工业锅炉的节能技术
摘要：本文分析了我国燃煤工业锅炉的耗能现状和原因，并总结归纳了目前常用的工业锅炉节能途径和新兴的节能技术，展望了工业锅炉的节能技术的发展方向。
关键字：工业锅炉；节能技术
1 工业锅炉的介绍
工业锅炉主要是以产生蒸汽和热水为主，人们生活所需要的热能都可以通过锅炉产生的热水或者蒸汽直接为工业生产而提供能源。还可以通过蒸汽的动力装置转成机械力，再通过机械能转化成电能。
锅炉是通过锅和炉组成的，水可以通过锅来加热利用燃料燃烧产生加热的介质，燃料是通过炉来燃烧，然后通过燃料将化学能转化成热能，所以锅和炉是必不可分的。
2 我国燃煤工业锅炉的耗能现状和原因
我国在用工业锅炉以中小容量为主，据2008 年时统计平均容量为3.27MW/台。2008 年全国在用锅炉中，小于35t/h 的锅炉约占总量的98.9%；主要炉型为层燃锅炉，约占燃煤工业锅炉总量的95%；固定炉排锅炉所占比例约40%，链条炉排锅炉约占50%，其余约占10%[1]。可见对于小于35t/h的层燃锅炉节能改造对提高整体工业锅炉节能减排水平起到至关重要的作用。
我国燃煤工业锅炉总体平均运行热效率为65%左右，对于燃油（气）工业锅炉，总体平均运行热效率为80%~85%，效率低于发达国家。按容量分效率如下表：
表1 不同容量锅炉效率
蒸发量＜2t/h 2t/h~4/h 6/h~10h ＞10t/h
效率/% 55-60 60-65 65-70 70-75
造成我国工业锅炉效率低下的原因主要有[2]：
（1）平均容量小。我国工业锅炉容量小于35t/h的仍占绝大多数，锅炉运行效率仅不到65%，且锅炉日常运行负荷大多低于原设计额定负荷，造成运行效率进一步下降。
（2）锅炉设备缺陷多，辅机不配套。我国工业锅炉多为层燃锅炉，燃烧设备存在缺陷，如炉排存在漏煤量大，炉侧漏风等。许多锅炉的鼓、引风机和给水泵、循环水泵配套偏大。据统计，在用锅炉水泵及风机平均效率只有50%和60%。
（3）运行自动化水平低。我国在用燃煤工业锅炉大部分采用手工操作，不能实现自动
调节，尤其10t/h以下的燃煤锅炉，极少安装运行监测仪器仪表。
（4）节能、环保技术落后。目前常用的节能环保技术包括增加余热回收设备、加强水处理、安装尾部脱硫除尘设备、电器设备变频技术、分层燃烧技术等。而我国在用工业锅炉实际上很少应用这些技术，造成能源浪费和环境污染。
3 目前工业锅炉节能途径
3.1 选用节能型锅炉
为确保工业锅炉安全节能地满足用户要求，就要选择合适的锅炉。工业锅炉的选型原则是[3]：
（1）根据用途选用介质。能用热水的，不用蒸汽；能用饱和蒸汽的，不用过热蒸汽，以利安全节能。
（2）必须满足热负荷和热介质参数的要求。首先根据工艺生产、采暖通风和生活要求，计算出企业热负荷；然后选择锅炉台数和容量。锅炉出力应能适应用户热负荷的变化。一般燃煤锅炉经济负荷为额定负荷的70%～80%，低负荷不低于额定负荷的20%-30%，注意避免长期低负荷运行。
（3）锅炉热效率应不低于国家对节能产品的要求。优先选用产品质量好的名厂产品。
（4）要求锅炉按照当地可用煤种的特性（如发热量、挥发份、灰份、含硫量等指标）选用适宜的锅炉。要求选用的锅炉能有效地燃烧选用的燃料，对燃料品种有较大适应性。锅炉用煤一般采用就近煤种，避免长途运输；有条件采用当地低质煤种，而且在经济上合理时，宜采用低质煤。
（5）按照锅炉安装地区的环保要求选择锅炉。在市区、风景区应安装层燃炉、型煤锅炉或燃油燃气锅炉，而不能安装粉尘排放浓度大的循环流化床锅炉和煤粉锅炉。
3.2 采用微机控制技术
蒸发量大于10t/h的锅炉应采取计算机控制系统；小型锅炉也要配备必要的热工仪表。实行计算机控制后，可对锅炉的水位、汽压、给水流量、蒸汽流量、炉膛温度、排烟温度、燃料消耗、风量、风压等运行参数进行数字显示和记录，并能对给水系统和燃烧系统精确控制，从而达到节能目的。实行计算机控制，可以记录各项运行数据，便于统计和考核，为锅炉运行情况的考核提供产量和能耗依据。随着计算机应用技术的提高，以及微机价格的降低，工业锅炉微机控制系统日益成熟和廉价，逐渐进入工业锅炉房，对锅炉的安全和节煤将起巨大作用[4]。
3.3 改善炉拱布置
炉拱的作用主要是引燃和组织炉内空气动力工况，因此，根据锅炉燃料来改善炉拱的布置，适应燃料燃烧特性的要求，能有效提高锅炉燃烧效率。炉拱布置时应将前、后拱作为整体虑，只有前、后拱合理搭配，才能促进炉内正常燃烧。
3.4 采用空气预热
当空气预热后，送入炉膛的空气温度提高，使燃料干燥、点燃到燃尽的过程加速，尤其是提燃料层下面靠近炉排的底层温度，加强燃料层深处的燃烧，促进燃尽，大大提高了燃烧效率。从另一方面来看，利用烟气余热加热空气后，降低了烟气温度，即减少了排烟热损失，也提高了锅炉热效率。
3.5 烟气余热利用
锅炉燃烧过程中，排烟热损失的热载体是锅炉的最大热损失，为了保障工艺加热的温度。热载体的锅炉排烟温度一般在300 ℃以上，造成锅炉的效率不高，所以可以在空气预热器的排烟管上增加一台热管蒸汽发生装置，这样可以将烟降低到160℃。
3.6 锅炉设备维护
锅炉设备的完好程度对锅炉的热效率影响很大，因此须加强设备维护工作[5]。
（1）定期检修炉排，保证炉排平整没有缺损，避免因炉排短缺或不平整所引起的漏煤和跑风现象。
（2）清理积灰和水垢: 灰垢的导热系数仅为0.116 3 W / ( m·℃)，1 mm 灰垢导致燃料消耗量增加3%。清除锅炉受热面上的积灰，可以降低锅炉排烟温度。工业锅炉结生水垢的现象也较为普遍，水垢会破坏锅炉正常的水循环，带来诸如浪费燃料、损坏受热面、降低锅炉出力、降低锅炉使用寿命等等危害。及时有效地清除积灰和水垢，对提高锅炉热效率很明显。
4 几种新型工业锅炉节能减排技术
4.1 新型高效节能低污染预燃式燃油燃烧器
新型预燃式燃油燃烧器集燃油的雾化、气化、油气与空气的均匀混合以及完全燃烧于一体，直接喷射出高温、高速、无烟、无尘的纯净火焰，具有显著的节能和环保效果。由于采用了先进的气泡雾化技术和独特的预燃式燃烧技术，预燃式燃油燃烧器主要具有以下特点：（1）对燃油雾化效果很好，液雾后颗粒度小且分布均匀。另外，其雾化效果不受燃油粘度的影响，适应范围广；
