节能环保之工业锅炉节能环保策略

节能与环保

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节能环保之工业锅炉节能环保策略

摘要：随着我国经济社会发展，能源相对短缺、资源利用率低下、环境污染持续上升、生物多样性濒危等一道道难解的方程摆在我国政府面前，实施节能环保策略已刻不容缓。本文主要介绍了我国能源利用现状，节能策略，重点分析了工业锅炉的节能减排问题，指出工业锅炉现状，相应的节能措施，未来发展方向。提出下一步节能减排的思路。

引言

能源供应日益紧张使得节能已经变为世界关注的焦点。节能就是尽可能地减少能源消耗量，生产出与原来同样数量、同样质量的产品；或者是以原来同样数量的能源消耗量，生产出比原来数量更多或数量相等质量更好的产品[1]。

过去50年全球平均气温持续上升，90%以上与人类使用石油等燃料产生的温室气体增加有关，由此引发了一系列生态危机并且造成了生态环境的日益恶化。节约能源资源，保护生态环境，已成为世界人民的广泛共识。对于我国来讲，进一步加强节能减排工作，既是对人类社会发展规律认识的不断深化，也是积极应对全球气候变化的迫切需要，节能减排是树立负责任的大国形象、走新型工业化道路的战略选择。国务院印发的《“十二五”节能环保产业发展规划》(以下简称《规划》)提出，到2015年我国节能环保产业总产值将达4.5万亿元，增加值占国内生产总值的比重为2%左右，节能环保产业发展潜力巨大。《规划》明确了“十二五”期间节能产业、资源循环利用产业和环保产业发展的重点领域。

1我国能源利用现状

1.1能源丰富而人均消费量少

我国能源虽然丰富，但分布很不均匀，煤炭资源60%以上在华北，水力资源70%以上在西南，而工业和人口集中的南方八省一市能源缺乏。虽然在生产方面，自解放后，能源开发的增长速度也是比较快，但由于我国人口众多，且人口增长快，造成我国人均能源消费量水平低下，仅为每人每年0.9吨标准煤，而1吨标准煤的能量大概可以把400吨水从常温加热至沸腾[2]。 节能与环保

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1.2 能源构成以煤为主，燃煤严重污染环境

煤炭在我国一次能源构成中占70%以上，成为我国主要的能源，煤炭在我国城市的能源构成中所占的比例是相当大的。以煤为主的能源构成以及62％的燃煤在陈旧的设备和炉灶中沿用落后的技术被直接燃烧使用，成为我国大气污染严重的主要根源。据历年的资料估算，燃煤排放的主要大气污染物，如粉尘、二氧化硫、氮氧化物、一硫化碳等，对我国城市的大气污染的危害已十分突出：污染严重、尤其是降尘量大；污染冬天比夏天严重；我国南方烧的高硫煤产生了另一种污染-酸雨；能源的利用率低增加了煤的消耗量[2]。

1.3 能源利用效率低。

能源系统的总效率是由开采效率( 能源储量的采收率) 、中间环节效率( 加工转换效率和贮运效率) 和终端利用效率( 终端用户的有用能量与输入能量之比) 三部分组成的。能源利用效率低表现在以下两个方面。第一, 产品能耗高。中国主要用能产品的单位产品能耗比发达国家高25%～90%。第二, 产值能耗高。产值能耗高即单位能耗创造产值低, 我国每千克标准煤能源产生的国内生产总值为0.36 美元, 日本为5.58 美元, 法国为3.24 美元, 韩国为1.56

美元, 印度为0.72 美元, 世界平均值为1.86 元。日本是中国的15.5 倍, 法国是中国的9倍,世界平均值是中国的5.2倍, 韩国是中国的4.3倍, 连印度也是中国的2倍[3]。

我国的工业锅炉大多以燃煤为主，涉及的范围广、数量大，每年消耗标准煤约为4亿吨。占我国原煤生产总量的25％．而工业锅炉的平均实际热效率只有约60％。每年排放烟尘、SO2和C02分别为600万吨，630万吨和超过750万吨。燃煤工业锅炉的热效率和污染排放对中国的节能、环境保护和可持续发展的影响事关重要[4]。所以，本文着重分析了我国工业锅炉的发展状况及节能减排策略。

2 工业锅炉发展现状与节能策略

2.1 工业锅炉的发展现状

工业锅炉主要为工业生产提供工艺蒸汽, 为社会大众提供热水供应,是工业和社会的必须消耗品。工业锅炉能源消耗和污染排放均位居全国工业行业第二,仅次于电站锅炉, 煤炭消耗量远高于钢铁、石化、建材等高耗能工业行业;

给全国重点城市造成的污染排放已经超过了电站锅炉。我国大概有50 多万台工节能与环保

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业锅炉，主要使用的是燃煤锅炉，每年约消耗4.4 亿t 标准煤，占整个国家能源消耗的19.8%[5]。我国现有工业锅炉中链条锅炉是工业锅炉燃烧设备的主要方式,约占中国工业锅炉产量台数60% , 固定炉排锅炉约占30% ,其他约占10%[6]。因此，采取有效的措施对工业锅炉进行节能，对提高能源利用率，意义重大。

总体分析我国工业锅炉的运行状况，简要归纳为以下七方面[6]：

（1）工业锅炉容量小 虽然近年来热电联产项目逐步上升，但总体上小容量工业锅炉仍然占有较高的比重，而且大多数工业锅炉长期运行在低负荷状态下，由此造成了工业锅炉燃料的不完全燃烧和排烟温度偏高，进而导致工业锅炉的热损失增大。

（2）工业锅炉受热面结焦积灰严重 由于能源的紧张，工业锅炉采用的燃料品质参差不齐，粘结性物质增多，锅炉受热面结焦积灰严重；其次，由于工业锅炉长期在低负荷状态下运行，烟气流速较低易形成积灰；此外，工业锅炉启动、停止时，炉内燃烧工况不佳易形成较多的碳黑和炭末，这些碳黑和炭末具有极强的粘附能力，它们不仅会粘附在受热面上形成紧密状积灰，同时还会捕捉烟气中的飞灰颗粒，使积灰快速增长。

（3）工业锅炉热效率低 我国工业锅炉的运行热效率大概为65%，而工业发达国家的工业锅炉运行热效率可达85%，较我国高20%。

（4）工业锅炉排烟温度高 企业所使用的工业锅炉基本为中小型锅炉，其排烟温度长期在 300～450℃之间，热量流失非常严重。

（5）工业锅炉煤种多变、煤质差 工业锅炉的燃煤由于来源不同，导致煤的种类多变、煤质较差，其颗粒度成分等也有所差别，因而无法保证炉膛内煤的着火时间及其火焰高度。

（6）工业锅炉水质超标明显 根据《工业锅炉水质》GB/T1576-2008标准, 工业锅炉应安装水处理设备或锅内加药装置.但是实际上仍有部分工业锅炉并未配置相应的水处理设备或锅内加药装置，导致水质严重超标。

（7）工业锅炉运行自控装置水平低 工业锅炉应当配备相应的检测仪表，工作人员根据仪表读数调整相应的参数以使工业锅炉平稳运行。但是我国部分工业锅炉尚未配置或配置不全检测仪表。

分析我国工业锅炉的运行现状，让我们认识到节能减排的迫切性和巨大的提升空间，并且从中归纳出工业锅炉节能减排现阶段存在的问题，为下一步节能减排的顺利进行奠定基础。 节能与环保

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2.2工业锅炉节能减排现状和存在的问题

总体上讲工业锅炉量大面广，节能减排工作举步维艰，难以大见成效的主要原因存在于人、料、炉、机、控（简称 MFBAC 五要素）五个方面的因素缺乏应有的综合协调发展 [6]。简单来说：

（1）人：工业锅炉运行管理人员和操作人员的上岗培训没有得到切实的重视，运行管理水平参差不齐，操作人员素质千差万别，节能减排意识淡薄。在工业锅炉缺乏监测、诊断、调节和控制的条件下，人成为节能减排工作的主体，所以，人的思想和行为对节能减排工作的影响最大，是节能减排的软件基础，存在的问题最多。

( 2 )料：煤炭工业一直未能实现为工业锅炉行业实现煤燃料的优质化分类、分质供应，可以想象，适合层燃链条锅炉燃烧的是煤块，而不是煤粉；而适合煤粉炉燃烧的是煤粉，而不是煤块；多少年来工业锅炉行业望眼欲穿,翘首以待，指望煤炭工业能够为工业锅炉行业提供燃料分类、分质的优质化分类供应服务。我们是否可以针对目前散煤 、末煤供应的现状转而在锅炉炉前成型上解决问题，确定一天不依赖于煤炭工业，而依赖于炉前成型、炉前配煤技术（如分层技术、分行技术等 ），是工业锅炉节能减排的物质基础 。

（3）炉:机械化连续燃烧是保证工业锅炉节能减排的基础,机械化连续燃烧消除了人工投煤炉的燃烧周期性,使得工业锅炉能够连续、负荷稳定地燃烧,做到连续供煤,连续燃烧 ,连续出渣 ,因此 ,应该尽快开发机械化连续燃烧的生活锅炉,尽快淘汰手烧生活锅炉。工业锅炉本体是节能减排的硬件基础,目前存在的主要问题是: 燃料和配风的均匀性有待提高,配风的均匀性有待进一步改善 ,针对变化剧烈的煤种,缺乏有效的燃烧调节技术,炉渣含碳量过高;锅炉排烟温度过高 。

（4）机: 是指辅机,燃料能够机械化连续供应、燃烧,被加热工质能够连续供应,燃烧需要的风能够均匀地供给,生成的灰渣能够连续排出,生成的污染物能够高效脱除( 消烟 、脱硫脱氮和除尘 ),这些工作全部有赖于辅机,目前上煤设备、除渣设备等产业的发展还处于极度松散的状态, 缺乏应有的集成。辅机也是工业锅炉本体节能减排的硬件基础,目前存在的主要问题是: 机炉不配套,

产品质量不稳定,系统上衔接存在问题。

（5）控: 是指监测、诊断、调节和控制。目前设计、投运的工业锅炉大部分缺乏有效的系统集成的自动控制装置,更谈不上工业锅炉运行中热工参数的在线监测、在线诊断、在线调节,也就是说,我们目前对一台正在运行的工业锅节能与环保

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炉的节能减排状况一无所知。控是工业锅炉软件和硬件的混合基础,是工业锅炉运行的中枢神经,应该是牵动人、机、炉、料四个要素的指挥系统,除了人的因素外,控是目前节能减排的瓶颈。

以上系统地归纳了我国工业锅炉节能减排存在的问题，根据这些问题，可以提出一些相应的措施，推进节能减排任务的顺利进行。

3工业锅炉节能的方法

根据理论分析和工业实践经验，工业锅炉节能工作应该从提高其热效率降低其排烟温度等方面入手，具体来讲[5]：

（1）适当增大工业锅炉容量 尽可能用高效率大容量的工业锅炉代替低效率的小锅炉，此外可以逐步加大开发热电联产项目的力度，将发电厂汽轮机的排汽或抽汽用于供热可大大减少汽轮机的排汽损失同时还能节约煤资源。

（2）减少工业锅炉受热面结焦、积灰 工业锅炉在运行时易发生结焦积灰等现象，这些现象发生后会增大工业锅炉局部阻力系数，减小流通截面，减小其传热量这就使工业锅炉的烟气温度有所增高。主要措施[7]有定期投入适量的工业锅炉清灰剂；定期对工业锅炉进行吹灰。

（3）提高工业锅炉热效率 我国工业锅炉的热效率低于发达国家，而平时运行效率比测试时还低一些，所以提高工业锅炉热效率是节约能源的一项重要内容。提高工业锅炉热效率的具体做法有：减少散热损失，加厚保温材料和提高绝热材料的质量，在使用中要注意维护避免受潮或损坏；采用二次回风系统促进燃料完全燃烧。

（4）降低工业锅炉排烟温度 降低排烟温度的主要措施有：尽量减少或避免受热面上结渣、水垢、积灰和堵灰等现象的发生；改进或增加工业锅炉尾部受热面。

（5）选购合适的煤种 工业锅炉所用燃煤的水分、挥发分对其着火的快慢、燃烧温度的高低有着显著的影响。燃煤中要保持适当的水分，其在含屑量较多时，能减少漏煤和飞灰现象的发生，并使煤层变松有利于通风，但是如果水分过高，会造成煤着火延后炉膛内温度下降，排烟热损失增大。

（6）保证工业锅炉水质 保证工业锅炉水质不仅是一项重要的节能措施，而且是一项重要的安全措施。若工业锅炉水质不佳，锅炉受热面易结垢，对锅炉安全运行也极为不利，水垢会影响水循环的正常进行造成管子过热甚至爆管。