小型工业锅炉节能技改措施

发表时间：2015/10/27 15:17:36    来源：     点击：

小型锅炉是我国最主要的能源消耗设备之一,本文作者根据亲身经历和实践,提出了小型锅炉的一些节能、技改措施,重点分析了小型锅炉的燃烧技改措施,以期对今后的锅炉节能工作有所帮助。

能源是社会赖以生存和发展的重要物质基础,能源的可持续发展是我国在新世纪里必须面对的问题,所以节能是改善我国能源状况、保障社会经济持续发展的重要途径,是一项长远战略方针。

锅炉是我国最主要的能源消耗设备之一,其能耗量占一次能源消耗量的70%以上,提高其运行经济性对我国的节能具有极为重要的意义。我国锅炉总数中95%以上为小型锅炉,小型锅炉量多、效率低、技术普遍落后、能源消费量大,对此我们要有足够重视,必须认真研究新形势下的小型锅炉节能技改工作,提高小型锅炉技术经济性。

提高小型锅炉运行技术经济性,途径是多方面的,我根据多年来的亲身经历和实践,提供以下节能、技改措施,仅供参考。

1.加强运行管理

运行管理包括建立对水、汽参数、流量、燃煤量、煤质分析及燃烧工况的日常连续监测、计量和记录系统;合理调度锅炉负荷;保证锅炉维修、保养质量,设备与管道的保温、防漏质量;用汽设备的凝结水回收,排污量控制及排污热能的回收;定期考核锅炉平均运行热效率、供汽煤耗和供汽综合能耗,制定能耗定额,开展节能竞赛,实行奖惩制度;加强对工人和技术人员的思想教育、技术培训和业务考核。任何好的锅炉设备都必须有好的运行管理和较高的运行水平。

2.改善燃烧状况

小型锅炉效率低绝大多数是因为燃烧不良,改善燃烧一直是锅炉节能技改的重点。链条炉是小型工业锅炉主要炉型,由于其本身结构限制,燃料系单面着火,炉膛水冷程度大,燃烧及燃尽性能差,常“吃黑拉黑”。采用以下几种措施,均能收到一定效果。

2.1分层给煤

分层给煤是近几年应用较多的链条炉节能技术,还被列入“九五”重点节能科技成果。常见的分层给煤装置结构见图1,一般采用筛条筛分或滚筒―挡板(或梳条)组合的机械重力筛分原理,使煤层自上而下由细到粗分布,这样对煤的引燃、减少漏煤很有好处,同时使煤层变得疏松、减少煤层通风阻力,也能使末煤在煤层面形成表面沸腾、出现小规模的半沸腾燃烧。分层给煤装置改善了链条炉的燃烧状况,具有明显的节能效果。

2.1.1分层给煤常出现的一些问题

许多分层给煤改造均只限于煤斗的改造,未能从锅炉其他相关部件与运行调整上下工夫,或者不管具体情况一味地采用分层给煤,技改后锅炉在运行中常出现一些问题。

2.1.1.1着火线前移0.5m左右,有的甚至在煤斗根部即被引燃,常使分层给煤装置烧坏变形,挥发分较高、细粉较多煤种情况更严重。

2.1.1.2由于煤层阻力变小,如送风引风调整不当,常出现正压燃烧,细粉及火焰喷出,危及设备和人员安全,影响车间环境。

2.1.1.3末煤在表面沸腾燃烧,链条炉空间小,飞灰量及飞灰含碳增加。

2.1.1.4细煤在表面先形成灰渣层,煤层下部粗颗粒煤燃尽困难,熄火线前移1m左右,影响了渣中碳的燃尽,特别是对间断运行或低负荷运行的锅炉,渣中碳一般20%以上。

2.1.2分层给煤装置要取得好效果,应注意以下几点。

2.1.2.1分层给煤装置适用范围:⑴燃煤热值不宜过低(应在16747kJ/kg以上),当然燃煤热值或挥发分很高煤、块煤或末煤也没必要采用;⑵尽可能控制燃煤粒度(0―3mm少于30%,0―0.lmm末煤少于2%,最大块不超过50mm)和水分(8%―10%,过于干燥易飞扬,太湿易粘结,堵塞煤筛,影响分层效果)。

2.1.2.2调整运行:传统链条炉运行方式为厚煤层(120―150mm)、慢炉排、高风压,加装分层给煤装置后宜采用薄煤层(80―100mm)、快炉排、低风压,特别是对热值和挥发分高、末煤多煤种;调整送风,降低过剩空气系数,集中在猛烈燃烧区送风,以发挥半沸腾燃烧优势,前部不送风,尾部适量送风,以促进渣中碳的燃尽;做好用汽调整,尽可能避免低负荷或间断运行。

2.1.2.3结合具体情况,实施以强化燃烧为核心的综合节能技改。如对变工况运行或低负荷运行链条炉,在安装分层给煤装置的同时,完成送引风机和给水泵变频调速节能技改,这对宾馆、医院、学校等单位节能和提高设备水平很有必要。通过技改措施,可提高炉膛温度水平,强化着火和渣中碳的燃尽,提高锅炉出力和效率。

2.2炉拱改造技术

炉拱在链条炉、往复推饲炉等火床炉中主要起加快新燃料的引燃和促进炉膛内气体混合的作用。链条炉系单面引燃,着火条件差,气体沿炉排长度分布不均,炉拱对于链条炉运行极为重要。炉拱的换热遵循“再辐射”的传热原理,即炉拱先吸收高温火焰的辐射热量,本身具有很高的温度,然后以漫辐射的形式将热量向四面八方辐射出去。

强化炉拱传热的根本途径是提高拱区温度。超低长倒“人”字型炉拱(也称双“人”字形节能炉拱)结构如图2所示,它由“人”字形前拱和“人”字形后拱组成,较大幅度地增长后拱覆盖率和减低其出口端高度。这种炉拱组力图将尽可能多的高温烟气引入前拱区,能在前后拱间形成气流旋涡(可观察到强烈旋转的火球),从而大大促进可燃气体和氧气充分混合,增加火焰充满度,提高前拱区温度,有效延长高温烟气停留时间,使辐射到新煤上的热量也增强,再加之后拱高温烟气深入到前拱区的直接引燃作用,保证了新煤的顺利着火。由于炉温高,加之超低长后拱的保温促燃作用,如果再辅之以相应的配风方式,就能使炉渣中的残碳燃烧干净。由于完全燃烧,炉膛温度大大提高,从而使锅炉的出力也大大提高。燃用劣质煤的火床炉还设有中拱,它处于火床中部,是一种处于主燃区的短拱,具有很好的引燃性能,同时又不会产生烟气闷塞或冒正压,其长度短、布置灵活、建造费用低,特别适宜于锅炉改造。中拱前高后低,倾角12°左右,其长度和高度据锅炉容量和煤质而定(一般800―1200mm)。

2.3合理配风技术

2.3.1配风是保证锅炉正常燃烧的重要环节,火床炉炉排下风室分段设置,配风方法有三种:尽早配风法、强风后吹法和推迟配风法。

2.3.1.1尽早配风法适用于高挥发分煤、细粉较多煤,在前后拱间送入大量空气以满足大量挥发分和细粉的燃烧。此发飞灰含碳量较大。

2.3.1.2强风后吹法以引燃为核心,适用于低挥发分煤,在最后1―2个风室大量送风形成强燃区,以满足大量焦炭燃尽。但燃烧强度很高,易结焦。

2.3.1.3推迟配风法适用于多种煤,在后拱下燃烧中期的床层区加强送风,在火床中段形成一个强燃区,对前后均起促燃作用,从而改善炉前着火及炉后燃烬的条件。此法应与良好的炉拱设计相结合。同时还要与煤层厚度、炉排速度的调整相结合,如对高挥发分煤,应采用薄煤层、快送煤的方式,可减少炉排面的气体分布不均;对于低挥发分煤,采用厚煤层、慢送煤方式,以免产生前部断火、后部跑火的现象;对高水分、高灰分劣质煤,也应采用厚煤层、慢送煤方式,以保证前端着火稳定、后部燃尽良好。

2.3.2常结合炉拱技改合理采用二次风技术。设计合理的二次风,可强化炉内气流混合,将后拱区内的高温烟气引至火床头部,以利于新燃料的及时着火。二次风在抛煤机炉运行中十分重要。

2.4加喷煤粉助燃技术

在链条炉前后拱喉口处(有的锅炉应修改炉拱、取消喉口)从两侧墙或前墙布置煤粉燃烧器(一般采用旋流式燃烧器,距炉排面1.5―2米),喷入煤粉,利用煤粉悬浮燃烧强化着火和提高锅炉出力与效率,但制粉系统复杂,增加了飞灰量,锅炉常正压运行,设备故障多。采用该技术技改,应配套改造除尘器,加强炉墙密封性。

3.锅炉风机水泵节能技术

锅炉的辅机系统很多,如送引风系统、除尘系统、自动控制系统、水处理系统等,这些系统对锅炉运行的可靠性和经济性影响非常大。如锅炉风机、水泵,其用电量占锅炉房全部用电的80%以上,目前小型锅炉风机、水泵在运行中普遍存在如下问题。

3.1设备老化或设计陈旧,风机、水泵本身额定效率低。我国有70%的电机只相当于国际上世纪50年代的技术水平,电机驱动系统能效比国外低20%左右,节能潜力巨大。由于烟气中含有氧化硫,和水蒸气结合生成硫酸,烟道和引风机壳体都容易被烂穿。

3.2选型不当,富裕量过大或建设后期工艺要求改变,实际工作负荷远离额定负荷,运行效率更低。大量风机、水泵常常是在低于额定流量下运行。

3.3绝大多数仍是以挡板或阀门调节流量,节流损失大,运行效率低。

3.4输送管道设计、安装不合理,管路阻力和管理制度不严等。有些锅炉的鼓风机进风口布置在炉顶,目的是利用炉顶的热量。由于鼓风机前的管路阻力增加,相应的风机容量也要增大,否则反而会造成鼓风不足,得不偿失。由于环保上的要求,许多厂家将原有旋风干式除尘器改成水膜除尘器,由于受场地限制,采用较多的直角弯头,阻力增加不少,原有引风机的容量就不够了。现有的锅炉一般采用立式空气预热器,由于烟气在管内作纵向冲刷,对管壁的放热系数小,而作横向冲刷的空气对管壁的放热系数大,使管壁温度接近于低温的空气而不是高温的烟气,在进风一侧的管壁温度往往会低于烟气中SO2的结露温度,产生硫酸。煤灰与硫酸作用后便在管子下部出口处形成像水泥一样的硬垢,使流通阻力大大增加。风量与转速成正比,风压与转速的平方成正比,轴功率与转速的立方成正比。如果风量下降到原来的80%,可以采用调速的方法使转速下降20%,则风机的轴功率要下降到原值的51.2%;当风机量减少至50%时,风机的轴功率下降至原值的12.59%。因此,风机、水泵采用调速控制流量非常有意义。