燃燒業(yè)鍋爐節(jié)能減排技術(shù)的分析

1、燃燒業(yè)鍋爐節(jié)能減排技術(shù)的分析    摘要：作者結(jié)合工作經(jīng)驗對燃燒工業(yè)鍋爐、鍋爐輔機、流化床等問題及節(jié)能改造，減排技術(shù)作出有效分析，供同行參考。 關(guān)鍵詞：工業(yè)鍋爐；燃燒節(jié)能；減排 煤炭是我國的主要能源，我國煤炭的84用于直接燃燒，由于燃煤設(shè)備和燃燒技術(shù)相對落后，因而帶來了燃燒效率不高和環(huán)境污染嚴重兩大問題。表1所示，為我國燃煤設(shè)備的平均熱效率。 由表1可見，由于效率低，造成能源的很大浪費。以工業(yè)鍋爐為例，我國現(xiàn)有燃煤工業(yè)鍋爐52萬臺以上，每年耗煤占煤炭生產(chǎn)總量的35，但平均的鍋爐效率只有60，比先進國家80的效率低20個百分點以上，僅此一項，每年浪費原煤近

2、1億t。 表2為我國1990年的污染排放量。 由表2可見，我國絕大部分大氣污染物是由煤燃燒引起的。因此，提高效率，減少污染，是我國今后發(fā)展燃煤技術(shù)的根本指導思想。 一、工業(yè)鍋爐的問題及對策分析 我國有52萬多臺燃煤工業(yè)鍋爐，每年消耗全國煤產(chǎn)量的35，而平均鍋爐熱效率僅60，由于一般工業(yè)鍋爐只采取機械式的旋風分離器和水膜除塵器除塵，除塵效率不高，工業(yè)鍋爐的粉塵排放污染仍十分嚴重。而幾乎所有的工業(yè)鍋爐都沒有采用任何脫硫措施，因此無法控制SO2的排放。 (一)工業(yè)鍋爐低效高污染的原因分析 1、多數(shù)工業(yè)鍋爐為鏈條爐。本身設(shè)計熱效率偏低。層燃爐的燃燒過程對煤種和顆粒度有一定的要求，而在我國目前的條件下，

3、往往煤的供應(yīng)不能滿足設(shè)計煤種特性和顆粒度的要求。 2、我國供應(yīng)工業(yè)鍋爐的商品煤，均是未經(jīng)洗選的原煤，因此從煤的供應(yīng)角度上看，不能滿足鏈條爐高效燃燒的要求。 3、管理和運行水平低。 4、不能嚴格執(zhí)行環(huán)保法對工業(yè)鍋爐排放的要求，同時缺乏促進改進工業(yè)鍋爐效率和減少污染物排放的“驅(qū)動力”。  (二)工業(yè)鍋爐、減少污染物排放的建議 1、淘汰落后低效的層燃爐型，引進和開發(fā)高效的先進爐型。 2、大力推廣應(yīng)用流化床鍋爐，特別是燃燒高硫煤的地區(qū)，更應(yīng)將推行環(huán)境保護法對SO2排放限制的要求和推廣流化床鍋爐結(jié)合起來。 3、發(fā)展工業(yè)型煤，包括固硫型煤，它對適應(yīng)鏈條爐對燃料顆粒度的要求、提高效率和降低排放能起

4、重要作用。 4、大力發(fā)展選煤，工業(yè)發(fā)達國家的原煤入洗率幾100，而我國僅20左右。物理洗選可除去煤中60的灰分和50的黃鐵礦硫。如果能對商品煤加以洗選，從煤的供應(yīng)角度加以改善，這會大大提高層燃爐的熱效率并減少其污染物的排放。  二、工業(yè)鍋爐的節(jié)能技術(shù)改造分析 我國工業(yè)鍋爐擁有量為52萬臺、120萬蒸t，其中70是蒸汽鍋爐，其余是熱水鍋爐，年耗燃料約4億t標準煤。工業(yè)鍋爐型式各異，主要是層燃鍋爐(正傳鏈條爐排鍋爐多達總數(shù)的60以上)，它們的熱效率普遍較低，低于80者居大多數(shù)，高效、低污染、寬煤種的循環(huán)流化床鍋爐為數(shù)很少。 由于種種原因，如結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，制造質(zhì)量不良，輔機配套不協(xié)調(diào)，可

5、用的煤種與設(shè)計的煤種不符，運行操作不當?shù)?，都會造成鍋爐出力不足、熱效率低下和輸出參數(shù)不合格等問題，結(jié)果是能源消耗量過大，甚至不能滿足生產(chǎn)要求。對于半新以下的鍋爐，采取技術(shù)改造措施解決問題，經(jīng)濟合理；對于接近壽命期的鍋爐，則以更新為佳；究竟采取何種措施，應(yīng)遵守技術(shù)先進、方案成熟、經(jīng)濟合理的原則。由于我國鍋爐的以上問題比較普遍，所以，節(jié)能潛力很大，約達4000萬t標準煤。由于在用的工業(yè)鍋爐正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐居多數(shù)，當前推廣應(yīng)用的節(jié)能改造技術(shù)，大部分是針對正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐的。 各種技改措施分述如下： (一)給煤裝置改造 中國的層燃鍋爐都是燃用原煤，其中占多數(shù)的正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐，原有的斗式給煤裝置，使得

6、煤塊和煤末混合堆實在爐排上，阻礙鍋爐進風，影響燃燒。將斗式給煤裝置改造成分層給煤裝置。即：使用重力篩選將原煤中塊、末自下而上松散地分布在爐排上，有利于進佩，改善了燃燒狀況，提高煤的燃燒率，減少灰渣含碳量，可獲得520的節(jié)煤率，節(jié)能效果視改前爐況而異，爐況越差，效果越好。投資少，回收快。 (二)燃燒系統(tǒng)改造 對于正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐，這項技術(shù)改造是從爐前適當位置噴入適量煤粉到爐膛的適當位置，使之在爐排層燃基礎(chǔ)上，增加適量的懸浮燃燒?？梢垣@得10左右的節(jié)能率。但是，噴入的煤粉量、噴射速度與位置要控制適當，否則，將增大排煙黑度，影響節(jié)能效果。對于燃油、燃氣和煤粉鍋爐，是用新型節(jié)能燃燒器取代陳舊、落后的燃

7、燒器，改造效果也與原設(shè)備狀況相關(guān)，原狀越差，效果越好，一般可達510。 (三)爐拱改造 正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐的爐拱是按設(shè)計煤種配置的，有不少鍋爐不能燃用設(shè)計煤種，導致燃燒狀況不佳，直接影響鍋爐的熱效率，甚至影響鍋爐出力。按照實際使用的煤種，適當改變爐拱的形狀與位置，可以改善燃燒狀況，提高燃燒效率，減少燃煤消耗。現(xiàn)在已有適用多種煤種的爐拱配置技術(shù)。這項改造可獲得10左右的節(jié)能效果，技改投資半年左右可收回。 (四)鍋爐輔機節(jié)能改造 燃煤鍋爐的主要輔機鼓風機和引風機的運行參數(shù)與鍋爐的熱效率和耗能量直接相關(guān)，用適當?shù)恼{(diào)速技術(shù)，按照鍋爐的負荷需要調(diào)節(jié)鼓、引風量。維持鍋爐運行在最佳狀況，一方面可以節(jié)約鍋爐燃煤

8、，又可以節(jié)約風機的耗電，節(jié)能效果是很好的。 (五)層燃鍋爐改造成循環(huán)流化床鍋爐 循環(huán)流化床鍋爐是煤粉在爐膛內(nèi)循環(huán)流化燃燒，所以它的熱效率比層燃鍋爐高1520個百分點，而且可以燃用劣質(zhì)煤；由于可以使用石灰石粉在爐內(nèi)脫硫，所以，不但可以在大大減少燃煤鍋爐酸雨氣體SO2的排放量，而且，其灰渣可直接生產(chǎn)建筑材料。這種改造已有不少成功案例，但它的改造投資較高，約為購置新爐費用的70，所以要慎重決策。 (六)舊鍋爐更新 這項改造是用新鍋爐替換舊鍋爐，包括用新型節(jié)能型鍋爐替換舊型鍋爐；用火型鍋爐替換小型鍋爐：用高參數(shù)鍋爐替換低參數(shù)鍋爐，以實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)等。如用適當臺數(shù)大容量循環(huán)流化床鍋爐替換多臺小容量層燃鍋爐

9、，實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。由于可以較大幅度提高鍋爐的能源效率，所以，節(jié)能效益可觀，投資回收期較短，長則45年，短則23年。 (七)控制表統(tǒng)改造 工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)節(jié)能改造有2類。第一，按照鍋爐的負荷要求，實時調(diào)節(jié)給煤量、給水量、鼓風量和引風量，使鍋爐經(jīng)營常處在良好的運行狀態(tài)。將原來的手工控制或半自動控制改造成全自動控制。這類改造，對于負荷變化幅度較大，而且變化頻繁的鍋爐節(jié)能效果很好，一般可達10左右。 第二，對于供暖鍋爐，在保護足夠室溫    的前提下，根據(jù)戶外溫度的變化，實時調(diào)節(jié)鍋爐的輸出熱量，達到舒適、節(jié)能、環(huán)保的目的。實現(xiàn)這類自動控制，可使鍋爐節(jié)約20左右的燃

10、煤。對于燃油、燃氣鍋爐，節(jié)能效果是相同的，其經(jīng)濟效益更高。 工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)改造的以上各項內(nèi)容實施后，較大幅度地減少煤炭或其他燃料的消耗，進而減少溫室氣體CO2的排放量，有利于緩解全球氣候變暖，同時也減少酸雨氣體SO2和總懸浮顆粒物的排放量，有益于改善地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。 三、燃煤工業(yè)鍋爐的減排技術(shù) 由于大多數(shù)工業(yè)鍋爐運行效率低于出廠效率，而產(chǎn)品設(shè)計效率又低于國際水平，因此具有巨大的減排潛力。 主要的減排技術(shù)包括以下幾項： (一)燃料預(yù)處理 根據(jù)鍋爐型號和使用狀況，選擇合理的煤炭品種，進行煤炭的篩分、洗選和合理配煤，或者采用煤炭的爐前成型技術(shù)，從而以較小的代價實現(xiàn)節(jié)約煤炭和減排溫室氣體的效果。一般

11、通過采用篩分、洗選和配煤處理后，煤炭中灰分的含量每降低10，鍋爐燃燒的效率可提高1。 (二)鍋爐的合理遠行 我國鍋爐使用運行中的主要問題是：容量過小或負荷不匹配，操作工的素質(zhì)較低。通過優(yōu)化鍋爐的合理配置，培訓一定數(shù)量的技術(shù)操作人員，其減排的成本也是很低的。 (三)改造和完善鍋爐的燃燒系統(tǒng) 對現(xiàn)有鍋爐的燃燒系統(tǒng)進行必要的改造和完善，可以使燃料效率提高510。其主要的技術(shù)措施是鍋爐燃燒室的優(yōu)化，比如安裝省煤器、實行計算機控制等。這些措施已經(jīng)在工業(yè)鍋爐上廣泛應(yīng)用，其減排的代價也比較低。 (四)采用高效清潔燃燒技術(shù) 目前我國正在研究或準備采用高效清潔燃燒技術(shù)的鍋爐。 1、循環(huán)流化床鍋爐。該技術(shù)綜合了鼓

12、泡床和高速汽化床鍋爐的優(yōu)點，克服了高速床磨損嚴重、高溫分離結(jié)構(gòu)復雜、難于控制的缺點。循環(huán)流化床鍋爐適用的燃料為工業(yè)煤矸石、煙煤、貧煤等，燃燒效率為8992，容量35130蒸t。1臺75蒸t鍋爐每年節(jié)煤1萬t，年減少CO2排放1.69萬t，壽命期內(nèi)可減排CO225.42萬t。 2、拋煤機燃燒鍋爐。拋煤機鏈條爐排鍋爐是拋煤機和鏈條爐排相結(jié)合的產(chǎn)物。在拋煤燃燒過程中，煤粒細屑拋入爐膛時呈半懸浮燃燒，較大顆粒落到爐排上繼續(xù)進行層狀燃燒。此種燃燒具有著火條件優(yōu)越、燃燒熱、強度高、煤種適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點。還配有二次風及飛灰回燃裝置以充分燃燼及減少飛灰不完全燃燒熱損失，提高運行效率，減少污染排放。與鏈條爐排相

13、比，此種鍋爐的爐排熱強度、爐膛熱強度及燃燒效率都比較高。鍋爐熱效率大于84，容量為lO30蒸t。1臺75蒸t鍋爐每年節(jié)煤8100t，年減少CO2排放1.33萬t，壽命期內(nèi)可減少CO2排放19.97萬t。 3、振動爐排鍋爐。振動爐排是一種全機械化、能自動撥火、分段送風的平面式燃燒系統(tǒng)。該爐燃燒采用煙煤時可顯著提高熱效率，每年可節(jié)煤500t，年減少CO2排放827t，壽命期內(nèi)可減少CO2排放1.24萬t。 4、翻轉(zhuǎn)爐排(萬用爐排)鍋爐。BL型萬用爐排是一種用推力送料，類似于往復爐排的燃燒設(shè)備，屬于一種水冷式層狀燃燒裝置。適用范圍廣，可燃用煙煤、無煙煤、褐煤或各種廢料及垃圾。此種爐排與鏈條爐排相比，

14、制造成本低、燃燒充分、熱效率高、水冷結(jié)構(gòu)、爐排壽命長。熱效率可達8082，鍋爐容量可達420蒸t。1臺6蒸翻轉(zhuǎn)爐排鍋爐，每年可節(jié)煤400t，年減少CO2排放約666t，壽命期內(nèi)可減排CO2近1萬t。 5、改進型水火管鍋爐。水火管鍋爐是我國的特色產(chǎn)品，是經(jīng)過多年實踐形成的新一代改進型水火管鍋爐。該鍋爐效率大于80，比國家標準高58。改進型水火管鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊，可節(jié)省鋼材30，制造成本降低20。每臺6蒸t改進型水火管鍋爐，年節(jié)煤400t，年減少CO2排放687t，壽命期內(nèi)可減少CO2排放1萬t。 6、角管式鍋爐。角管式鍋爐可配置各種燃燒設(shè)備，如鏈條爐排、水冷振動爐排、往復爐排、拋煤機爐排以及流化床等

15、。可滿足各種用途的工業(yè)鍋爐，包括蒸汽爐、熱水爐、余熱爐及垃圾爐。鍋爐熱效率大于85，容量達10130蒸t。1臺20蒸t的角管式鍋爐，每年可節(jié)煤900t，每年減少CO2排放1463t，壽命期內(nèi)可減排CO2約2萬t。 7、下飼式爐排。下飼式鍋爐爐排調(diào)節(jié)比可達10:1，風煤比恰當，燃燒效率高。小型鍋爐熱效率可達7080，鍋爐容量0.44蒸t。1臺4蒸t該種鍋爐年節(jié)煤293t，年減少CO2排放397t，壽命期內(nèi)可減排CO2?約6000t。 8、型煤鍋爐。將燃煤鍋爐的原煤散燒改為型煤燃燒，包括工業(yè)型煤、爐前型煤以及爐前篩分造粒的塊粒型煤。這樣可使鍋爐熱效率提高48，減少煙塵排放5。若采用固硫劑，SO22可下降3040。因此節(jié)煤和環(huán)保效果均比較明顯，是發(fā)展清潔煤技術(shù)中便捷和經(jīng)濟的途徑。1臺6蒸t鍋爐年可節(jié)煤300t，年減少CO2排放467t，壽命期可減排CO2約7000t。 9、鍋爐供熱系統(tǒng)采用蓄熱器。蒸汽蓄熱器是一種蒸汽熱能儲存裝置，具有均衡供汽、調(diào)節(jié)尖峰負荷的作用。用于負荷波動的供氣系統(tǒng)，可使得鍋爐負荷穩(wěn)定；用于余熱利用系統(tǒng)，能有效地回收熱能。常用的蒸汽蓄熱器是一種變壓式蓄熱器，可借助工作壓力變化進行蓄熱和放熱。 使用變壓式蒸汽蓄熱器的必要條件是：工藝設(shè)備的用汽負荷是波動的，日負荷曲線變化頻