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摘要:随着社会经济的发展,城市供热锅炉节能降耗和环境保护问题日趋为人们所重视,热电联产、集中供热以及燃气供热等成为城市供热的发展趋势,城市供热锅炉节能降耗、减排已经成为硬性指标在城市供热运行中强化实施。笔者结合供热工作的实践,对城市供热锅炉节能降耗所涉及的供暖锅炉、锅炉辅机、流化床等节能改造问题及减排技术进行探讨并提出相应对策。
关键词:供热锅炉;燃烧节能;技改对策
一、供热锅炉的节能降耗面临的问题
哈尔滨市城市供热的发展趋势是向热电联产、集中供热发展,近年来,逐步扒倒小锅炉实现了集中供热,但在城区周边县市区域性供热锅炉还占有相当的比重,年耗燃料约300万t标准煤。供热锅炉型式各异,主要是层燃锅炉(正传链条炉排锅炉多达总数的60%以上),它们的热效率普遍较低,低于80%者居大多数,高效、低污染、宽煤种的循环流化床锅炉为数很少。由于种种原因,如结构设计不合理,制造质量不良,辅机配套不协调,可用的煤种与设计的煤种不符,运行操作不当等,都会造成锅炉出力不足、热效率低下和输出参数不合格等问题,结果是能源消耗量过大,甚至不能满足生产要求。对于半新以下的锅炉,采取技术改造措施解决问题,经济合理;对于接近寿命期的锅炉,则以更新为佳;究竟采取何种措施,应遵守技术先进、方案成熟、经济合理的原则。由于供热锅炉的以上问题比较普遍,所以,节能潜力很大,约达100万t标准煤。由于在用的供热锅炉正转链条炉排锅炉居多数,当前推广应用的节能改造技术,大部分是针对正转链条炉排锅炉的。
二、供热锅炉的节能降耗相关技改对策
(一)给煤装置改造
供热层燃锅炉都是燃用原煤,其中占多数的正转链条炉排锅炉,原有的斗式给煤装置,使得煤块和煤末混合堆实在炉排上,阻碍锅炉进风,影响燃烧。将斗式给煤装置改造成分层给煤装置。即:使用重力筛选将原煤中块、末自下而上松散地分布在炉排上,有利于进佩,改善了燃烧状况,提高煤的燃烧率,减少灰渣含碳量,可获得5%~20%的节煤率,节能效果视改前炉况而异,炉况越差,效果越好。投资少,回收快。
(二)燃烧系统改造
对于正转链条炉排锅炉,这项技术改造是从炉前适当位置喷入适量煤粉到炉膛的适当位置,使之在炉排层燃基础上,增加适量的悬浮燃烧。可以获得10%左右的节能率。但是,喷入的煤粉量、喷射速度与位置要控制适当,否则,将增大排烟黑度,影响节能效果。对于燃油、燃气和煤粉鍋炉,是用新型节能燃烧器取代陈旧、落后的燃烧器,改造效果也与原设备状况相关,原状越差,效果越好,一般可达5%~10%。
(三)炉拱改造
正转链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤种配置的,有不少锅炉不能燃用设计煤种,导致燃烧状况不佳,直接影响锅炉的热效率,甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种,适当改变炉拱的形状与位置,可以改善燃烧状况,提高燃烧效率,减少燃煤消耗。现在已有适用多种煤种的炉拱配置技术。这项改造可获得10%左右的节能效果,技改投资半年左右可收回。
(四)锅炉辅机节能改造
燃煤锅炉的主要辅机——鼓风机和引风机的运行参数与锅炉的热效率和耗能量直接相关,用适当的调速技术,按照锅炉的负荷需要调节鼓、引风量。维持锅炉运行在最佳状况,一方面可以节约锅炉燃煤,又可以节约风机的耗电,节能效果是很好的。
(五)层燃锅炉改造成循环流化床锅炉
循环流化床锅炉是煤粉在炉膛内循环流化燃烧,所以它的热效率比层燃锅炉高15~20个百分点,而且可以燃用劣质煤;由于可以使用石灰石粉在炉内脱硫,所以,不但可以在大大减少燃煤锅炉酸雨气体SO2的排放量,而且,其灰渣可直接生产建筑材料。这种改造已有不少成功案例,但它的改造投资较高,约为购置新炉费用的70%,所以要慎重决策。
(六)旧锅炉更新
这项改造是用新锅炉替换旧锅炉,包括用新型节能型锅炉替换旧型锅炉;用火型锅炉替换小型锅炉:用高参数锅炉替换低参数锅炉,以实现热电联产等。如用适当台数大容量循环流化床锅炉替换多台小容量层燃锅炉,实现热电联产。由于可以较大幅度提高锅炉的能源效率,所以,节能效益可观,投资回收期较短,长则4~5年,短则2~3年。
(七)控制表统改造
供热锅炉控制系统节能改造有2类。第一,按照锅炉的负荷要求,实时调节给煤量、给水量、鼓风量和引风量,使锅炉经营常处在良好的运行状态。将原来的手工控制或半自动控制改造成全自动控制。这类改造,对于负荷变化幅度较大,而且变化频繁的锅炉节能效果很好,一般可达10%左右。第二,对于供暖锅炉,在保护足够室温的前提下,根据户外温度的变化,实时调节锅炉的输出热量,达到舒适、节能、环保的目的。实现这类自动控制,可使锅炉节约20%左右的燃煤。对于燃油、燃气锅炉,节能效果是相同的,其经济效益更高。
供热锅炉节能技术改造的以上各项内容实施后,较大幅度地减少煤炭或其他燃料的消耗,进而减少温室气体CO2的排放量,有利于缓解全球气候变暖,同时也减少酸雨气体SO2和总悬浮颗粒物的排放量,有益于改善地区的生态环境。
三、燃煤供热锅炉的减排技术对策
由于大多数供热锅炉运行效率低于出厂效率,而产品设计效率又低于国际水平,因此具有巨大的减排潜力。
主要的减排技术包括以下几项:
(一)燃料预处理
根据锅炉型号和使用状况,选择合理的煤炭品种,进行煤炭的筛分、洗选和合理配煤,或者采用煤炭的炉前成型技术,从而以较小的代价实现节约煤炭和减排温室气体的效果。一般通过采用筛分、洗选和配煤处理后,煤炭中灰分的含量每降低10%,锅炉燃烧的效率可提高1%。
(二)锅炉的合理远行
供热锅炉使用运行中的主要问题是:容量过小或负荷不匹配,操作工的素质较低。通过优化锅炉的合理配置,培训一定数量的技术操作人员,其减排的成本也是很低的。
(三)改造和完善锅炉的燃烧系统
对现有锅炉的燃烧系统进行必要的改造和完善,可以使燃料效率提高5%~10%。其主要的技术措施是锅炉燃烧室的优化,比如安装省煤器、实行计算机控制等。这些措施已经在工业锅炉上广泛应用,其减排的代价也比较低。
(四)采用高效清洁燃烧技术
循环流化床锅炉综合了鼓泡床和高速汽化床锅炉的优点,克服了高速床磨损严重、高温分离结构复杂、难于控制的缺点。循环流化床锅炉适用的燃料为工业煤矸石、烟煤、贫煤等,燃烧效率为89%~92%,容量35~130蒸t。1台75蒸t锅炉每年节煤1万t,年减少CO2排放1.69万t,寿命期内可减排CO225.42万t。
参考文献:
[1]王金涛.供热锅炉热工试验[M]. 辽宁:大连工学业出版社,2014.
[2]李静波.燃煤锅炉节能实用技术[M]. 北京:中国电力出版社,2013.
关键词:供热锅炉;燃烧节能;技改对策
一、供热锅炉的节能降耗面临的问题
哈尔滨市城市供热的发展趋势是向热电联产、集中供热发展,近年来,逐步扒倒小锅炉实现了集中供热,但在城区周边县市区域性供热锅炉还占有相当的比重,年耗燃料约300万t标准煤。供热锅炉型式各异,主要是层燃锅炉(正传链条炉排锅炉多达总数的60%以上),它们的热效率普遍较低,低于80%者居大多数,高效、低污染、宽煤种的循环流化床锅炉为数很少。由于种种原因,如结构设计不合理,制造质量不良,辅机配套不协调,可用的煤种与设计的煤种不符,运行操作不当等,都会造成锅炉出力不足、热效率低下和输出参数不合格等问题,结果是能源消耗量过大,甚至不能满足生产要求。对于半新以下的锅炉,采取技术改造措施解决问题,经济合理;对于接近寿命期的锅炉,则以更新为佳;究竟采取何种措施,应遵守技术先进、方案成熟、经济合理的原则。由于供热锅炉的以上问题比较普遍,所以,节能潜力很大,约达100万t标准煤。由于在用的供热锅炉正转链条炉排锅炉居多数,当前推广应用的节能改造技术,大部分是针对正转链条炉排锅炉的。
二、供热锅炉的节能降耗相关技改对策
(一)给煤装置改造
供热层燃锅炉都是燃用原煤,其中占多数的正转链条炉排锅炉,原有的斗式给煤装置,使得煤块和煤末混合堆实在炉排上,阻碍锅炉进风,影响燃烧。将斗式给煤装置改造成分层给煤装置。即:使用重力筛选将原煤中块、末自下而上松散地分布在炉排上,有利于进佩,改善了燃烧状况,提高煤的燃烧率,减少灰渣含碳量,可获得5%~20%的节煤率,节能效果视改前炉况而异,炉况越差,效果越好。投资少,回收快。
(二)燃烧系统改造
对于正转链条炉排锅炉,这项技术改造是从炉前适当位置喷入适量煤粉到炉膛的适当位置,使之在炉排层燃基础上,增加适量的悬浮燃烧。可以获得10%左右的节能率。但是,喷入的煤粉量、喷射速度与位置要控制适当,否则,将增大排烟黑度,影响节能效果。对于燃油、燃气和煤粉鍋炉,是用新型节能燃烧器取代陈旧、落后的燃烧器,改造效果也与原设备状况相关,原状越差,效果越好,一般可达5%~10%。
(三)炉拱改造
正转链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤种配置的,有不少锅炉不能燃用设计煤种,导致燃烧状况不佳,直接影响锅炉的热效率,甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种,适当改变炉拱的形状与位置,可以改善燃烧状况,提高燃烧效率,减少燃煤消耗。现在已有适用多种煤种的炉拱配置技术。这项改造可获得10%左右的节能效果,技改投资半年左右可收回。
(四)锅炉辅机节能改造
燃煤锅炉的主要辅机——鼓风机和引风机的运行参数与锅炉的热效率和耗能量直接相关,用适当的调速技术,按照锅炉的负荷需要调节鼓、引风量。维持锅炉运行在最佳状况,一方面可以节约锅炉燃煤,又可以节约风机的耗电,节能效果是很好的。
(五)层燃锅炉改造成循环流化床锅炉
循环流化床锅炉是煤粉在炉膛内循环流化燃烧,所以它的热效率比层燃锅炉高15~20个百分点,而且可以燃用劣质煤;由于可以使用石灰石粉在炉内脱硫,所以,不但可以在大大减少燃煤锅炉酸雨气体SO2的排放量,而且,其灰渣可直接生产建筑材料。这种改造已有不少成功案例,但它的改造投资较高,约为购置新炉费用的70%,所以要慎重决策。
(六)旧锅炉更新
这项改造是用新锅炉替换旧锅炉,包括用新型节能型锅炉替换旧型锅炉;用火型锅炉替换小型锅炉:用高参数锅炉替换低参数锅炉,以实现热电联产等。如用适当台数大容量循环流化床锅炉替换多台小容量层燃锅炉,实现热电联产。由于可以较大幅度提高锅炉的能源效率,所以,节能效益可观,投资回收期较短,长则4~5年,短则2~3年。
(七)控制表统改造
供热锅炉控制系统节能改造有2类。第一,按照锅炉的负荷要求,实时调节给煤量、给水量、鼓风量和引风量,使锅炉经营常处在良好的运行状态。将原来的手工控制或半自动控制改造成全自动控制。这类改造,对于负荷变化幅度较大,而且变化频繁的锅炉节能效果很好,一般可达10%左右。第二,对于供暖锅炉,在保护足够室温的前提下,根据户外温度的变化,实时调节锅炉的输出热量,达到舒适、节能、环保的目的。实现这类自动控制,可使锅炉节约20%左右的燃煤。对于燃油、燃气锅炉,节能效果是相同的,其经济效益更高。
供热锅炉节能技术改造的以上各项内容实施后,较大幅度地减少煤炭或其他燃料的消耗,进而减少温室气体CO2的排放量,有利于缓解全球气候变暖,同时也减少酸雨气体SO2和总悬浮颗粒物的排放量,有益于改善地区的生态环境。
三、燃煤供热锅炉的减排技术对策
由于大多数供热锅炉运行效率低于出厂效率,而产品设计效率又低于国际水平,因此具有巨大的减排潜力。
主要的减排技术包括以下几项:
(一)燃料预处理
根据锅炉型号和使用状况,选择合理的煤炭品种,进行煤炭的筛分、洗选和合理配煤,或者采用煤炭的炉前成型技术,从而以较小的代价实现节约煤炭和减排温室气体的效果。一般通过采用筛分、洗选和配煤处理后,煤炭中灰分的含量每降低10%,锅炉燃烧的效率可提高1%。
(二)锅炉的合理远行
供热锅炉使用运行中的主要问题是:容量过小或负荷不匹配,操作工的素质较低。通过优化锅炉的合理配置,培训一定数量的技术操作人员,其减排的成本也是很低的。
(三)改造和完善锅炉的燃烧系统
对现有锅炉的燃烧系统进行必要的改造和完善,可以使燃料效率提高5%~10%。其主要的技术措施是锅炉燃烧室的优化,比如安装省煤器、实行计算机控制等。这些措施已经在工业锅炉上广泛应用,其减排的代价也比较低。
(四)采用高效清洁燃烧技术
循环流化床锅炉综合了鼓泡床和高速汽化床锅炉的优点,克服了高速床磨损严重、高温分离结构复杂、难于控制的缺点。循环流化床锅炉适用的燃料为工业煤矸石、烟煤、贫煤等,燃烧效率为89%~92%,容量35~130蒸t。1台75蒸t锅炉每年节煤1万t,年减少CO2排放1.69万t,寿命期内可减排CO225.42万t。
参考文献:
[1]王金涛.供热锅炉热工试验[M]. 辽宁:大连工学业出版社,2014.
[2]李静波.燃煤锅炉节能实用技术[M]. 北京:中国电力出版社,2013.