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摘要：工业锅炉在为工业生产和社会生活提供必须消费品的同时，也消耗着大量的能源。调查显示，占工业锅炉70%以上的燃煤蒸汽锅炉普遍存在着出力不足、热效率低下等现实问题，既不利于企业增效的实现，也不利于国家节能减排工作的顺利进行。该文结合笔者的实践经验，讨论了燃煤蒸汽锅炉运行与管理中应注意的几个重点问题，提出了提高燃气锅炉节能效率的具体方法。
关键词：燃煤蒸汽锅炉 节能 管理
中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（b）-00-02
1 燃煤蒸汽锅炉的节能背景
作为工业生产与社会生活的必须消费品，工业锅炉可以为企业提供生产所需的蒸汽和居民生活热水，其在国民经济发展中的重要性不言而喻。然而，工业锅炉的运行能耗与污染排放，仅次于电站锅炉，居于全国工业行业的第二位，其燃煤消耗远大于建筑、石化、钢铁等行业。随着工业技术的不断发展和政府各级部门对节能工作的大力投入，目前电站锅炉已经取得了重大的技术突破，锅炉的热效率高达90%以上，但与之相比，工业锅炉的节能工作仍然滞后，其平均热效率不足70%，据推算，因锅炉质量不合格、结构不合理、设备不配套、煤种使用不科学，以及操作、管理不当等原因造成的原煤浪费每年高达1亿吨，很多地区的锅炉能效和实际排放量都未能符合国家相关标准的规定。
工业锅炉节能工作的成败不仅关系到相关企业的生存与发展，更是全社会长期稳定发展的重要基础。有鉴于此，国家在“十二五”规划纲要中明确规定：要将工业锅炉节能列为全国节能工作的重点内容。因此各相关单位必须对工业锅炉能耗过大的情况进行全面分析，找出具体原因并及时采取相应的节能新技术，通过对锅炉进行的升级改造，解决其热效率低下、出力不足、输出参数不合格等实际问题。
2 硬件设备的优选与改進对策
在购置新的燃煤蒸汽锅炉时，对锅炉本体的选择应抱有长期规划的目标，使用质量较高、运行稳定、节能环保但价格较高的设备，可能在一两个月内就可以省下其与一般锅炉的差价。燃煤蒸汽锅炉的辅机主要包括：引风机、鼓风机、和给水系统等，其选择的要点是设备必须与现场情况相匹配，以风机为例：风机过小将造成风量不足导致的燃烧不完全，不利于电机的安全稳定运行；风机过大则会造成能耗增加、电机运行效率低下的问题。
给水系统的节能控制点在于选择适合系统流量及压力的热水泵，以便对冷凝水加以回收利用。目前水泵主要采用液位变送器检测汽包的水位，但这一运行方式需在连续全压状态下运行，导致水泵的故障率和无功损耗都大大增加，因此，可以通过变频技术控制水泵转速来替代调节阀，使水泵的功率按需要补水量的多少自动调节，从而有效降低设备的运行成本。
此外，研究显示，由于水垢的导热系数非常小，锅炉受热面结1 mm水垢，燃料消耗要增加8%～10%。因此要加强水处理设备如离子交换器的运行与管理，减少结垢现象的产生。而蒸汽蓄热器则是具有均衡供汽、调节尖峰负荷的作用。用于负荷波动的系统中，可使锅炉负荷稳定；用于余热利用系统，则能有效地回收热能。
3 煤种的选择与煤质的控制
煤种的选择必须与锅炉的设计结构相匹配，因此在选择设备时，应首先确保其与本地区的煤种相适应。目前我国的燃煤蒸汽锅炉多以未经筛选的原煤作为原料，原煤的颗粒度过大，对于其燃烧效果具有相当大的影响，特别是在煤炭供应的紧张时期，煤种的变化或其质量的不稳定往往会造成锅炉炉拱适应性上的差异，使锅炉产能效率的控制难度增加，锅炉的实际生产效率降低，其出力与污染排放都可能无法达到标准要求。因此，应在燃烧前对煤种进行限制，使原煤的颗粒度、发热值、焦渣特性、灰熔点、以及挥发分等指标均能够符合锅炉的设计结构。对原煤的能效分析，应根据其不同批次单独计量和控制。此外，还可以通过改进锅炉设备使原煤在炉内的分布更加均匀，以提高其燃烧效果。
4 各种节能措施的应用
4.1 分层给煤燃烧技术
将传统的斗式给煤方式转变为分层给煤，可使燃烧效率提高3%～5%，具体做法是通过重力分筛，将原煤中块、末自下而上松散地分布在炉排上。该方法有利于炉排通风，可以减少炉渣含碳量，改善燃烧
状态。
4.2 余热回收技术
余热回收是指通过现代技术手段，对锅炉原始设计中未被合理利用的显热和潜热加以回收和利用，主要包括高温尾烟回收、联排水余热回收、以及蒸汽冷凝水回收等。以热管余热回收器为例，其工作原理是利用密封在真空管子内的液态工质的相变来进行换热，液态工质在蒸发段吸热相变成为蒸汽，在微小的压力差下，流向冷凝段，在冷凝段冷凝液化，将热量导出，并且在毛细吸液芯的作用下，流回蒸发段，完成一个循环。该方法还可根据烟气参数将热管的受热面控制在露点温度以上，有效防止尾部受热面酸腐蚀。
4.3 炉拱改造技术
锅炉炉拱是按设计煤种设计的，其结构将对煤种是否适应、锅炉燃烧好坏起到关键作用。目前在用锅炉的绝大部分都是按Ⅱ类烟煤设计的，由于实际运行工况和设计的差异，会直接影响锅炉的热效率，甚至影响锅炉的出力，因此应使炉拱的形状尺寸与煤种相适应，以改善燃烧状况，提高燃烧效率，减少煤炭的消耗量。
4.4 过量空气系数的控制
国家工业锅炉节能监测标准严格规定了锅炉运行中过量空气系数的合格指标，并将其作为锅炉经济运行的关键指标之一进行监控。过量空气系数过大会造成燃煤与空气混合不均匀，部分区域会出现空气不足的问题，而其他区域又严重过剩，排烟热损失增加。因此在保证燃料得到充足的氧气和完全燃烧的前提下，过量空气系数越低燃烧越经济。过量空气系数的控制主要是平常锅炉运行和保养时对漏风和串风进行防范，例如防止炉排下部的风室隔断不严、各风室互相串风、防止锅炉烟气系统的漏风、锅炉本体的漏风及炉墙漏风，重视锅炉燃烧调整操作技术，使风量配置适当等。 5 燃煤蒸汽锅炉的管理
5.1 锅炉操作人员职业素养的提高
必须设置专职人员对锅炉的运行进行管理和维护。所有锅炉操作人员都须经过考核并取得“锅炉管理人员资格证书”是锅炉操作人员后方可上岗。上岗后，还应对操作人员介绍本单位锅炉型号的具体运行特点并进行安全培训，使其熟练掌握操作规程。为提高操作人员应对锅炉突发故障时的处理能力，还应在平时针对水位不明、突然断电等运行中可能发生的问题，应进行事故预演训练。以水位不明为例，当锅炉水位计看不到水位线时，应立即停炉。
利用汽包水位计查明水位，判断锅炉水位属轻微缺水、严重缺水还是轻微满水、严重满水。若确定锅炉是严重缺水后，应禁止上水，此时若突然加水，金属会由于急剧降温而产生淬火效应导致设备损坏，严重时甚至可能引发爆炸事故。因此，锅炉在严重缺水状态下不可加水降温，而应采取撤煤灭火、关闭所有孔门及引风机挡板使炉子缓慢冷却等措施来防止爆炸事故。
5.2 蒸汽锅炉运行管理制度的完善
为确保锅炉运行的安全性与高效性，应建立并逐步完善锅炉管理的制度细则，如应规定根据不同时段、不同负荷调整机组设备运行方式的具体方法；机组升降负荷操作中，应考虑到机组各辅助设备的能耗特点，确定不同辅机启动的先后顺序。此外，管理制度中还应明确规定出水位、炉温、炉压、排烟温度等各项成本控制标准，并将绩效考核与各成本控制点联系起来，按照统一的评分依据和分值开展操作人员及其所在班组间的经济指标竞赛活动。
5.3 锅炉养护工作中应注意的问题
为延长锅炉的使用寿命，一是司炉操作人员对锅炉重点设备进行定期點检，二是必须坚持值班长、大班长、检修人员、技术人员对锅炉、管道及其附属设备的运行情况进行定期巡回检查。设备在不停炉的状况下应进行经常性的保养，发现跑冒滴漏的阀门要及时更换。
锅炉运行时必须确保炉体清洁，无垢、无锈、无腐蚀。在停炉期间，还应通过加保护液、余热烘干、以及蒸汽压力法或给水溢流法、充入氮气等措施，对锅炉进行保养，避免腐蚀对其的不利影响。
6 结语
目前，燃煤蒸汽锅炉结构设计不合理、换热效率未达标、水处理不合格等问题在导致煤、电、水、气等能源的巨大浪费，已经成为实现国家节能减排目标的一大瓶颈。随着社会各界对工业锅炉节能工作越来越重视，各种新材料、新技术不断应用于燃煤蒸汽锅炉的结构设计和运行管理中，让人们看到了其进步的空间。
然而，各种节能改造技术都不是普遍适用的，因此技术人员应对现有设备及其运行状态进行认真分析，制定针对不同工况、不同背景下的技术改革方案，并对锅炉设备进行科学的操作和维护，在安全、合理的前提下，不断提高能源的利用率，实现锅炉经济运行的节能目标。
参考文献
[1] 冯玉高.浅谈蒸汽锅炉的安全与节能管理[J].现代制造技术与装备，2010（6）.
[2] 国家质量监督检验检疫总局.高耗能特种设备节能监督管理办法[S].2009.
[3] 王霞，蔡小平，张维清.变频器在锅炉风机、水泵上的应用及节能分析[C]//山东省煤炭学会2006年年会论文集，2006.
[4] 王建国.排污率对蒸汽锅炉节能影响分析研究[J].区域供热，2010（2）.
[5] 夏海涛，李开宁.锅炉循环水泵节能改造[C]//土木建筑学术文库（第15卷），2011.
关键词：燃煤蒸汽锅炉 节能 管理
中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（b）-00-02
1 燃煤蒸汽锅炉的节能背景
作为工业生产与社会生活的必须消费品，工业锅炉可以为企业提供生产所需的蒸汽和居民生活热水，其在国民经济发展中的重要性不言而喻。然而，工业锅炉的运行能耗与污染排放，仅次于电站锅炉，居于全国工业行业的第二位，其燃煤消耗远大于建筑、石化、钢铁等行业。随着工业技术的不断发展和政府各级部门对节能工作的大力投入，目前电站锅炉已经取得了重大的技术突破，锅炉的热效率高达90%以上，但与之相比，工业锅炉的节能工作仍然滞后，其平均热效率不足70%，据推算，因锅炉质量不合格、结构不合理、设备不配套、煤种使用不科学，以及操作、管理不当等原因造成的原煤浪费每年高达1亿吨，很多地区的锅炉能效和实际排放量都未能符合国家相关标准的规定。
工业锅炉节能工作的成败不仅关系到相关企业的生存与发展，更是全社会长期稳定发展的重要基础。有鉴于此，国家在“十二五”规划纲要中明确规定：要将工业锅炉节能列为全国节能工作的重点内容。因此各相关单位必须对工业锅炉能耗过大的情况进行全面分析，找出具体原因并及时采取相应的节能新技术，通过对锅炉进行的升级改造，解决其热效率低下、出力不足、输出参数不合格等实际问题。
2 硬件设备的优选与改進对策
在购置新的燃煤蒸汽锅炉时，对锅炉本体的选择应抱有长期规划的目标，使用质量较高、运行稳定、节能环保但价格较高的设备，可能在一两个月内就可以省下其与一般锅炉的差价。燃煤蒸汽锅炉的辅机主要包括：引风机、鼓风机、和给水系统等，其选择的要点是设备必须与现场情况相匹配，以风机为例：风机过小将造成风量不足导致的燃烧不完全，不利于电机的安全稳定运行；风机过大则会造成能耗增加、电机运行效率低下的问题。
给水系统的节能控制点在于选择适合系统流量及压力的热水泵，以便对冷凝水加以回收利用。目前水泵主要采用液位变送器检测汽包的水位，但这一运行方式需在连续全压状态下运行，导致水泵的故障率和无功损耗都大大增加，因此，可以通过变频技术控制水泵转速来替代调节阀，使水泵的功率按需要补水量的多少自动调节，从而有效降低设备的运行成本。
此外，研究显示，由于水垢的导热系数非常小，锅炉受热面结1 mm水垢，燃料消耗要增加8%～10%。因此要加强水处理设备如离子交换器的运行与管理，减少结垢现象的产生。而蒸汽蓄热器则是具有均衡供汽、调节尖峰负荷的作用。用于负荷波动的系统中，可使锅炉负荷稳定；用于余热利用系统，则能有效地回收热能。
3 煤种的选择与煤质的控制
煤种的选择必须与锅炉的设计结构相匹配，因此在选择设备时，应首先确保其与本地区的煤种相适应。目前我国的燃煤蒸汽锅炉多以未经筛选的原煤作为原料，原煤的颗粒度过大，对于其燃烧效果具有相当大的影响，特别是在煤炭供应的紧张时期，煤种的变化或其质量的不稳定往往会造成锅炉炉拱适应性上的差异，使锅炉产能效率的控制难度增加，锅炉的实际生产效率降低，其出力与污染排放都可能无法达到标准要求。因此，应在燃烧前对煤种进行限制，使原煤的颗粒度、发热值、焦渣特性、灰熔点、以及挥发分等指标均能够符合锅炉的设计结构。对原煤的能效分析，应根据其不同批次单独计量和控制。此外，还可以通过改进锅炉设备使原煤在炉内的分布更加均匀，以提高其燃烧效果。
4 各种节能措施的应用
4.1 分层给煤燃烧技术
将传统的斗式给煤方式转变为分层给煤，可使燃烧效率提高3%～5%，具体做法是通过重力分筛，将原煤中块、末自下而上松散地分布在炉排上。该方法有利于炉排通风，可以减少炉渣含碳量，改善燃烧
状态。
4.2 余热回收技术
余热回收是指通过现代技术手段，对锅炉原始设计中未被合理利用的显热和潜热加以回收和利用，主要包括高温尾烟回收、联排水余热回收、以及蒸汽冷凝水回收等。以热管余热回收器为例，其工作原理是利用密封在真空管子内的液态工质的相变来进行换热，液态工质在蒸发段吸热相变成为蒸汽，在微小的压力差下，流向冷凝段，在冷凝段冷凝液化，将热量导出，并且在毛细吸液芯的作用下，流回蒸发段，完成一个循环。该方法还可根据烟气参数将热管的受热面控制在露点温度以上，有效防止尾部受热面酸腐蚀。
4.3 炉拱改造技术
锅炉炉拱是按设计煤种设计的，其结构将对煤种是否适应、锅炉燃烧好坏起到关键作用。目前在用锅炉的绝大部分都是按Ⅱ类烟煤设计的，由于实际运行工况和设计的差异，会直接影响锅炉的热效率，甚至影响锅炉的出力，因此应使炉拱的形状尺寸与煤种相适应，以改善燃烧状况，提高燃烧效率，减少煤炭的消耗量。
4.4 过量空气系数的控制
国家工业锅炉节能监测标准严格规定了锅炉运行中过量空气系数的合格指标，并将其作为锅炉经济运行的关键指标之一进行监控。过量空气系数过大会造成燃煤与空气混合不均匀，部分区域会出现空气不足的问题，而其他区域又严重过剩，排烟热损失增加。因此在保证燃料得到充足的氧气和完全燃烧的前提下，过量空气系数越低燃烧越经济。过量空气系数的控制主要是平常锅炉运行和保养时对漏风和串风进行防范，例如防止炉排下部的风室隔断不严、各风室互相串风、防止锅炉烟气系统的漏风、锅炉本体的漏风及炉墙漏风，重视锅炉燃烧调整操作技术，使风量配置适当等。 5 燃煤蒸汽锅炉的管理
5.1 锅炉操作人员职业素养的提高
必须设置专职人员对锅炉的运行进行管理和维护。所有锅炉操作人员都须经过考核并取得“锅炉管理人员资格证书”是锅炉操作人员后方可上岗。上岗后，还应对操作人员介绍本单位锅炉型号的具体运行特点并进行安全培训，使其熟练掌握操作规程。为提高操作人员应对锅炉突发故障时的处理能力，还应在平时针对水位不明、突然断电等运行中可能发生的问题，应进行事故预演训练。以水位不明为例，当锅炉水位计看不到水位线时，应立即停炉。
利用汽包水位计查明水位，判断锅炉水位属轻微缺水、严重缺水还是轻微满水、严重满水。若确定锅炉是严重缺水后，应禁止上水，此时若突然加水，金属会由于急剧降温而产生淬火效应导致设备损坏，严重时甚至可能引发爆炸事故。因此，锅炉在严重缺水状态下不可加水降温，而应采取撤煤灭火、关闭所有孔门及引风机挡板使炉子缓慢冷却等措施来防止爆炸事故。
5.2 蒸汽锅炉运行管理制度的完善
为确保锅炉运行的安全性与高效性，应建立并逐步完善锅炉管理的制度细则，如应规定根据不同时段、不同负荷调整机组设备运行方式的具体方法；机组升降负荷操作中，应考虑到机组各辅助设备的能耗特点，确定不同辅机启动的先后顺序。此外，管理制度中还应明确规定出水位、炉温、炉压、排烟温度等各项成本控制标准，并将绩效考核与各成本控制点联系起来，按照统一的评分依据和分值开展操作人员及其所在班组间的经济指标竞赛活动。
5.3 锅炉养护工作中应注意的问题
为延长锅炉的使用寿命，一是司炉操作人员对锅炉重点设备进行定期點检，二是必须坚持值班长、大班长、检修人员、技术人员对锅炉、管道及其附属设备的运行情况进行定期巡回检查。设备在不停炉的状况下应进行经常性的保养，发现跑冒滴漏的阀门要及时更换。
锅炉运行时必须确保炉体清洁，无垢、无锈、无腐蚀。在停炉期间，还应通过加保护液、余热烘干、以及蒸汽压力法或给水溢流法、充入氮气等措施，对锅炉进行保养，避免腐蚀对其的不利影响。
6 结语
目前，燃煤蒸汽锅炉结构设计不合理、换热效率未达标、水处理不合格等问题在导致煤、电、水、气等能源的巨大浪费，已经成为实现国家节能减排目标的一大瓶颈。随着社会各界对工业锅炉节能工作越来越重视，各种新材料、新技术不断应用于燃煤蒸汽锅炉的结构设计和运行管理中，让人们看到了其进步的空间。
然而，各种节能改造技术都不是普遍适用的，因此技术人员应对现有设备及其运行状态进行认真分析，制定针对不同工况、不同背景下的技术改革方案，并对锅炉设备进行科学的操作和维护，在安全、合理的前提下，不断提高能源的利用率，实现锅炉经济运行的节能目标。
参考文献
[1] 冯玉高.浅谈蒸汽锅炉的安全与节能管理[J].现代制造技术与装备，2010（6）.
[2] 国家质量监督检验检疫总局.高耗能特种设备节能监督管理办法[S].2009.
[3] 王霞，蔡小平，张维清.变频器在锅炉风机、水泵上的应用及节能分析[C]//山东省煤炭学会2006年年会论文集，2006.
[4] 王建国.排污率对蒸汽锅炉节能影响分析研究[J].区域供热，2010（2）.
[5] 夏海涛，李开宁.锅炉循环水泵节能改造[C]//土木建筑学术文库（第15卷），2011.