探讨工业燃煤锅炉燃烧自动化节能技术

    谢建兵+邱子龙

    摘 要：节能减排工作是保障我国资源可持续发展的重要前提，是全面贯彻落实科学发展观的基本依托，同时也是转变我国经济增长方式、提升综合竞争力的主要途径。工业锅炉是我国能耗相对较大的设备之一，其能耗的控制对我国的可持续发展有重要的意义。基于此，本文对工业燃煤锅炉能耗现状进行了分析，并提出了节能技术改造的途径。

    关键词：工业；锅炉；节能；热效率；热损失

    在工业燃煤锅炉实际运行过程中，热效率通常比较低，且燃料污染比较严重。为提高燃煤锅炉的热效率，优化其能效利用率，降低热损失，十分有必要贯彻综合节能改造策略，分析热效率较低的原因，并采取针对性的技术改造方案，提高燃料的使用效率。现今我国工业锅炉主要以燃煤锅炉为主，且覆盖面积较广，容量比较大。据统计显示，我国每年所消耗的标准煤量可达4亿吨，占我国原煤产量的25%。大部分燃煤锅炉容积均比较小，且运行效率一般十分低，能源浪费比较严重，且会排放出大量有毒的粉尘污染物，造成大气污染。以下则主要介绍工业燃煤锅炉燃烧节能的新技术。

    1 煤、油混合燃料燃烧技术

    燃煤锅炉节能的途径比较多，主要从热能转化利用与热能利用过程两方面着手。煤、油混合燃料燃烧技术是最近几年来从国外引进到新型油燃烧节能技术，主要通过将燃料油与煤粉相结合，进行混合燃烧，替代传统煤油的技术。将低劣的煤来替代传统的燃料油，能够有效降低燃油的消耗量。将燃油与煤粉混合后，燃料流动性提升，输送更为方便。此外，煤油混合燃烧技术操作比较简单，且安全性比较高，无需进行繁琐的操作，仅需更换燃烧喷嘴即可满足混合燃烧要求。

    但在应用过程中，同时还需注意在制备煤油混合燃料时，一般需要将原始煤燃料制作成粉状，后注入预混器中，加入20%的水与30%的燃料油进行混合，确保搅拌的充分性。同时为确保燃料的稳定性，需尽可能降低煤粉的粘度。此外，煤油燃料在搅拌均匀后，无需迅速送入锅炉内燃烧，需确保煤粉与煤油混合均匀后，进行贮存与运输，可加入适量的乳化剂进行低速搅拌。并利用快速低温冰冻方案进行贮存。但在使用时，首先需将其加热至流动状态。此外，为保障煤油混合燃料能够充分燃烧，需控制混合浆液的输送速度，注重雾化与燃烧配合，在混合燃料流经喷嘴时，使用低压气流进行雾化处理，保障燃料具有充足的绝热部分，确保其具备一定的热强度。同时还需注意浆状燃料对锅炉设备，尤其是喷嘴磨损程度相较燃油来说相对严重，且煤粉颗粒的不均匀燃烧可能对燃煤锅炉燃烧的稳定性产生影响。

    2 二次风强化燃烧技术

    二次风强化燃烧技术同样可促使锅炉炉膛内的可燃物充分与空气混合，提升可燃物在锅炉内的停留时间，保障其能够充分得到燃烧，降低燃料不完全燃烧所造成的热损失。此外，由于二次风营造的气流漩涡有一定的分离作用，能够减少灰粒与煤粉的逸出量，降低污染物的排放量，进而降低环境污染。首先，二次风能够有效强化气流的燃烧，增强锅炉内气流的混合与扰动，是锅炉内可燃气体与氧气充分混合，降低不完全燃烧损失。其次，二次风能够促使锅炉内烟气漩涡的形成，延长了悬浮细煤粒在锅炉内的燃烧时间，提高燃料燃烧率，降低热损失。此外，二次风能够改善锅炉内的高温烟气排放状况，提高受热面的利用效率。同时还需注意，为确保二次风能够顺利穿透烟气，打破屏障，需将二次风与炉拱进行配合，提高锅炉热容量，优化节能效果。一般可将蒸汽、空气、烟气等作为二次风的介质。

    3 膜法富氧节能技术

    一般为保障燃料燃烧的充分性，必须借助空气、氧气等介质。但一般空气中氮气成分仅占据21%，其余79%均为非氧气体，在锅炉燃烧过程中可能由于温度上升而排放而出，在一定程度上造成了能源损失。此外，在燃料燃烧过程中，可能产生二氧化硫、一氧化氮等有毒气体，会对环境造成污染，威胁人类的身体健康。因此，应用含氧量较高空气参与燃烧，能够提升氧含量，降低能耗损失。

    膜法富氧技术主要应用渗透的原理，转化相关分子的运动方向，由于混合气体在燃烧过程中，不同气体分子透过薄膜的速度不尽相同，因此可充分利用气体间的分压差，达到分离的目的，从而提取纯度较高的气体。当前膜法富氧节能技术已在铸造炉、有色金属冶炼等方面得到了一定的应用，节能效率为14%左右。首先，能够明显提高火焰温度，减少氮气量，降低烟气量与空气量，同时还需注意控制富氧浓度，降低氧气制备成本。其次，能够加快燃料的燃烧速度，确保燃烧的充分性。一般来说，燃料在纯氧环境下的燃烧速度明显高于其在空气中的燃烧速度，且具备较好的导热性，促进燃烧反应。再者，富氧技术的应用，能够提升火焰的强度，降低燃料的燃点温度。此外，明显增加燃烧热量的利用率，降低空气过剩系数，减少燃料的消耗量，进而达到节约能源的目的。

    4 工业燃煤锅炉经济性分析

    在对传统锅炉实施节能改造后，锅炉主燃区的黄色火焰充斥整个炉膛内部，分布于前拱后部与后拱前部，同时炉膛喉口部分燃烧亦比较明显，干燥部分煤层与干馏部分煤层均可全部燃烧，火焰线条比较清晰，燃烧比较充分。通过对燃煤锅炉能效进行测试，结果显示燃煤锅炉的额定蒸发量每小时可达到6吨，热效率提升至75%左右，同时灰渣排放量降低到10%以下，锅炉的热量利用情况相较改造前明显提升。对节能改造前锅炉的能效实施测试，结果提示其热效率为62%，而改造后相应的测试结果显示热效率为75%，此时节煤率高达17.3%，每小时可节约煤量207.5kg。

    5 结束语

    本次节能改造研究实践证实，应用煤、油混合燃料燃烧技术，膜法富氧与膜法富氧节能技术，节能效果比较明显，能够充分提高燃料资源的利用率，降低空气污染，兼具经济与社会效益，改造成本比较低，且见效快，能够充分节约能源，值得应用。

    参考文献：

    [1]钮德明.糖厂锅炉减排节能的研究与实践[J].工业水处理，2010，30（9）：79-81.

    [2]林春艳.上海大型公共建筑锅炉使用现状和节能案例[J].暖通空调，2013，43（11）：16-19，42.

    [3]冯士忠.中压锅炉节能节水及废水近零排放改造总结[J].化肥工业，2012，39（5）：29-31.

    [4]王随林，潘树源，穆连波等.天然气锅炉烟气余热利用节能改造工程实测分析[J].暖通空调，2011，41（7）：22-24，17.