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小型工業(yè)鍋爐節(jié)能技改措施

發(fā)表時(shí)間：2015/10/27 15:17:36    來源：     點(diǎn)擊：

小型鍋爐是我國最主要的能源消耗設(shè)備之一,本文作者根據(jù)親身經(jīng)歷和實(shí)踐,提出了小型鍋爐的一些節(jié)能、技改措施,重點(diǎn)分析了小型鍋爐的燃燒技改措施,以期對(duì)今后的鍋爐節(jié)能工作有所幫助。

能源是社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),能源的可持續(xù)發(fā)展是我國在新世紀(jì)里必須面對(duì)的問題,所以節(jié)能是改善我國能源狀況、保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要途徑,是一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針。

鍋爐是我國最主要的能源消耗設(shè)備之一,其能耗量占一次能源消耗量的70%以上,提高其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)我國的節(jié)能具有極為重要的意義。我國鍋爐總數(shù)中95%以上為小型鍋爐,小型鍋爐量多、效率低、技術(shù)普遍落后、能源消費(fèi)量大,對(duì)此我們要有足夠重視,必須認(rèn)真研究新形勢下的小型鍋爐節(jié)能技改工作,提高小型鍋爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

提高小型鍋爐運(yùn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性,途徑是多方面的,我根據(jù)多年來的親身經(jīng)歷和實(shí)踐,提供以下節(jié)能、技改措施,僅供參考。

1.加強(qiáng)運(yùn)行管理

運(yùn)行管理包括建立對(duì)水、汽參數(shù)、流量、燃煤量、煤質(zhì)分析及燃燒工況的日常連續(xù)監(jiān)測、計(jì)量和記錄系統(tǒng);合理調(diào)度鍋爐負(fù)荷;保證鍋爐維修、保養(yǎng)質(zhì)量,設(shè)備與管道的保溫、防漏質(zhì)量;用汽設(shè)備的凝結(jié)水回收,排污量控制及排污熱能的回收;定期考核鍋爐平均運(yùn)行熱效率、供汽煤耗和供汽綜合能耗,制定能耗定額,開展節(jié)能競賽,實(shí)行獎(jiǎng)懲制度;加強(qiáng)對(duì)工人和技術(shù)人員的思想教育、技術(shù)培訓(xùn)和業(yè)務(wù)考核。任何好的鍋爐設(shè)備都必須有好的運(yùn)行管理和較高的運(yùn)行水平。

2.改善燃燒狀況

小型鍋爐效率低絕大多數(shù)是因?yàn)槿紵涣?改善燃燒一直是鍋爐節(jié)能技改的重點(diǎn)。鏈條爐是小型工業(yè)鍋爐主要爐型,由于其本身結(jié)構(gòu)限制,燃料系單面著火,爐膛水冷程度大,燃燒及燃盡性能差,常“吃黑拉黑”。采用以下幾種措施,均能收到一定效果。

2.1分層給煤

分層給煤是近幾年應(yīng)用較多的鏈條爐節(jié)能技術(shù),還被列入“九五”重點(diǎn)節(jié)能科技成果。常見的分層給煤裝置結(jié)構(gòu)見圖1,一般采用篩條篩分或滾筒―擋板(或梳條)組合的機(jī)械重力篩分原理,使煤層自上而下由細(xì)到粗分布,這樣對(duì)煤的引燃、減少漏煤很有好處,同時(shí)使煤層變得疏松、減少煤層通風(fēng)阻力,也能使末煤在煤層面形成表面沸騰、出現(xiàn)小規(guī)模的半沸騰燃燒。分層給煤裝置改善了鏈條爐的燃燒狀況,具有明顯的節(jié)能效果。

2.1.1分層給煤常出現(xiàn)的一些問題

許多分層給煤改造均只限于煤斗的改造,未能從鍋爐其他相關(guān)部件與運(yùn)行調(diào)整上下工夫,或者不管具體情況一味地采用分層給煤,技改后鍋爐在運(yùn)行中常出現(xiàn)一些問題。

2.1.1.1著火線前移0.5m左右,有的甚至在煤斗根部即被引燃,常使分層給煤裝置燒壞變形,揮發(fā)分較高、細(xì)粉較多煤種情況更嚴(yán)重。

2.1.1.2由于煤層阻力變小,如送風(fēng)引風(fēng)調(diào)整不當(dāng),常出現(xiàn)正壓燃燒,細(xì)粉及火焰噴出,危及設(shè)備和人員安全,影響車間環(huán)境。

2.1.1.3末煤在表面沸騰燃燒,鏈條爐空間小,飛灰量及飛灰含碳增加。

2.1.1.4細(xì)煤在表面先形成灰渣層,煤層下部粗顆粒煤燃盡困難,熄火線前移1m左右,影響了渣中碳的燃盡,特別是對(duì)間斷運(yùn)行或低負(fù)荷運(yùn)行的鍋爐,渣中碳一般20%以上。

2.1.2分層給煤裝置要取得好效果,應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

2.1.2.1分層給煤裝置適用范圍:⑴燃煤熱值不宜過低(應(yīng)在16747kJ/kg以上),當(dāng)然燃煤熱值或揮發(fā)分很高煤、塊煤或末煤也沒必要采用;⑵盡可能控制燃煤粒度(0―3mm少于30%,0―0.lmm末煤少于2%,最大塊不超過50mm)和水分(8%―10%,過于干燥易飛揚(yáng),太濕易粘結(jié),堵塞煤篩,影響分層效果)。

2.1.2.2調(diào)整運(yùn)行:傳統(tǒng)鏈條爐運(yùn)行方式為厚煤層(120―150mm)、慢爐排、高風(fēng)壓,加裝分層給煤裝置后宜采用薄煤層(80―100mm)、快爐排、低風(fēng)壓,特別是對(duì)熱值和揮發(fā)分高、末煤多煤種;調(diào)整送風(fēng),降低過剩空氣系數(shù),集中在猛烈燃燒區(qū)送風(fēng),以發(fā)揮半沸騰燃燒優(yōu)勢,前部不送風(fēng),尾部適量送風(fēng),以促進(jìn)渣中碳的燃盡;做好用汽調(diào)整,盡可能避免低負(fù)荷或間斷運(yùn)行。

2.1.2.3結(jié)合具體情況,實(shí)施以強(qiáng)化燃燒為核心的綜合節(jié)能技改。如對(duì)變工況運(yùn)行或低負(fù)荷運(yùn)行鏈條爐,在安裝分層給煤裝置的同時(shí),完成送引風(fēng)機(jī)和給水泵變頻調(diào)速節(jié)能技改,這對(duì)賓館、醫(yī)院、學(xué)校等單位節(jié)能和提高設(shè)備水平很有必要。通過技改措施,可提高爐膛溫度水平,強(qiáng)化著火和渣中碳的燃盡,提高鍋爐出力和效率。

2.2爐拱改造技術(shù)

爐拱在鏈條爐、往復(fù)推飼爐等火床爐中主要起加快新燃料的引燃和促進(jìn)爐膛內(nèi)氣體混合的作用。鏈條爐系單面引燃,著火條件差,氣體沿爐排長度分布不均,爐拱對(duì)于鏈條爐運(yùn)行極為重要。爐拱的換熱遵循“再輻射”的傳熱原理,即爐拱先吸收高溫火焰的輻射熱量,本身具有很高的溫度,然后以漫輻射的形式將熱量向四面八方輻射出去。

強(qiáng)化爐拱傳熱的根本途徑是提高拱區(qū)溫度。超低長倒“人”字型爐拱(也稱雙“人”字形節(jié)能爐拱)結(jié)構(gòu)如圖2所示,它由“人”字形前拱和“人”字形后拱組成,較大幅度地增長后拱覆蓋率和減低其出口端高度。這種爐拱組力圖將盡可能多的高溫?zé)煔庖肭肮皡^(qū),能在前后拱間形成氣流旋渦(可觀察到強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)的火球),從而大大促進(jìn)可燃?xì)怏w和氧氣充分混合,增加火焰充滿度,提高前拱區(qū)溫度,有效延長高溫?zé)煔馔Ａ魰r(shí)間,使輻射到新煤上的熱量也增強(qiáng),再加之后拱高溫?zé)煔馍钊氲角肮皡^(qū)的直接引燃作用,保證了新煤的順利著火。由于爐溫高,加之超低長后拱的保溫促燃作用,如果再輔之以相應(yīng)的配風(fēng)方式,就能使?fàn)t渣中的殘?zhí)既紵蓛簟Ｓ捎谕耆紵?爐膛溫度大大提高,從而使鍋爐的出力也大大提高。燃用劣質(zhì)煤的火床爐還設(shè)有中拱,它處于火床中部,是一種處于主燃區(qū)的短拱,具有很好的引燃性能,同時(shí)又不會(huì)產(chǎn)生煙氣悶塞或冒正壓,其長度短、布置靈活、建造費(fèi)用低,特別適宜于鍋爐改造。中拱前高后低,傾角12°左右,其長度和高度據(jù)鍋爐容量和煤質(zhì)而定(一般800―1200mm)。

2.3合理配風(fēng)技術(shù)

2.3.1配風(fēng)是保證鍋爐正常燃燒的重要環(huán)節(jié),火床爐爐排下風(fēng)室分段設(shè)置,配風(fēng)方法有三種:盡早配風(fēng)法、強(qiáng)風(fēng)后吹法和推遲配風(fēng)法。

2.3.1.1盡早配風(fēng)法適用于高揮發(fā)分煤、細(xì)粉較多煤,在前后拱間送入大量空氣以滿足大量揮發(fā)分和細(xì)粉的燃燒。此發(fā)飛灰含碳量較大。

2.3.1.2強(qiáng)風(fēng)后吹法以引燃為核心,適用于低揮發(fā)分煤,在最后1―2個(gè)風(fēng)室大量送風(fēng)形成強(qiáng)燃區(qū),以滿足大量焦炭燃盡。但燃燒強(qiáng)度很高,易結(jié)焦。

2.3.1.3推遲配風(fēng)法適用于多種煤,在后拱下燃燒中期的床層區(qū)加強(qiáng)送風(fēng),在火床中段形成一個(gè)強(qiáng)燃區(qū),對(duì)前后均起促燃作用,從而改善爐前著火及爐后燃燼的條件。此法應(yīng)與良好的爐拱設(shè)計(jì)相結(jié)合。同時(shí)還要與煤層厚度、爐排速度的調(diào)整相結(jié)合,如對(duì)高揮發(fā)分煤,應(yīng)采用薄煤層、快送煤的方式,可減少爐排面的氣體分布不均;對(duì)于低揮發(fā)分煤,采用厚煤層、慢送煤方式,以免產(chǎn)生前部斷火、后部跑火的現(xiàn)象;對(duì)高水分、高灰分劣質(zhì)煤,也應(yīng)采用厚煤層、慢送煤方式,以保證前端著火穩(wěn)定、后部燃盡良好。

2.3.2常結(jié)合爐拱技改合理采用二次風(fēng)技術(shù)。設(shè)計(jì)合理的二次風(fēng),可強(qiáng)化爐內(nèi)氣流混合,將后拱區(qū)內(nèi)的高溫?zé)煔庖粱鸫差^部,以利于新燃料的及時(shí)著火。二次風(fēng)在拋煤機(jī)爐運(yùn)行中十分重要。

2.4加噴煤粉助燃技術(shù)

在鏈條爐前后拱喉口處(有的鍋爐應(yīng)修改爐拱、取消喉口)從兩側(cè)墻或前墻布置煤粉燃燒器(一般采用旋流式燃燒器,距爐排面1.5―2米),噴入煤粉,利用煤粉懸浮燃燒強(qiáng)化著火和提高鍋爐出力與效率,但制粉系統(tǒng)復(fù)雜,增加了飛灰量,鍋爐常正壓運(yùn)行,設(shè)備故障多。采用該技術(shù)技改,應(yīng)配套改造除塵器,加強(qiáng)爐墻密封性。

3.鍋爐風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能技術(shù)

鍋爐的輔機(jī)系統(tǒng)很多,如送引風(fēng)系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)等,這些系統(tǒng)對(duì)鍋爐運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性影響非常大。如鍋爐風(fēng)機(jī)、水泵,其用電量占鍋爐房全部用電的80%以上,目前小型鍋爐風(fēng)機(jī)、水泵在運(yùn)行中普遍存在如下問題。

3.1設(shè)備老化或設(shè)計(jì)陳舊,風(fēng)機(jī)、水泵本身額定效率低。我國有70%的電機(jī)只相當(dāng)于國際上世紀(jì)50年代的技術(shù)水平,電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能效比國外低20%左右,節(jié)能潛力巨大。由于煙氣中含有氧化硫,和水蒸氣結(jié)合生成硫酸,煙道和引風(fēng)機(jī)殼體都容易被爛穿。

3.2選型不當(dāng),富裕量過大或建設(shè)后期工藝要求改變,實(shí)際工作負(fù)荷遠(yuǎn)離額定負(fù)荷,運(yùn)行效率更低。大量風(fēng)機(jī)、水泵常常是在低于額定流量下運(yùn)行。

3.3絕大多數(shù)仍是以擋板或閥門調(diào)節(jié)流量,節(jié)流損失大,運(yùn)行效率低。

3.4輸送管道設(shè)計(jì)、安裝不合理,管路阻力和管理制度不嚴(yán)等。有些鍋爐的鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口布置在爐頂,目的是利用爐頂?shù)臒崃俊Ｓ捎诠娘L(fēng)機(jī)前的管路阻力增加,相應(yīng)的風(fēng)機(jī)容量也要增大,否則反而會(huì)造成鼓風(fēng)不足,得不償失。由于環(huán)保上的要求,許多廠家將原有旋風(fēng)干式除塵器改成水膜除塵器,由于受場地限制,采用較多的直角彎頭,阻力增加不少,原有引風(fēng)機(jī)的容量就不夠了。現(xiàn)有的鍋爐一般采用立式空氣預(yù)熱器,由于煙氣在管內(nèi)作縱向沖刷,對(duì)管壁的放熱系數(shù)小,而作橫向沖刷的空氣對(duì)管壁的放熱系數(shù)大,使管壁溫度接近于低溫的空氣而不是高溫的煙氣,在進(jìn)風(fēng)一側(cè)的管壁溫度往往會(huì)低于煙氣中SO2的結(jié)露溫度,產(chǎn)生硫酸。煤灰與硫酸作用后便在管子下部出口處形成像水泥一樣的硬垢,使流通阻力大大增加。風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比,風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。如果風(fēng)量下降到原來的80%,可以采用調(diào)速的方法使轉(zhuǎn)速下降20%,則風(fēng)機(jī)的軸功率要下降到原值的51.2%;當(dāng)風(fēng)機(jī)量減少至50%時(shí),風(fēng)機(jī)的軸功率下降至原值的12.59%。因此,風(fēng)機(jī)、水泵采用調(diào)速控制流量非常有意義。