它輸入的熱量不能完全轉(zhuǎn)化為有效的利用熱，產(chǎn)生一定量的熱損失，用一個(gè)平衡式表示：
從上式可以看出，熱損失有五項(xiàng)，但鍋爐散熱損失Q5、灰渣物理熱損失Q 6二項(xiàng)損失相對(duì)比較小，二者之和不到總損失的5﹪，主要的熱損失為以下三項(xiàng)：
1.機(jī)械不完全燃燒熱損失q4
用氣體燃料和液體燃料時(shí)，這部分損失不大，而采用固體燃料的鏈條鍋爐，q4損失就較大，它由灰渣不完全燃燒損失 和漏煤不完全燃燒熱損失 以及飛灰不
2.排煙熱損失q2
從鍋爐出口排放到大氣中煙氣的熱焓無(wú)法回收，它所造成的損失占鍋爐熱損失的絕大部分。其排煙熱焓如下式所示：
從簡(jiǎn)化的公式中可以看出，影響這項(xiàng)損失的主要因素有兩個(gè)，一是排煙處的過(guò)量空氣系數(shù)αpy，二是排煙溫度θpy。
3.化學(xué)不完全燃燒熱損失q3
化學(xué)不完全燃燒熱損失，是指排煙中殘留的可燃?xì)怏w如CO、H2、CH4和重氫化合物CmHm未放出其燃燒熱而造成的熱損失，而重氫化合物殘留的含量很少，因此化學(xué)不完全燃燒熱損失為：
從上式中可以看出，q3值的大小與過(guò)量空氣系數(shù)αpy有關(guān)。由于爐內(nèi)的燃料和空氣不可能混合得絕對(duì)均勻，為了避免排煙中殘留更多可燃?xì)怏w，通常爐內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)均大于1，以保證可燃?xì)怏w充分燃燒所需的空氣量。
三、鍋爐節(jié)能降耗的具體措施
我們從鍋爐的各項(xiàng)熱損失計(jì)算公式中可以看出，影響鍋爐熱損失的因素很多，它不僅與燃燒方式、爐膛結(jié)構(gòu)、爐膛熱負(fù)荷等設(shè)計(jì)因素有關(guān)，還與燃料特性、過(guò)量空氣系數(shù)、運(yùn)行情況等調(diào)整因素有關(guān)。現(xiàn)在工業(yè)鍋爐選擇的基本上是鏈條爐排鍋爐，那么我們排除設(shè)計(jì)上的因素，單純從選擇和調(diào)整方面來(lái)考慮。
1.選擇有省煤器、空氣預(yù)熱器的鍋爐
省煤器是用鍋爐給水回收鍋爐出口煙熱量的設(shè)備，它可以提高鍋爐效率4～6%;空氣預(yù)熱器是將鍋爐及省煤器排出的煙氣用燃料所需的空氣來(lái)回收熱能的設(shè)備，它能使鍋爐效率提高3～8%，鍋爐廠采用的這兩項(xiàng)措施都是減少排煙的熱損失。現(xiàn)在我們公司在用的鍋爐只有省煤器而沒(méi)有空氣預(yù)熱器，在新改造鍋爐房選購(gòu)鍋爐時(shí)要進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，適當(dāng)?shù)剡x用具有省煤器和空氣預(yù)熱器這兩種結(jié)構(gòu)的鍋爐。
在運(yùn)行方面更要利用好這些設(shè)備，直接的方法就是讓流通截面清潔、不積灰，要做好運(yùn)行保養(yǎng)，定期清理設(shè)備煙氣流通截面，保證這些設(shè)備的傳熱效果，達(dá)到很好的吸收煙氣熱量。
2.控制爐膛過(guò)量空氣系數(shù)
從熱損失公式中可以看出，過(guò)量空氣系數(shù)直接影響鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。爐膛過(guò)量空氣系數(shù)不僅影響排煙熱損失q2，而且也影響到化學(xué)和機(jī)械不完全燃燒熱損失q3和
q4。過(guò)量空氣系數(shù)增大，排煙熱損失q2增加。但過(guò)小時(shí)會(huì)增加不完全燃燒熱損失q3和 q4。因而爐膛過(guò)量空氣系數(shù)有一個(gè)最佳的范圍，可使q2+ q3
+q4為最小。一般最佳爐膛過(guò)量空氣系數(shù)推薦范圍為1.2～1.5。
對(duì)過(guò)量空氣系數(shù)的控制，體現(xiàn)在運(yùn)行操作上就是送入爐內(nèi)風(fēng)量的控制?？刂骑L(fēng)量大小的措施有兩個(gè)：一是分段風(fēng)門(mén)調(diào)整，根據(jù)煤層厚度調(diào)整各段風(fēng)門(mén)開(kāi)度，配風(fēng)方式大致上是爐排前后風(fēng)量小，而中間逐漸增大。爐排前部主要是利用少量通風(fēng)和爐內(nèi)輻射熱使燃煤迅速干燥和著火，爐排后部為火床的燃燼段，亦應(yīng)減少通風(fēng)使維持適當(dāng)?shù)幕鸫查L(zhǎng)度，并避免燃燼的床層吹洞增加過(guò)量空氣，使排煙熱損失q2增大。對(duì)揮發(fā)分高的煤種，例如鏈條爐排鍋爐正常燃用的煙煤，揮發(fā)分相對(duì)較高考慮它較易于引燃，且一旦著火即需供給充足的空氣，故供風(fēng)量最大的部位在爐排的中間偏前，該區(qū)域風(fēng)段風(fēng)門(mén)應(yīng)全開(kāi)。對(duì)揮發(fā)分低的煤種，它則著火較遲，且主要是焦炭燃燒，前半部要維持較小風(fēng)量以逐步提高燃燒溫度，故分段風(fēng)門(mén)的開(kāi)度由中間部位以后逐漸加大，甚至到后拱的部位才能開(kāi)大。一般在正常運(yùn)行時(shí)煤種變化不大，分段風(fēng)門(mén)開(kāi)度的調(diào)整幅度不應(yīng)過(guò)大，且主要調(diào)整爐排后半部的分段風(fēng)門(mén)以維持火床長(zhǎng)度，到達(dá)老鷹鐵前的燃燼段應(yīng)為發(fā)紅的熱爐渣。如果爐渣中尚有余火，機(jī)械不完全燃燒熱損失q4會(huì)增大，可開(kāi)啟最末一道風(fēng)門(mén)盡量吹燒;二是做好維護(hù)保養(yǎng)，封堵?tīng)t體各個(gè)漏點(diǎn)，減少經(jīng)爐膛及各煙道不嚴(yán)密處的漏風(fēng)量。冷風(fēng)的漏入特別是煙道的漏風(fēng)，它不但不能參與燃燒還使煙氣溫度水平降低、與受熱面的熱交換變差，更使煙氣容積增大，使排煙熱損失增加，引風(fēng)機(jī)電耗增加。如果這部分損失存在，存屬管理不善造成的不必要損失。
體現(xiàn)在檢測(cè)手段上，設(shè)置煙氣電子自動(dòng)分析儀來(lái)測(cè)定煙氣中的RO2。因?yàn)橐话沔湕l鍋爐采用的煤種基本上是煙煤，如果燃料一定，根據(jù)燃燒調(diào)整試驗(yàn)可以確定出對(duì)應(yīng)于最佳過(guò)量空氣系數(shù)下的三原子氣體RO2含量值，運(yùn)行中保持這樣的RO2就可以使鍋爐處在經(jīng)濟(jì)工況。從而達(dá)到即能保證著火穩(wěn)定、燃燒均勻、火床平整、燃燼區(qū)位置適宜和不跑火，又能使煙氣量最小。3.調(diào)整燃煤水分
在燃用外在水分不大的末煤和混煤時(shí)，需進(jìn)行燃煤水分的調(diào)整。在鏈條爐排上，當(dāng)末煤和混煤水分過(guò)小時(shí)，煤層容易吹洞，造成煤粉的大量飛揚(yáng)，會(huì)增加灰渣不完全燃燒熱損失;而水分過(guò)大會(huì)推遲引燃，形成跑紅火，并增加排煙熱損失。末煤和混煤的應(yīng)用基水分在6～8﹪時(shí)，堆積比重才能達(dá)到最小，床層疏松孔隙多通風(fēng)均勻阻力低，因此不易吹洞起堆，可以提高入爐煤的燃燼度，獲得最高的燃燒效率。
就現(xiàn)在而言，現(xiàn)在公司新購(gòu)小塊煙煤，就燃煤效果來(lái)看，燃燒提前易燃，比較多年來(lái)使用的煙煤，今年煤的揮發(fā)分更趨近于褐煤。在燃燒過(guò)程中可以根據(jù)煤質(zhì)工業(yè)分析的指導(dǎo)數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)募铀?，?duì)燃燒會(huì)有所收效。
3.分段分時(shí)差供汽節(jié)約消耗燃料
在滿足生產(chǎn)和生活的同時(shí)，減少鍋爐的燃煤量。從配汽管理方面，對(duì)于采暖供汽，動(dòng)力站內(nèi)部要摸清用熱單位熱負(fù)荷的大小，根據(jù)天氣和用熱單位工序情況，可以采取分段、分時(shí)差間斷供汽的方法，避免同時(shí)供汽造成高峰時(shí)汽量不夠平時(shí)汽量又多的局面，這樣既平衡了供汽熱負(fù)荷保證鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行，又節(jié)約了燃煤，避免高峰時(shí)開(kāi)多臺(tái)爐谷時(shí)停爐的頻繁起停爐狀況，提高鍋爐熱效率。
分段分時(shí)差就是按順序循環(huán)給用熱單位供汽，按鍋爐產(chǎn)汽量對(duì)遠(yuǎn)距離的和有預(yù)熱工序的用熱單位提前供汽，達(dá)到一定溫度后關(guān)閉或減少供汽，轉(zhuǎn)為對(duì)其他單位供汽，來(lái)回循環(huán)供汽，始終保持熱負(fù)荷處于平穩(wěn)狀態(tài)。這需要多做調(diào)查掌握第一手資料，逐步摸索認(rèn)真調(diào)配才能達(dá)到這一目的。
4.完善計(jì)量、測(cè)試手段，綜合考核鍋爐運(yùn)行成本。
鍋爐現(xiàn)在運(yùn)行手段很簡(jiǎn)單，技術(shù)含量、管理含量低，只是保證生產(chǎn)、采暖用汽完成全年費(fèi)用承包指標(biāo)，沒(méi)有對(duì)鍋爐單臺(tái)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的考核，工人只管完成任務(wù)不管耗煤的多與少，從管理上要實(shí)行鍋爐單耗的考核和重要參數(shù)的監(jiān)控。
建立燃煤常規(guī)分析項(xiàng)目分析機(jī)制：我們知道，對(duì)于燃煤鍋爐，有了燃煤成分的分析，可以知道燃料的低位發(fā)熱量、應(yīng)用基元素值等基本計(jì)算數(shù)據(jù)和其燃燒特性，掌握第一手資料，為計(jì)算效率和燃燒調(diào)整做參考，比如：可以根據(jù)煤外在水分的分析數(shù)值來(lái)調(diào)整煤加水量的多少而保持外在水分含量在最佳值;根據(jù)煤揮發(fā)分的大小控制著火點(diǎn)調(diào)配風(fēng)門(mén)開(kāi)度和爐排速度;根據(jù)灰分和灰熔點(diǎn)調(diào)節(jié)煤層厚度及受熱面吹灰裝置，以保持勻整的火床及防止?fàn)t膛受熱面結(jié)焦等。
健全煙氣分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：恢復(fù)爐體各個(gè)取樣點(diǎn)，完善取樣、分析儀器設(shè)備，有了煙氣成分的分析，可以測(cè)得煙氣中RO2、
O2、CO的氣體含量，就可以計(jì)算出爐膛和煙道內(nèi)的過(guò)量空氣系數(shù)α和q3熱損失以及運(yùn)行中對(duì)燃燒的調(diào)節(jié)。
恢復(fù)灰渣定期采樣分析制度：有了灰渣采樣分析，就可以分析出灰渣中含碳量高低，灰渣含碳量是構(gòu)成q4熱損失的主要部分，是單耗考核的最主要參數(shù)。
完善安裝測(cè)溫系統(tǒng)：現(xiàn)在的測(cè)溫系統(tǒng)都沒(méi)有正常工作，有了溫度的測(cè)量，知道爐膛溫度和煙道內(nèi)的煙氣溫度，可以計(jì)算出q2熱損失，也可以根據(jù)排煙溫度變化來(lái)判斷尾部受熱面沾污程度。
提高水質(zhì)化驗(yàn)水平，完善水質(zhì)化驗(yàn)制度：正確的水質(zhì)化驗(yàn)分析，可以有效地指導(dǎo)鍋爐運(yùn)行，考核鍋爐排污率的高低和鍋爐管結(jié)垢情況。正常情況下每臺(tái)鍋爐的排污率最少在5﹪以上，一般10T/h以下的鍋爐很少有排污水回收再利用裝置，所以排污量的多少直接影響鍋爐的熱效率，這就要求水質(zhì)化驗(yàn)人員具備較高的水平、熟練的技術(shù)，指導(dǎo)控制排污量的操作。每一臺(tái)鍋爐運(yùn)行的好與壞，效率高不高，是否節(jié)能降耗，用指標(biāo)考核用數(shù)據(jù)說(shuō)話，綜合評(píng)價(jià)建立起良性循環(huán)機(jī)制。
測(cè)試手段的完善與實(shí)施，不但可以對(duì)鍋爐進(jìn)行單臺(tái)考核，正確指出燃料的熱量有多少被有效利用、有多少成為熱損失，這些熱損失又表現(xiàn)在哪些方面。同時(shí)，還可以判斷鍋爐的設(shè)計(jì)和運(yùn)行情況，找出提高鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的途徑。
四、結(jié)束語(yǔ)
工業(yè)鍋爐的節(jié)能措施除在運(yùn)行方式和管理手段方面采取相應(yīng)的對(duì)策，還應(yīng)在新技術(shù)采用上下功夫。首先，鍋爐輔機(jī)電機(jī)小時(shí)耗電量每個(gè)鍋爐房都有340kw左右，采用節(jié)能電機(jī)有很大的節(jié)能空間;在有計(jì)劃進(jìn)行鍋爐更新改造的同時(shí)，適當(dāng)?shù)貙?duì)熱水采暖地區(qū)安裝熱水鍋爐以及環(huán)保鍋爐，減少換熱損失。只要我們?nèi)巳颂岣吖?jié)能意識(shí)，節(jié)能降耗就會(huì)大有成效。
