工业锅炉节能技术发展方向概述

摘 要 针对我国工业锅炉整体效率水平低下的现状，总结目前常用的节能技术手段，介绍几种国内外新兴的节能技术，指出工业锅炉节能技术发展方向主要是：改善燃烧系统；寻找新型的可持续及低排放燃料；减少过程热损失等。

关键词 工业锅炉；节能技术；降低排放

中图分类号TK22 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0056-02

0引言

我国是工业锅炉使用大国，工业锅炉总量的快速增加也使得工业锅炉效率低下、污染物排放量大等缺陷更加凸显，近几年来我国的能源问题及环境污染问题已经十分严峻。本文介绍了我国工业锅炉能耗现状及最新的国内外工业锅炉的节能减排技术，从中可以总结出工业锅炉节能减排技术发展的方向。

1 国内工业锅炉运行状况

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1。

造成我国工业锅炉效率低下的原因主要有：

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。

2 目前工业锅炉节能途径

目前人们对工业锅炉常见的节能手段主要有以下几种。

2.1 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、后拱作为整体考虑，只有前、后拱合理搭配，才能促进炉内正常燃烧。

2.2 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。

2.3 加强水质处理和定期除灰

锅炉的受热面积灰和结垢是降低锅炉传热效率的一个重要原因。水垢和灰垢的热阻分别是钢的40和400倍，因此要保证锅炉用水的水质和锅炉受热面的清洁，以提高锅炉效率。据统计，锅炉结垢1mm厚度，就要增加燃料消耗3%；受热面积灰1mm厚时，热效率就要下降4%～5%。

3 几种新型工业锅炉节能减排技术

面对迫切的能源和环境危机，工业锅炉的节能减排技术也快速的发展，下面介绍几种较新的工业锅炉节能减排技术，其中有些是从电站锅炉发展而来，有些就是针对工业锅炉而开发的。对这些新技术的特点分析就能找出未来工业锅炉节能减排技术发展的方向。

3.1 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[2]：

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；

2）燃料燃烧完全，燃烧率高达99.7%，相对于传统燃烧器提高热效率达15%；

3）由于燃烧完全，基本无烟、无尘，燃烧时产生的污染气体含量低于国家规定值；

4）使用时空气过量系数小，实验表明，在空气过量系数为1.05以内仍能稳定的完全燃烧；

5）点火容易、升温速度快、火焰的刚性较强、喷射速度高，且无回火、脱火现象、燃烧稳定。

3.2 燃煤锅炉的气、煤混烧技术

近年来 “气、煤混烧”技术在逐步推广应用。实践证明此技术比锅炉改造或增加环保装置的经济性优越得多。

气、煤混烧技术的优点可概括为：暖炉和点火干净、快捷；锅炉的高低负荷段调节的范围扩大，避免降负荷的损失和极低负荷时启动备用锅炉；由于燃尽率提高和过剩空气量的减少，锅炉热效率提高；适应锅炉负荷快速变化和燃用劣质煤而不冒黑烟，减少飘尘；当燃煤中断时焦炉煤气可作为补充燃料达到满负荷；延长锅炉寿命[3]。

3.3 生物质燃料

生物质燃料是世界上公认的清洁能源，它替代煤、油成为新的能源是必然趋势。目前很多国家在中小型工业锅炉上都有生物质颗粒燃料的应用[4]。我国正大力发展以秸秆为主的生物质燃料。秸秆是由可燃质、无机物和水分组成，主要含有碳（C）、氢（H）、氧（O）及少量的氮（N）、硫（S）等元素，并含有灰分和水分。不同种类秸秆，其化学成分也不相同，现将秸秆的化学成分列于表2。

可见秸秆的化学成分与常规矿物燃料（煤和石油等）相似，作为燃料，秸秆与煤等矿物燃料相比较，具有以下特点：

1）秸秆挥发分高达70%左右，而煤的挥发分一般在20%左右，因此秸秆易点燃；

2）秸秆氧含量高，因此在气化过程中容易生成大量CO气体；

3）秸秆灰分较煤低（3%～15%）；

4）秸秆发热值低于煤，一般只相当于煤的1/2～2/3；

5）秸秆含硫量很低。

3.4 热管技术在工业锅炉上的应用

热管是一种新兴的高效换热技术，应用在锅炉上的热管一般为重力式热管，也叫两相闭式热虹吸管[5]。目前应用于工业锅炉较为成熟的热管技术，主要为气-水型热管换热器及热管式空气预热器。气-水型热管式换热器常作为余热回收器被安装在工业锅炉上，这种余热回收器有以下特点：

1）在热管元件的受热段采用了螺旋翅片来强化传热，使得整套装置的传热效率高；

2）通过热管换热将热量由烟气传输到水，热量循环由热管中介质完成，烟气与水并不直接接触，这就防止了锅炉给水流入烟道造成巨大损失；

3）系统中的热管元件每根都是独立换热单元，单根或数根热管的损坏不会影响整个系统正常运行，维修也十分方便；

4）因为热效率高，热管式余热回收器结构紧凑，设备体积小，可在原锅炉烟道中直接安装。除水泵外无再其它转动辅机，且不需燃料及其动力源，运行时的经济效益十分显著。

4结论

综上所述，目前我国工业锅炉主要状况是地区分布不均，主要燃料以煤炭为主以及运行能效较低，污染物排放量较大。要改善低能耗高排放的现状还需要我们继续加强工业锅炉节能减排技术的研究。除了传统的节能手段外，新兴的节能减排技术如：新型预燃式燃烧器、热管换热器、生物质燃料等蓬勃发展。这些技术显示了在未来工业锅炉节能减排技术研究中，重点的发展方向是：改善燃烧；减少过程热损失；寻找新型可再生的环保燃料。

参考文献

[1]王善武.我国工业锅炉节能潜力分析与建议[J].工业锅炉，2005（1）：7.

[2]李宁平，胡克宇.新型高效节能低污染预燃式燃油燃烧器[J].工业锅炉，2001（3）：45-46.

[3]韩子能，孙风江，等.燃煤锅炉的气、煤混烧技术改造[J].工业炉，2004（2）：48-49.

[4]毕慧杰，吴英伟，黄芝.层燃锅炉燃煤改烧生物质颗粒燃料的探讨[J].节能，2009（1）：27-29.

[5]孙海鹏.浅谈热管技术在工业锅炉余热回收上的应用[J].锅炉制造，2011（5）：38-40.