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摘 要：工业锅炉节能不仅靠合理的设备选用还要靠科学的运行技术来实现。文中通过我国燃煤工业锅炉运行效率介绍，分析了目前我国燃煤工业锅炉运行效率偏低原因，结合工作实际及常见问题，从锅炉选型、富氧燃烧技术、排烟余热利用、设备维护等方面，提出了提高运行效率的节能技术和管理措施。对锅炉的科学运行管理有重要的指导作用。
关键词：工业锅炉； 运行效率； 节能技术
引 言
在能源消耗系统中，锅炉及供热系统占有很大的比例。据不完全统计年耗煤量约占我国煤炭产量的三分之一左右。目前我国工业锅炉以燃煤为主，燃煤工业锅炉占其总量的 80%以上，平均热效率为 60%～65%，远低于锅炉产品 70%～80%的设计和鉴定热效率。工业锅炉普遍存在热效率低、原材料消耗大、排放高、污染大等问题。因此，做好锅炉的安全经济运行，对于促进节能减排具有十分重要的意义。
一、工业生产中锅炉能源浪费的现状
1.1 不完全燃烧损失。不完全燃烧损失包括化学不完全燃烧热损失和机械不完全燃烧热损失。化学不完全燃烧热损失系指排烟中含有尚未燃尽的 CO、H2、CH4等可燃气体所造成的热损失。机械不完全燃烧热损失指未燃烬的煤粒造成的热损失。这些未燃烧的炭包含在灰渣及飞灰之中，层燃炉的漏煤也造成这种热损失。
1.2 排烟热损失。以中小型工业锅炉为例，排烟温度正常情况下应在 200℃以内，160℃左右较好，排烟温度每降低 12～15℃，可节煤 1%。而实际情况是不少锅炉的排烟温度超过了 200℃，排烟处的过量空气系数为 1.7～2.5，排烟热损失为 8%～20%。一般来说，排烟温度低，热效率相应高，经济效果好，但排烟温度过低，会造成锅炉尾部受热面的烟气结露，产生低温腐蚀及堵灰。
1.3 散热损失。某些工业锅炉及热网管道保温效果差有的锅炉某些部件不保温，有的锅炉蒸汽管道虽然保温，但对保温管道的维修相当少，造成破损、泄漏。在蒸汽管道上，有压差就有漏损，有温差就有散热。
二、在用工业锅炉存在的问题
除去目前锅炉用煤品质参差不齐导致热效率不稳定的外部原因，在用燃煤工业锅炉本身存在的问题，包括诸如工业锅炉平均容量小，负荷系数低，设计容量与实际负荷偏差较大，锅炉常处于低负荷运行工况、锅炉设备本身的不足（ 如漏煤量偏大、密封不严、连通管等部件不保温、受热面内外分别结积水垢和灰垢等问题） 、锅炉运行监测自动化水平不高、燃烧设备效率低、锅炉辅机配套质量不高。其他还包括锅炉水质普遍达不到标准要求，排烟余热、冷凝水综合利用率低等一系列问题。以燃烧设备为例，我国的燃煤锅炉燃烧设备通常采用普通铸件，且大多数零部件采用火焰切割冷加工件。由于炉排铸件质量不高，造成炉排片间隙过大或不一，炉排周边泄漏，使得进入燃烧空间的空气短路，导致一边燃烧风量不足，另一边未参与燃烧的空气量过大等。这与我国采用国外进口的燃油燃气锅炉的燃烧设备差距较大，锅炉效率至少相差 10 个百分点。当前的现实需要对燃煤锅炉燃烧系统进行全面优化。
三、我国燃煤工业锅炉的减排技术
3.1 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。
3.2 锅炉的合理运行。我国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。
3.3 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。
3.4 采用高效清洁燃烧技术
（1）循环流化床锅炉。该技术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 蒸吨。
（2）抛煤机燃烧锅炉。在抛煤燃烧过程中，煤粒细屑抛入炉膛时呈半悬浮燃烧，较大颗粒落到炉排上继续进行层状燃烧。此种燃烧具有着火条件优越、燃烧热、强度高、煤种适应范围广等优点。
（3）振动炉排锅炉。振动炉排是一种全机械化、能自动拨火、分段送风的平面式燃烧系统。该炉燃烧采用烟煤时可显著提高热效率，每年可节煤 500 吨，年减少 CO2排放 827 吨，寿命期内可减少 CO2排放 1.24 万吨。
（4）翻转炉排（万用炉排）锅炉。BL 型万用炉排是一种用推力送料，类似于往复炉排的燃烧设备，属于一种水冷式层状燃烧装置。适用范围广，可燃用烟煤、无烟煤、褐煤或各种废料及垃圾。此种炉排与链条炉排相比，制造成本低、燃烧充分、热效率高、水冷结构、炉排寿命长，热效率可达80%～82%，锅炉容量可达 4～20 蒸吨。
（5）改进型水火管锅炉。水火管锅炉是我国的特色产品，是经过多年实践形成的新一代改进型水火管锅炉。该锅炉效率大于 80%，比国家标准高 5%～8%。改进型水火管锅炉结构紧凑，可节省钢材 30%，制造成本降低 20%。
（6）角管式锅炉。角管式锅炉可配置各种燃烧设备，如链条炉排、水冷振动炉排、往复炉排、抛煤机炉排以及流化床等。可满足各种用途的工业锅炉，包括蒸汽炉、热水炉、余热炉及垃圾炉。锅炉热效率大于 85%，容量达 10～130 蒸吨。1 台 20 蒸吨的角管式锅炉，每年可节煤 900 吨，每年减少 CO2排放 1 463 吨，寿命期内可减排 CO2约 2 万吨。
（7）下饲式炉排。下饲式鍋炉炉排调节比可达 10∶1，风煤比恰当，燃烧效率高。小型锅炉热效率可达 70%～80%，锅炉容量 0.4～4 蒸吨。1 台4 蒸吨该种锅炉年节煤 293 吨，年减少 CO2排放 397 吨，寿命期内可减排CO2约 6000 吨。 工业锅炉节能技术具有实际可观的经济效益、环境效益和社会效益。工业锅炉节能要靠合理的设备选用和科学的运行技术实现。需从设备选型、燃料配备、燃烧控制、管网、回收设备、水处理设备和作业人员操作等方面综合考虑。
结束语
工业燃煤锅炉在国民经济和社会发展中的地位和重要性人尽皆知。以上只是针对现有工业锅炉产品谈了一些节能措施，但现有产品与建设资源节约型和环境友好型社会的目标有较大差距。一是逐步淘汰效率低、环境污染严重的旧式燃煤锅炉，因地制宜地对其进行技术改造。二是采用清潔燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉，将是今后产品发展的趋势。锅炉企业应提高自主开发 和创新能力，使产品性能质量适应人们不断提高的对生态环境与经济发展的需求。
参考文献：
[1]严祯荣，罗晓明，时贵玉，王迪. 燃煤粉工业锅炉的发展前景及节能减排技术创新[J]. 节能技术，2010，01：65-69+71.
[2]何心良. 我国工业锅炉使用现状与节能减排对策探讨[J]. 工业锅炉，2010，03：1-8.
[3]王勇义. 浅谈工业锅炉的节能减排技术[J]. 山西电力，2007，06：64-67.
[4]王毓，陈钊. 浅谈中山市工业锅炉节能技术的推广[J]. 锅炉制造，2009，02：36-39+42.
[5]王光臣. 工业锅炉的节能技术措施[J]. 应用能源技术，2009，03：17-20.
[6]曲渤. 浅谈工业锅炉节能减排技术[J]. 化学工程与装备，2009，06：49+46.
[7]Xue Yifeng，Tian Hezhong，Yan Jing，Zhou Zhen，Wang Junling，Nie Lei，Pan Tao，Zhou Junrui，Hua Shenbing，Wang Yong，Wu Xiaoqing. Temporal trends and spatial variation characteristics of primary air pollutants emissions from coal-fired industrial boilers in Beijing， China.[J]. Environmental pollution （Barking， Essex ： 1987），2016，213：.
[8]Huaping Gao，Ping Ning，Chaofeng Wu，Mingxing Ma. Corrosion of different materials in combustion chamber of yellow phosphorus tail gas in industrial boiler[J]. Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed.，2010，251：.
关键词：工业锅炉； 运行效率； 节能技术
引 言
在能源消耗系统中，锅炉及供热系统占有很大的比例。据不完全统计年耗煤量约占我国煤炭产量的三分之一左右。目前我国工业锅炉以燃煤为主，燃煤工业锅炉占其总量的 80%以上，平均热效率为 60%～65%，远低于锅炉产品 70%～80%的设计和鉴定热效率。工业锅炉普遍存在热效率低、原材料消耗大、排放高、污染大等问题。因此，做好锅炉的安全经济运行，对于促进节能减排具有十分重要的意义。
一、工业生产中锅炉能源浪费的现状
1.1 不完全燃烧损失。不完全燃烧损失包括化学不完全燃烧热损失和机械不完全燃烧热损失。化学不完全燃烧热损失系指排烟中含有尚未燃尽的 CO、H2、CH4等可燃气体所造成的热损失。机械不完全燃烧热损失指未燃烬的煤粒造成的热损失。这些未燃烧的炭包含在灰渣及飞灰之中，层燃炉的漏煤也造成这种热损失。
1.2 排烟热损失。以中小型工业锅炉为例，排烟温度正常情况下应在 200℃以内，160℃左右较好，排烟温度每降低 12～15℃，可节煤 1%。而实际情况是不少锅炉的排烟温度超过了 200℃，排烟处的过量空气系数为 1.7～2.5，排烟热损失为 8%～20%。一般来说，排烟温度低，热效率相应高，经济效果好，但排烟温度过低，会造成锅炉尾部受热面的烟气结露，产生低温腐蚀及堵灰。
1.3 散热损失。某些工业锅炉及热网管道保温效果差有的锅炉某些部件不保温，有的锅炉蒸汽管道虽然保温，但对保温管道的维修相当少，造成破损、泄漏。在蒸汽管道上，有压差就有漏损，有温差就有散热。
二、在用工业锅炉存在的问题
除去目前锅炉用煤品质参差不齐导致热效率不稳定的外部原因，在用燃煤工业锅炉本身存在的问题，包括诸如工业锅炉平均容量小，负荷系数低，设计容量与实际负荷偏差较大，锅炉常处于低负荷运行工况、锅炉设备本身的不足（ 如漏煤量偏大、密封不严、连通管等部件不保温、受热面内外分别结积水垢和灰垢等问题） 、锅炉运行监测自动化水平不高、燃烧设备效率低、锅炉辅机配套质量不高。其他还包括锅炉水质普遍达不到标准要求，排烟余热、冷凝水综合利用率低等一系列问题。以燃烧设备为例，我国的燃煤锅炉燃烧设备通常采用普通铸件，且大多数零部件采用火焰切割冷加工件。由于炉排铸件质量不高，造成炉排片间隙过大或不一，炉排周边泄漏，使得进入燃烧空间的空气短路，导致一边燃烧风量不足，另一边未参与燃烧的空气量过大等。这与我国采用国外进口的燃油燃气锅炉的燃烧设备差距较大，锅炉效率至少相差 10 个百分点。当前的现实需要对燃煤锅炉燃烧系统进行全面优化。
三、我国燃煤工业锅炉的减排技术
3.1 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。
3.2 锅炉的合理运行。我国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。
3.3 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。
3.4 采用高效清洁燃烧技术
（1）循环流化床锅炉。该技术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 蒸吨。
（2）抛煤机燃烧锅炉。在抛煤燃烧过程中，煤粒细屑抛入炉膛时呈半悬浮燃烧，较大颗粒落到炉排上继续进行层状燃烧。此种燃烧具有着火条件优越、燃烧热、强度高、煤种适应范围广等优点。
（3）振动炉排锅炉。振动炉排是一种全机械化、能自动拨火、分段送风的平面式燃烧系统。该炉燃烧采用烟煤时可显著提高热效率，每年可节煤 500 吨，年减少 CO2排放 827 吨，寿命期内可减少 CO2排放 1.24 万吨。
（4）翻转炉排（万用炉排）锅炉。BL 型万用炉排是一种用推力送料，类似于往复炉排的燃烧设备，属于一种水冷式层状燃烧装置。适用范围广，可燃用烟煤、无烟煤、褐煤或各种废料及垃圾。此种炉排与链条炉排相比，制造成本低、燃烧充分、热效率高、水冷结构、炉排寿命长，热效率可达80%～82%，锅炉容量可达 4～20 蒸吨。
（5）改进型水火管锅炉。水火管锅炉是我国的特色产品，是经过多年实践形成的新一代改进型水火管锅炉。该锅炉效率大于 80%，比国家标准高 5%～8%。改进型水火管锅炉结构紧凑，可节省钢材 30%，制造成本降低 20%。
（6）角管式锅炉。角管式锅炉可配置各种燃烧设备，如链条炉排、水冷振动炉排、往复炉排、抛煤机炉排以及流化床等。可满足各种用途的工业锅炉，包括蒸汽炉、热水炉、余热炉及垃圾炉。锅炉热效率大于 85%，容量达 10～130 蒸吨。1 台 20 蒸吨的角管式锅炉，每年可节煤 900 吨，每年减少 CO2排放 1 463 吨，寿命期内可减排 CO2约 2 万吨。
（7）下饲式炉排。下饲式鍋炉炉排调节比可达 10∶1，风煤比恰当，燃烧效率高。小型锅炉热效率可达 70%～80%，锅炉容量 0.4～4 蒸吨。1 台4 蒸吨该种锅炉年节煤 293 吨，年减少 CO2排放 397 吨，寿命期内可减排CO2约 6000 吨。 工业锅炉节能技术具有实际可观的经济效益、环境效益和社会效益。工业锅炉节能要靠合理的设备选用和科学的运行技术实现。需从设备选型、燃料配备、燃烧控制、管网、回收设备、水处理设备和作业人员操作等方面综合考虑。
结束语
工业燃煤锅炉在国民经济和社会发展中的地位和重要性人尽皆知。以上只是针对现有工业锅炉产品谈了一些节能措施，但现有产品与建设资源节约型和环境友好型社会的目标有较大差距。一是逐步淘汰效率低、环境污染严重的旧式燃煤锅炉，因地制宜地对其进行技术改造。二是采用清潔燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉，将是今后产品发展的趋势。锅炉企业应提高自主开发 和创新能力，使产品性能质量适应人们不断提高的对生态环境与经济发展的需求。
参考文献：
[1]严祯荣，罗晓明，时贵玉，王迪. 燃煤粉工业锅炉的发展前景及节能减排技术创新[J]. 节能技术，2010，01：65-69+71.
[2]何心良. 我国工业锅炉使用现状与节能减排对策探讨[J]. 工业锅炉，2010，03：1-8.
[3]王勇义. 浅谈工业锅炉的节能减排技术[J]. 山西电力，2007，06：64-67.
[4]王毓，陈钊. 浅谈中山市工业锅炉节能技术的推广[J]. 锅炉制造，2009，02：36-39+42.
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[7]Xue Yifeng，Tian Hezhong，Yan Jing，Zhou Zhen，Wang Junling，Nie Lei，Pan Tao，Zhou Junrui，Hua Shenbing，Wang Yong，Wu Xiaoqing. Temporal trends and spatial variation characteristics of primary air pollutants emissions from coal-fired industrial boilers in Beijing， China.[J]. Environmental pollution （Barking， Essex ： 1987），2016，213：.
[8]Huaping Gao，Ping Ning，Chaofeng Wu，Mingxing Ma. Corrosion of different materials in combustion chamber of yellow phosphorus tail gas in industrial boiler[J]. Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed.，2010，251：.