工业锅炉能源效率提升研究

【摘要】能源是经济发展中重要动力之一，是人民赖以生存的物质基础。我国能源资源以煤炭占主导地位，油资源贫乏，气资源较少，可用“富煤、贫油、少气”这六字概括。我国自2010年成为世界第一能源消费大国，这几年伴随着国民经济更加迅猛的发展，对能源需求日益增加，工业锅炉是我国耗能最多的设备之一，其作为一种重要的热能动力设备被各行各业广泛运用，但其平均运行效率较低，造成了大量能源浪费。文章介绍了目前我国工业锅炉的能源利用效率现状，分析了我国工业锅炉在设计、制造、运行方面存在的问题及原因，综述了工业锅炉常用的节能技术。进行节能技术改造，取得了很好的经济效益和社会效益。

【关键词】工业锅炉；能源效率；技术改造

中图分类号： TK223 文献标识码： A 文章编号：

1锅炉设计存在的问题

由于我国工业锅炉设计、制造体系本身的原因，工程技术人员在产品设计中，主要的目标是炉型和受热面本体，往往是重锅炉本体而轻燃烧设备，重锅炉主机而轻配套辅机和附件。许多锅炉的送、引风机和给水泵、循环水泵配套偏大。即使是辅机按锅炉额定容量配置的，由于锅炉运行时大多处于低负荷状态，辅机不能在高效率区域运行，仍造成较大的能源浪费。

另一方面，锅炉设计人员往往都是锅炉制造厂人员，不是专一从事锅炉设计的，重安全性忽视能效的设计，从而导致了设计深度不够，对给水的控制、燃烧设备的研究不够，因而技术水平长期停滞不前。

2制造质量存在的问题

规模小的制造企业占多数，设备陈旧，工艺水平落后，使得目前中小容量锅炉几乎没有大的变化，仍然维持着原来的结构，容易造成漏煤、漏风，火焰、风门控制调节不当，各种调节件不灵活、风量调节性能差、锅炉横向风压分布不均衡等缺陷仍然普遍存在。这些都对锅炉炉内正常燃烧和锅炉整体运行效率有很大不良影响；目前使用的水泵与风机多为通用产品，对负荷的适应能力差，不能在高效率区域运行，既会直接造成较大的能源浪费，又可能造成锅炉机组的燃烧、换热效率降低。

3锅炉运行方面的问题

3.1锅炉工作的时候，炉膛内燃烧释放出来的大量热能，一部分能够作为有效利用的热能被水吸收后，促使水转化成水蒸汽，另外一部分则作为热损失无形的流失了。

3.2使用的锅炉给水质量不能保证达标，硬度碱度过高，会导致锅炉结垢，既影响锅炉受热面传热，增加热阻，又危及锅炉的安全运行。

3.3使用煤种与设计煤种要求有差异，从而使得着火困难，燃烧不完全。我国的燃煤工业锅炉主要是层燃燃烧，且以链条炉排为主，煤的品质、颗粒度对燃烧效率和污染物排放影响很大。而我国长期的燃煤供应是以原煤为主，大部分没有经过洗选加工，供应商通常将多种煤混合在一起卖给工厂，煤炭品种多变，质量不稳定，煤的热值往往远低于设计热值。层燃锅炉的燃烧特点使得它很难适应这种燃料的供应状况，致使燃烧工况变差。

3.4平均运行负荷率低。由于多数企业在进行锅炉房设计的时候过分考虑了企业的长期发展或者按最大需求量考虑并留有一定的余地，在实际运行过程中，锅炉经常不能处于最佳负荷状态。由于锅炉数量多，单机容量小，锅炉制造质量参差不齐，设备老化，锅炉热效率低，锅炉存在大马拉小车现象，尤其是在经济不景气时期锅炉平均负荷还不到一半。能源不能得到有效合理的配置利用，造成了极大的浪费，使得本身就不高的锅炉运行热效率更加低下。

3.5各种计量仪器准确度不高或配备不合理，未按规定时间进行有效的计量检定，运行检测仪表不全或者失灵情况时有发生，所以不能准确的测定蒸汽或者给水流量，燃煤量，炉渣含碳量，排烟温度等等。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，因此锅炉、电机的运行效率受到了限制，造成浪费。

3.6工业锅炉系统密封不严，造成过剩空气系数超标，使得热损失增加。

3.7锅炉操作人员专业度不够，责任心不高。这一现象普遍存在，很多企业对操作人员的培训不到位。企业老总从经济角度出发，派出去进行司炉工培训取证的人往往是自己或者自己放心的人，实际操作锅炉人员不能保证100%持证上岗，实际操作的时候不能够得心应手，快速操控。这对锅炉经济和安全运行双方面都带来极大影响和隐患。

4工业锅炉节能技术改造

锅炉节能的技术途径很多，但总体上可从两方面入手，其一是热能转换过程；其二是热能利用过程。热能转换过程是指燃料从化学能转变为热能的燃烧过程，这一过程涉及燃烧的设备与技术；热能利用过程是指通过一定的装置和专门的系统及技术将燃烧放出的热量有效地传递并被工质吸收，产生要求参数的蒸汽和热水。我们知道传热量最基本的公式传热量等于传热系数、传热面积、传热温差三者的乘积（Q=KFT），可以从这发面考虑，通常采用先进的传热材料和工艺技术来实现高效传热，达到节能目的

4.1锅炉的绝热保温。即控制锅炉对外界的温差的减少。对锅炉本体及管道采取绝热保温措施，这样大大的减少热损失，提高了锅炉的热效率。这样做的节能效果可使得锅炉热效率提高1.5到2个百分点。常用的绝热材料有硅酸铝纤维、岩棉、玻璃棉、复合硅酸盐保温材料、硅藻土轻质浇注料等。

4.2采取有效的水处理技术和除垢技术。由于水垢的传热系数较一般金属材料差，即控制传热系数，使得水能够较大的吸收热能。加强对锅炉的原水、给水、锅水、回水的水质及蒸汽品质抽烟分析，实现锅炉低水垢乃至无水垢运行。相比于软化水，凝结水是较佳的热源给水，更为接近纯水，不仅能够减少燃料的损耗，还可以通过改善水质而减少排污过程中的热量损失，对于降低蒸汽生产成本和提高锅炉的能源使用效率，起到重要的作用。

4.3增设悬浮燃烧系统。这从控制燃烧效率出发，从炉前适当位置喷入适量煤粉到炉膛的适当位置，使之在炉排层燃基础上，增加适量的悬浮燃烧，可以获得10%左右的节能率。该燃烧方式适合细碎煤质为燃料、燃烧效率很低的锅炉改造。

4.4做好锅炉与辅机，锅炉与用热设备的科学匹配; 在运行管理中通过对整个系统有效的组织协调，减少负荷变化对锅炉运行效率的影响; 对于负荷变化较大的情况，可以在系统中安装合适的蓄热器

4.5 针对现有锅炉房主辅机不匹配、配置的检测仪表不全或者失灵情况时有发生，系统效率低等问题，集成现有先进节能技术，改造现有锅炉房系统，提高锅炉房整体运行效率。

4.6 以保证锅炉的平稳运行和较高的热效率，从而确保整个供热系统的能源利用率。由工质的散热损失导致的能源浪费较为严重，因此，在对工业锅炉实施节能改造时必须重视管路系统的跑、冒、滴、漏现象，尤其要注意分汽缸、阀门等部件的热量损失，另外，还要注意保温材料是否破损，及时更新。

4.7加大对锅炉管理人员、操作人员的技术培训和责任心教育，从“人”方面进行有效的控制。做到数量操作与操控，着对锅炉运行效率的提高有非常深远的意义。

5结语

当前我国现有中小锅炉，由于结构设计不合理、制造质量不良、辅机配套不协调、可用煤种与设计不符、运行操作不当等，造成锅炉出力不足、热效率低下和输出参数不合格等问题。根据我国标准《锅炉节能技术监督管理规定》，必须用节能技术对低效率工业锅炉进行必要的改造否则耗能超标的设备不得使用。对工业锅炉进行节能改造，可以提高运行效率，以消除锅炉缺陷；改进燃烧设备和辅机系统，使其与燃料特性和工作条件匹配，使锅炉性能和效率得到充分的发挥与利用，从而实现能源效率提升和达到保护环境的目的。通过能源效率测试，从制造到使用，加强安全监察与节能监管相结合，让我国国民经济更加健康迅速的发展。