浅析工业锅炉燃烧与节能

茹林

内容摘要：目前，我国正在推广大型集中供热系统，随着国内市场上煤炭价格的一路高歌猛进，对于燃煤的火电机组来说运行成本越来越来越高，供热企业求生存、促发展必须重视供热质量、经营管理、节能减排和经济运行等各个方面的问题，忽视哪一方面都会给企业的经济效益和社会效益带来不良的后果。各个企业都在进行着节能工作，尽可能地减少运行成本。本文通过分析煤炭的燃烧系统优化以及煤碳的燃烧过程、蒸汽的有效利用、热管换热器回收锅炉烟道余热对锅炉运行的影响，来保证供热质量达标和安全平稳运行。

关键词：锅炉 燃烧 节能

1、燃煤管理及燃烧过程

1.1 注重煤的质量。①对原煤的要求是：a.低位发热量不得小于25000kj/kg：b.含灰量必须小于等于30%，含硫量必須小于等于15%；②原煤粒度、水分应达到一定的要求。购买含挥发分高而灰分多，则煤易细化，细小的炭粒子就容易被气流吹起而形成烟尘。在干燥的煤中搀入5%～10%的水，可以增加煤的粘性，减少炉膛未完全燃料损失。

1.2 采取均匀分层给煤技术。由于我国煤炭管理环节粗放，我们所用的燃煤是未经筛分分选的宽筛分燃煤，煤粒粒度大的可达40mm以上，另外还有40%左右的粒径是小于3mm的粉末煤，超过层燃炉对燃煤粒度的要求，原来的给煤机构为煤闸板式，燃煤经煤闸板挤压后形成的煤层非常密实，大颗粒煤之间的间隙被细煤填满，造成通风困难，在开始通风较强区域的燃烧速度快，空隙率增加的速度也相应加快，使强风区域风量越来越大，从而很快被燃烬。相反，通风较弱的地方风量越来越小，最终在此处造成较大的不完全燃烧损失，细煤比较集中的地方易形成火口。消除火口的有效方法是采用分层给煤装置，对燃煤进行粒度分选，使落到炉排上的燃煤按粒度大小分层排列，即大块煤在下面，中块煤在中间，细煤在煤层表面。这样煤层比较疏松，煤粒之间有间隙，降低通风阻力，减小鼓风机负荷，有效避免炉排上出现的火口和燃烧不均匀现象，改善煤的着火条件，提高火床的热强度和燃烧速度，有利于煤的充分燃烧。

1.3 煤碳的燃烧过程：良好燃烧必须具备三个条件：1、温度。温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。层燃炉温度通常在1100～1300℃。2、空气。空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。3、时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很对于大块煤，必须有较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。

2蒸汽的有效利用

为有效利用蒸汽，在各种情况下均不应将高压蒸汽白白地膨胀为低压蒸汽而未得到功的利用。应杜绝向空气排汽，尤其在锅炉启动时，应尽量少向空气排汽，而将这部分蒸汽利用起来。为了节省能量，锅炉应尽量少排污，排污量应控制在5%以下，最佳为2%，尽量利用排污热量，可装排污扩容器或换热器利用之。应保持疏水器正常工作。可用扩容器回收疏水器的热量，疏水器里的蒸汽凝结水，水质好，是优质锅炉给水，回收后可节省水处理费用。应防止各种管道、阀门漏汽漏水，总泄量不超过2%～3%。应回收各种余热和废热。

3热管换热器回收锅炉烟道余热

热管是高科技航天领域中必不可少的原件之一，它是一种高效传热元件，由管壳、管芯、工组成的封闭系统。它有体积小、重量轻、传热功率大，流动阻力小等许多优点。热管传热是靠工质的沸腾和凝结，因此单位截面积的换热量很高，同时热管内部空间充满饱和蒸汽，管子各处几乎是等温的，所以热管能在温差较低的情况下传递较多的热量。加之热管具有结构简单，无运动部件，工作可靠等优点有着广泛的应用前景。另外，由于热管能在低温差下良好的传热，无疑对于热回收，节约能源起到很大作用。热管换热器属于热流体互不接触的表面式换热器，作为工业锅炉的尾部受热面，可充分利用锅炉的排烟余热，提高锅炉效率，节约能源。可用作为热管空气预热器、热管式省煤器和热管式热水器。热管式空气预热器用来加热燃烧用的空气，不仅可以降低排烟损失，而且采用热空气可大大加强燃烧，能有效地降低灰渣含炭量和化学不完全燃烧损失，因此可大大提高工业锅炉效率。热管省煤器用来加热锅炉给水，热管热水器用来加热生产和生活用的热水，都可以提高能源的利用率，应用也很普遍。

4清理灰尘、除垢

锅炉经过一定时期的运行，锅炉内部将出现水中沉淀物，即结垢现象，这是无法避免的。锅炉受热面上的烟垢是传热系数很小的物质，它们阻碍传热，危害很大。一旦受热面上产生了烟垢和水垢，锅炉的出力就明显不足，司炉人员就会不停地向炉膛内加煤并不断地掏火，同时还须增大鼓风量和引风量，大量未完全燃烧的炭粒子就会随烟气排入大气中，造成环境污染。所以应及时清除烟垢和水垢。对湿式水膜除尘装置的管理，主要是要经常检查其简体内壁和喷嘴，发现问题后应尽快解决，确保运行中简体内壁水膜的形成，有条件时，要对锅炉进行现代化的技术改造，如对鼓风机、引风机和给水泵采用变频电机等，全面提高锅炉的各项性能指标。在运行时注意随时清除锅炉内的积灰（1个月、2个月或3个月依据实际情况而定），减少热损失。积灰对提高锅炉热效率十分有害，灰垢的热系数为0.1大卡/米·时·度，据统计当锅炉有效散热面积灰lmm厚时，热效率就要下降4%～5%，就要增加燃料消耗3%，而且锅炉结垢后对锅炉安全运行也极为不利。因此，及时清除锅炉受热面的积灰是提高锅炉热效率的有效措施。目前清除锅炉积灰主要有机械及化学方法，而以化学方法应用较广。近年来，我们在锅炉运行中，常对锅炉进行化学清灰。化学清灰剂是用硝酸钾、硫磺混合粉末组成，使用时用高压空气喷入炉膛与灰尘起化学反应，使灰垢变得松散而脱落。在夏季则轮换停炉大修，用刮刀、sg701型锅炉管道清洗机、高压水力冲洗机和钢丝刷等对锅炉内外进行除垢，必要时对锅炉内部和部分用汽设备，如消毒、培养用不锈钢反应罐，陶瓷反应罐夹层进行酸洗、碱煮除垢，并派专业技术人员进行质量检查，经监察检验部门验收合格后投入使用或备用。这样做不但有利于供热系统节能和安全，而且使锅炉产热快，出力大。

参考文献：

[1]王保田 .《煤质引发锅炉燃烧问题的分析及对策》

[2]刘茂俊.燃煤工业锅炉节煤实用技术[M].北京：中国电力出版社.2000.

[3] 刘早霞. 《锅炉运行》 （第二版） 中国电力出版社

[4]王力友.工业锅炉排污与水质监督[J].应用能源技术.2005.（6）.

[5]刘平安，张晓东.略论工业锅炉经济运行与节能的途径[J].节能技术.2008.（3）.