浅谈在用燃煤工业锅炉节能环保现状及治理措施

    摘 要：锅炉普遍存在于我们的生活和工作中，锅炉的节能环保工作是我们国家很关注的一个问题，在此期间，国家大力推广燃煤锅炉改造，使其满足节能环保的要求。但在这期间，有些单位还是缺乏节能环保的意识，本文就节能环保的现状、存在的问题以及治理措施做简要分析，并提出相应问题的措施，为锅炉设计以及锅炉运行提供参考。

    关键词：锅炉；节能；环保；现状；措施

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.069

    1 前言

    锅炉，是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液體加热到一定的参数，并通过对外输出介质的形式提供热能的设备[1]。

    我国燃煤工业锅炉的型号很多，有SZL、SHL、DZL、SZS等多种炉型，其中每一种型号的锅炉都有各自的优缺点，虽然在设计上每一种锅炉的热效率都满足国家标准规定的最低值要求，但是在使用中就不尽其然了。其中主要问题还是使用单位在管理方面的欠缺以及锅炉运行人员对某些细节的忽视，导致燃煤锅炉在运行中不能达到设计要求的效率，浪费燃料，污染环境。

    2 燃煤工业锅炉节能环保的现状

    目前我国工业锅炉的制造业技术随着国民经济的发展也取得了很好的成绩，主要表现在工业锅炉行业标准不断完善，设计制造业技术水平也在不断提高，且产品的种类日益增加。但是，目前工业锅炉行业在发展过程中，还存在着能源利用率低、环境污染严重的问题。据统计，截至2015年底，我国锅炉总数达57.92万台[2]，其中工业锅炉约57 万台，以燃煤锅炉为主。锅炉耗煤约24.8亿t标煤，其中工业锅炉年耗煤量达7.2亿t标煤，约占我国能源消费总量的20%[3]。燃煤工业锅炉污染物排放是重要污染源，年排放烟尘、二氧化硫、氮氧化物分别占全国排放总量的33%、27%、9%[4]。

    燃煤工业锅炉量大面广，单台锅炉容量比较小，运行中使用热效率不高，安装污染控制系统的运行成本比较高。就目前情况来看，真正安装减排系统的锅炉相对较少，为了加强燃煤工业锅炉节能环保，需加强推广应用。

    工业燃煤锅炉中，10 t/h及以下的约41万台，76万蒸吨约占燃煤工业锅炉总数量90% 和总容量的43%，平均热效率为67%；20 t/h及以下的约45万台，123万蒸吨，约占燃煤工业锅炉总数量97%和总容量的70%，平均热效率为68%。由此可以看出，我国燃煤工业锅炉在2013 年之前以小型化为主，平均容量较小，技术装备水平较差，热效率较低[5]。

    “十二五”期间，随着我国节能减排、可再生能源利用、“煤改气”等政策的推行，工业锅炉的产品结构、燃烧方式也发生了不同程度的变化，生物质锅炉、余热锅炉、燃油气锅炉等得到了较快发展。2013年开始，为了改善大气环境，控制污染物排放量，国家发布了《大气污染防治行动计划》，把燃煤工业锅炉的节能环保作为重要内容，提出淘汰10t/h以下的燃煤锅炉，其余燃煤锅炉加装脱硫脱硝装置，降低大气污染物的排放量，以减轻环境的污染。2016年11月质检总局对《锅炉节能技术监督管理规程》（TSG G0002-2010）的部分内容进行了修改，修改的主要内容就是提高了工业锅炉的热效率，主要目的就是节约燃料。

    3 存在的问题

    3.1 锅炉设备落后老旧

    现如今，很多锅炉使用单位都面临设备老旧，自动化水平低，设计燃料与使用燃料不匹配等问题。在使用过程中未能按要求布置尾部烟气处理措施，燃煤锅炉一般使用负压燃烧技术，但是由于锅炉运行人员水平低，在操作过程中不注意，使得锅炉漏风严重，再加上燃料燃烧不充分，这样一来就导致了锅炉热效率低，浪费能源，而且对环境污染也十分严重。

    3.2 制造厂家水平层次不齐

    锅炉生产厂家众多，有些规模较小，技术水平低下，虽然他们设计制造的锅炉在设计文件技术鉴定的时候都是满足要求的，但是在使用过程中有些还是会暴露出一些问题，比如燃料燃烧与炉型不符，运行效率不能满足设计效率等一系列问题。

    3.3 运行管理水平低

    目前，锅炉使用单位对锅炉运行人员培训不重视，致使运行人员水平层次不齐，节能环保的技能欠缺、意识淡薄。运行管理水平在很大程度上决定着锅炉的效率和是否节约能源，是否使锅炉排放的烟气达标。

    3.4 排放物处理不当

    部分企业和使用单位为了提高自身的经济利益，减少投入成本，未对尾部烟气加装环保处理措施，污水未经过处理就直接排放，有意忽视污染物的直接排放对我们生存的环境和大自然所带来的危害。

    4 治理措施

    4.1 更新改造不能满足节能环保要求的锅炉

    对于不能满足节能环保要求的锅炉进行更换或者改造，对于链条炉排锅炉，合理布置前后拱，使其发挥应有的作用，保证燃料在炉膛里充分燃烧。拱主要分为前拱和后拱，前拱位于炉排前部，主要起引燃作用，吸收来自火焰和烟气的辐射热，并辐射到新煤上，使其尽快升温、点燃。后拱则位于炉排后部，主要作用有三点：引流、混合、保温燃烧。

    采用分区送风技术，如图1所示煤从煤斗进入炉膛后，随着炉排由前向后缓慢移动。煤的燃烧主要分三个过程，在炉排的前部，是新煤的准备燃烧区，主要进行煤的预热和干燥，然后是挥发分析出着火。在炉排中部，是焦炭燃烧区，该区温度很高，同时进行着氧化和还原反应过程，放出大量热量。在炉排后部，是灰渣燃尽区，主要是灰渣中剩余的碳的继续燃烧。

    在燃烧准备区和燃尽区由于是挥发分析出和焦碳燃烧区，这两个过程都不需要过多空气，而在焦炭燃烧区，由于是主要的燃烧阶段，则必须保证有足够的氧气，如果不分区送风，则会出现在炉膛前后两端空气过剩 ，在中部不足的现象，燃尽率在85%左右，这样就会浪费燃料。因此选用合理的送风技术，有助于燃料的燃烧，也有助于减少烟气量，降低热损失。

    4.2 加强锅炉的运行管理

    企业应当对锅炉运行和管理人员加强培训，提高相应的专业水平，使其懂得锅炉节能环保的重要性，管理人员应该合理安排，不定时检查锅炉运行情况，保证锅炉尽可能在设计参数和设计燃料下运行。现就锅炉运行中主要的热损失及处理办法做如下分析：

    燃煤工业锅炉在运行中主要的热损失有：排烟热损失q2、固体不完全燃烧热损失q4、散热损失q5等。

    （1）降低排烟热损失q2。锅炉排烟热损失的计算公式如下：

    式中：、—计算系数；

    —排烟处过量空气系数；

    —排烟温度（℃）；

    —入炉冷空气温度（℃）。

    根据公式可以看出影响排烟热损失的主要原因有排烟处过量空气系数、排烟温度、冷空气温度，下边根据公式作简要分析：

    1）控制锅炉漏风量。燃煤锅炉一般采用负压燃烧，如果在运行过程中锅炉设计的观察孔、关火孔及烟道出现漏风的现象，这样就会影响锅炉正常燃烧，增加烟气量，使得排烟热损失增加。因此，在锅炉运行中，运行人员要及时观察是否出现漏风现象，第一时间处理。

    2）控制锅炉排烟温度。锅炉排烟温度高低是反映锅炉设计、运行状况及设备良好水平的一个综合性参数。锅炉运行中，由于运行人员操作不当引起排烟温度升高或烟气量增大，都会增大排烟热损失，降低锅炉热效率。运行中降低排烟热损失可以从防止受热面结渣和积灰来考虑。如果锅炉受热面积灰和结渣，由于灰垢的传热系数很小，这样一来就会是锅炉的吸热量减小。同样大的锅炉受热面积，如果结渣和积灰，传给工质的热量将大幅度减少，会提高炉内和各段烟温，从而使排烟温度升高。运行中，合理调整风、粉配合，调整煤层厚度和炉排速度，调整风速和风率，防止炉膛局部温度过高，均可有效地防止受热面结渣。在锅炉运行中应对受热面定期进行吹灰、除渣。

    3）控制冷空气温度。锅炉运行中，如果冷空气温度高于设计值，将会减少空气预热器的传热温差，使传热量减小，排烟温度升高。当冷空气温度升高较多时，空气预热器出口风温也会有所升高，这样一来，虽然可以提高炉内理论燃烧温度水平，燃烧的经济效果有所提高，但也会使排烟温度升高，所以，在运行中应该选择合理的冷空气温度，不能随意提高冷空气温度。

    4）选择合理的入炉风量。在满足正常燃烧的前提下，应尽量减少入炉的过剩空气量。过量空气系数过大，既不利于锅炉正常燃烧，也会增加排烟量，从而使锅炉热效率下降。在锅炉运行中，应该按要求装氧量表和风量表，以便正确监视和分析入炉风量的多少。

    （2）降低固体不完全燃烧热损失q4。固体不完全燃烧热损失计算公式如下：

    式中：—收到基灰分（%）；

    —收到基低位发热量（KJ/kg）；

    、、—分别为飞灰、漏煤、炉渣含灰量占入炉煤总灰量的质量分数（%）；

    、、—分别为飞灰、漏煤、炉渣可燃物含量（%）。

    根据公式可知：链条炉的机械（固体）不完全燃烧热损失由三部分组成：因炉排漏煤造成的q4损失；因飞灰中含有未燃尽的焦炭造成的q4损失；因煤渣中含有未燃尽的焦炭所造成的q4损失。链条炉的飞灰中有部分颗粒较大，在炉膛停留的有限时间内难于完全燃尽。当煤的灰分较高，特别是灰分的熔点较低时，熔化的灰分将未燃尽的焦炭包围起来，焦炭难于与空气接触，使煤渣中可燃物的含量明显增大。因此，链条炉的机械不完全燃烧热损失q4较高。根据不同煤种，链条炉的q4约为6% ～15%。因此，降低固体不完全燃烧热损失q4的主要办法就是根据不同燃料特性和锅炉结构，合理布置受热面，使得锅炉能够安全、稳定、高效燃烧，选择适合燃料燃烧的炉排，减少因漏煤、未燃尽的焦炭造成的q4损失。

    （3）降低散热损失q5。当锅炉运行时，炉墙、钢架、管道和某些部件的温度总是高于周围空气温度，由于锅炉向空气散热所形成的热量损失占输入热量的百分率称为散热损失，用q5表示。影响散热损失的主要因素就是炉墙外表面积和外表面温度，炉墙外表面积一般根据炉型基本都是确定的，主要就是外表面温度，因此要选择一个合理的外表面温度，一般情况下选取50℃，在运行过程中，炉墙或者烟道外表面保温层有破损，应该及时处理，做好检查工作，这样锅炉的散热损失一般不会太大。

    4.3 加快推动锅炉安装废物清洁和烟气处理装置

    现如今有些工厂和企业在使用锅炉时，忽视了锅炉产生的废水、废气物直接排放对环境造成的影响，未按要求安装相应的处理装置。因此，应该加快推动未安装处理装置的工厂和企业及时安装，同时各环保部门应该加强监管，严禁将未处理的废水、废气物直接排放，从污染的源头上解决问题，保证我们生活在一个空气清新、水源干净的环境中。

    5 结束语

    就目前形式来看，燃煤工业锅炉可能仍将是我国的主导产品，随着我国对能源供应结构政策的变化以及对环保要求的日益严格，今后一段时间采用清洁燃料的锅炉和采用洁净燃烧技术的锅炉将会是主要的趋势。

    参考文献：

    [1]国家质量监督检验检疫总局.特种设备目录[J].2014年10月30日.

    [2]国家质检总局.全国特种设备安全状况通报[R].北京：2016.

    [3]中华人民共和国统计局.中国统计年鉴[R].北京：2016.

    [4]燃煤锅炉节能环保综合提升工程實施方案[R].北京：2014.

    [5]夏淑貌.燃煤工业锅炉节能环保现状及发展趋势[J].煤炭加工与综合利用，2017（10）：5-8.

    作者简介：豆永飞（1990-），男，甘肃庆阳人，学士，初级，从事锅炉检验工作。