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      小型工業鍋爐節能技改措施

      發表時間:2015/10/27 15:17:36    來源:     點擊:

      小型鍋爐是我國最主要的能源消耗設備之一,本文作者根據親身經歷和實踐,提出了小型鍋爐的一些節能、技改措施,重點分析了小型鍋爐的燃燒技改措施,以期對今后的鍋爐節能工作有所幫助。


      能源是社會賴以生存和發展的重要物質基礎,能源的可持續發展是我國在新世紀里必須面對的問題,所以節能是改善我國能源狀況、保障社會經濟持續發展的重要途徑,是一項長遠戰略方針。


      鍋爐是我國最主要的能源消耗設備之一,其能耗量占一次能源消耗量的70%以上,提高其運行經濟性對我國的節能具有極為重要的意義。我國鍋爐總數中95%以上為小型鍋爐,小型鍋爐量多、效率低、技術普遍落后、能源消費量大,對此我們要有足夠重視,必須認真研究新形勢下的小型鍋爐節能技改工作,提高小型鍋爐技術經濟性。


      提高小型鍋爐運行技術經濟性,途徑是多方面的,我根據多年來的親身經歷和實踐,提供以下節能、技改措施,僅供參考。


      1.加強運行管理


      運行管理包括建立對水、汽參數、流量、燃煤量、煤質分析及燃燒工況的日常連續監測、計量和記錄系統;合理調度鍋爐負荷;保證鍋爐維修、保養質量,設備與管道的保溫、防漏質量;用汽設備的凝結水回收,排污量控制及排污熱能的回收;定期考核鍋爐平均運行熱效率、供汽煤耗和供汽綜合能耗,制定能耗定額,開展節能競賽,實行獎懲制度;加強對工人和技術人員的思想教育、技術培訓和業務考核。任何好的鍋爐設備都必須有好的運行管理和較高的運行水平。


      2.改善燃燒狀況


      小型鍋爐效率低絕大多數是因為燃燒不良,改善燃燒一直是鍋爐節能技改的重點。鏈條爐是小型工業鍋爐主要爐型,由于其本身結構限制,燃料系單面著火,爐膛水冷程度大,燃燒及燃盡性能差,常“吃黑拉黑”。采用以下幾種措施,均能收到一定效果。


      2.1分層給煤


      分層給煤是近幾年應用較多的鏈條爐節能技術,還被列入“九五”重點節能科技成果。常見的分層給煤裝置結構見圖1,一般采用篩條篩分或滾筒―擋板(或梳條)組合的機械重力篩分原理,使煤層自上而下由細到粗分布,這樣對煤的引燃、減少漏煤很有好處,同時使煤層變得疏松、減少煤層通風阻力,也能使末煤在煤層面形成表面沸騰、出現小規模的半沸騰燃燒。分層給煤裝置改善了鏈條爐的燃燒狀況,具有明顯的節能效果。


      2.1.1分層給煤常出現的一些問題


      許多分層給煤改造均只限于煤斗的改造,未能從鍋爐其他相關部件與運行調整上下工夫,或者不管具體情況一味地采用分層給煤,技改后鍋爐在運行中常出現一些問題。


      2.1.1.1著火線前移0.5m左右,有的甚至在煤斗根部即被引燃,常使分層給煤裝置燒壞變形,揮發分較高、細粉較多煤種情況更嚴重。


      2.1.1.2由于煤層阻力變小,如送風引風調整不當,常出現正壓燃燒,細粉及火焰噴出,危及設備和人員安全,影響車間環境。


      2.1.1.3末煤在表面沸騰燃燒,鏈條爐空間小,飛灰量及飛灰含碳增加。


      2.1.1.4細煤在表面先形成灰渣層,煤層下部粗顆粒煤燃盡困難,熄火線前移1m左右,影響了渣中碳的燃盡,特別是對間斷運行或低負荷運行的鍋爐,渣中碳一般20%以上。


      2.1.2分層給煤裝置要取得好效果,應注意以下幾點。


      2.1.2.1分層給煤裝置適用范圍:⑴燃煤熱值不宜過低(應在16747kJ/kg以上),當然燃煤熱值或揮發分很高煤、塊煤或末煤也沒必要采用;⑵盡可能控制燃煤粒度(0―3mm少于30%,0―0.lmm末煤少于2%,最大塊不超過50mm)和水分(8%―10%,過于干燥易飛揚,太濕易粘結,堵塞煤篩,影響分層效果)。


      2.1.2.2調整運行:傳統鏈條爐運行方式為厚煤層(120―150mm)、慢爐排、高風壓,加裝分層給煤裝置后宜采用薄煤層(80―100mm)、快爐排、低風壓,特別是對熱值和揮發分高、末煤多煤種;調整送風,降低過剩空氣系數,集中在猛烈燃燒區送風,以發揮半沸騰燃燒優勢,前部不送風,尾部適量送風,以促進渣中碳的燃盡;做好用汽調整,盡可能避免低負荷或間斷運行。


      2.1.2.3結合具體情況,實施以強化燃燒為核心的綜合節能技改。如對變工況運行或低負荷運行鏈條爐,在安裝分層給煤裝置的同時,完成送引風機和給水泵變頻調速節能技改,這對賓館、醫院、學校等單位節能和提高設備水平很有必要。通過技改措施,可提高爐膛溫度水平,強化著火和渣中碳的燃盡,提高鍋爐出力和效率。


      2.2爐拱改造技術


      爐拱在鏈條爐、往復推飼爐等火床爐中主要起加快新燃料的引燃和促進爐膛內氣體混合的作用。鏈條爐系單面引燃,著火條件差,氣體沿爐排長度分布不均,爐拱對于鏈條爐運行極為重要。爐拱的換熱遵循“再輻射”的傳熱原理,即爐拱先吸收高溫火焰的輻射熱量,本身具有很高的溫度,然后以漫輻射的形式將熱量向四面八方輻射出去。


      強化爐拱傳熱的根本途徑是提高拱區溫度。超低長倒“人”字型爐拱(也稱雙“人”字形節能爐拱)結構如圖2所示,它由“人”字形前拱和“人”字形后拱組成,較大幅度地增長后拱覆蓋率和減低其出口端高度。這種爐拱組力圖將盡可能多的高溫煙氣引入前拱區,能在前后拱間形成氣流旋渦(可觀察到強烈旋轉的火球),從而大大促進可燃氣體和氧氣充分混合,增加火焰充滿度,提高前拱區溫度,有效延長高溫煙氣停留時間,使輻射到新煤上的熱量也增強,再加之后拱高溫煙氣深入到前拱區的直接引燃作用,保證了新煤的順利著火。由于爐溫高,加之超低長后拱的保溫促燃作用,如果再輔之以相應的配風方式,就能使爐渣中的殘碳燃燒干凈。由于完全燃燒,爐膛溫度大大提高,從而使鍋爐的出力也大大提高。燃用劣質煤的火床爐還設有中拱,它處于火床中部,是一種處于主燃區的短拱,具有很好的引燃性能,同時又不會產生煙氣悶塞或冒正壓,其長度短、布置靈活、建造費用低,特別適宜于鍋爐改造。中拱前高后低,傾角12°左右,其長度和高度據鍋爐容量和煤質而定(一般800―1200mm)。


      2.3合理配風技術


      2.3.1配風是保證鍋爐正常燃燒的重要環節,火床爐爐排下風室分段設置,配風方法有三種:盡早配風法、強風后吹法和推遲配風法。


      2.3.1.1盡早配風法適用于高揮發分煤、細粉較多煤,在前后拱間送入大量空氣以滿足大量揮發分和細粉的燃燒。此發飛灰含碳量較大。


      2.3.1.2強風后吹法以引燃為核心,適用于低揮發分煤,在最后1―2個風室大量送風形成強燃區,以滿足大量焦炭燃盡。但燃燒強度很高,易結焦。


      2.3.1.3推遲配風法適用于多種煤,在后拱下燃燒中期的床層區加強送風,在火床中段形成一個強燃區,對前后均起促燃作用,從而改善爐前著火及爐后燃燼的條件。此法應與良好的爐拱設計相結合。同時還要與煤層厚度、爐排速度的調整相結合,如對高揮發分煤,應采用薄煤層、快送煤的方式,可減少爐排面的氣體分布不均;對于低揮發分煤,采用厚煤層、慢送煤方式,以免產生前部斷火、后部跑火的現象;對高水分、高灰分劣質煤,也應采用厚煤層、慢送煤方式,以保證前端著火穩定、后部燃盡良好。


      2.3.2常結合爐拱技改合理采用二次風技術。設計合理的二次風,可強化爐內氣流混合,將后拱區內的高溫煙氣引至火床頭部,以利于新燃料的及時著火。二次風在拋煤機爐運行中十分重要。


      2.4加噴煤粉助燃技術


      在鏈條爐前后拱喉口處(有的鍋爐應修改爐拱、取消喉口)從兩側墻或前墻布置煤粉燃燒器(一般采用旋流式燃燒器,距爐排面1.5―2米),噴入煤粉,利用煤粉懸浮燃燒強化著火和提高鍋爐出力與效率,但制粉系統復雜,增加了飛灰量,鍋爐常正壓運行,設備故障多。采用該技術技改,應配套改造除塵器,加強爐墻密封性。


      3.鍋爐風機水泵節能技術


      鍋爐的輔機系統很多,如送引風系統、除塵系統、自動控制系統、水處理系統等,這些系統對鍋爐運行的可靠性和經濟性影響非常大。如鍋爐風機、水泵,其用電量占鍋爐房全部用電的80%以上,目前小型鍋爐風機、水泵在運行中普遍存在如下問題。


      3.1設備老化或設計陳舊,風機、水泵本身額定效率低。我國有70%的電機只相當于國際上世紀50年代的技術水平,電機驅動系統能效比國外低20%左右,節能潛力巨大。由于煙氣中含有氧化硫,和水蒸氣結合生成硫酸,煙道和引風機殼體都容易被爛穿。


      3.2選型不當,富裕量過大或建設后期工藝要求改變,實際工作負荷遠離額定負荷,運行效率更低。大量風機、水泵常常是在低于額定流量下運行。


      3.3絕大多數仍是以擋板或閥門調節流量,節流損失大,運行效率低。


      3.4輸送管道設計、安裝不合理,管路阻力和管理制度不嚴等。有些鍋爐的鼓風機進風口布置在爐頂,目的是利用爐頂的熱量。由于鼓風機前的管路阻力增加,相應的風機容量也要增大,否則反而會造成鼓風不足,得不償失。由于環保上的要求,許多廠家將原有旋風干式除塵器改成水膜除塵器,由于受場地限制,采用較多的直角彎頭,阻力增加不少,原有引風機的容量就不夠了。現有的鍋爐一般采用立式空氣預熱器,由于煙氣在管內作縱向沖刷,對管壁的放熱系數小,而作橫向沖刷的空氣對管壁的放熱系數大,使管壁溫度接近于低溫的空氣而不是高溫的煙氣,在進風一側的管壁溫度往往會低于煙氣中SO2的結露溫度,產生硫酸。煤灰與硫酸作用后便在管子下部出口處形成像水泥一樣的硬垢,使流通阻力大大增加。風量與轉速成正比,風壓與轉速的平方成正比,軸功率與轉速的立方成正比。如果風量下降到原來的80%,可以采用調速的方法使轉速下降20%,則風機的軸功率要下降到原值的51.2%;當風機量減少至50%時,風機的軸功率下降至原值的12.59%。因此,風機、水泵采用調速控制流量非常有意義。

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