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工業(yè)鍋爐的節(jié)能與安全探討

文檔作者：徐先滿虞斌文檔來源： 1．安徽省特種設(shè)備檢測(cè)院銅陵分院 2．南京工業(yè)大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月05日
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· 探討園地· 工業(yè)鍋爐的節(jié)能與安全探討 3
文章編號(hào)：1004—8774(2011)01—31-03
工業(yè)鍋爐的節(jié)能與安全探討
徐先滿 ，虞斌。
(1．安徽省特種設(shè)備檢測(cè)院銅陵分院，銅陵244000；
2．南京工業(yè)大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，南京210009)
Energy Saving and Safety Analysis
of Industrial Boiler
XU Xian—man ．YU Bin
(1．Branch Institute of Tonling Anhui Province Special Equipment Inspection，
Tonling 244000，China；2． School of Mechanical and Power Engineering，
Nanjing University of Technology，Nanjing 210009，China)
摘要：基于工業(yè)鍋爐的使用運(yùn)行特點(diǎn)，從爐型與供熱方式選擇燃燒效率提高、能源的梯
級(jí)利用、煙氣余熱回收幾個(gè)方面進(jìn)行節(jié)能可行性探討，并提出相應(yīng)建議，同時(shí)，結(jié)合節(jié)能工作對(duì)
鍋爐運(yùn)行安全方面提出建議措施。
關(guān)鍵詞：鍋爐；節(jié)能；安全
中圖分類號(hào)：TK227 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
O 引言
近年來能源價(jià)格高漲和社會(huì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，
能源最大限度的充分利用以及減少污染物的排放成
為工業(yè)生產(chǎn)中的趨勢(shì)，在工業(yè)生產(chǎn)中，鍋爐對(duì)能源的
消耗很大，因此有效地降低鍋爐能耗，在保證安全生
產(chǎn)的前提下，進(jìn)一步提高鍋爐效率，減少熱損失，實(shí)
現(xiàn)能源的充分利用，使工業(yè)鍋爐達(dá)到節(jié)能、降耗、減
污的目標(biāo)成為當(dāng)務(wù)之急? ，而鍋爐又是具有高溫、
高壓的特種設(shè)備，必須在運(yùn)行安全的前提下實(shí)現(xiàn)經(jīng)
濟(jì)運(yùn)行，節(jié)能降耗。
1 鍋爐節(jié)能分析
基于工業(yè)鍋爐機(jī)組的熱平衡分析，鍋爐輸出熱
量為生產(chǎn)蒸汽的有效利用能量與運(yùn)行過程中的各種
熱損失，熱損失主要為以下幾項(xiàng)：機(jī)械未完全燃燒熱
損失，排煙損失、散熱損失，灰渣帶走物理熱損失及
冷卻熱損失。因而工業(yè)鍋爐的節(jié)能主要從燃料的充
分燃燒，減少散熱損失以及余熱回收幾個(gè)方面來實(shí)
現(xiàn)。
1．1 合理選擇爐型，優(yōu)化供熱方式
鍋爐的燃燒方式有層燃、室燃以及沸騰燃燒。
一般小型工業(yè)鍋爐都是采用層燃燃燒方式，其適應(yīng)
收稿日期：2010-08—13
第一作者：徐先游
(1985一)，安徽安E1
人，碩士，鍋爐檢
員，主要從事鍋爐譯
規(guī)檢驗(yàn)，鍋爐能效澳
試，無損檢測(cè)工作
主要研究方向?yàn)殄P
爐節(jié)能、鍋爐安全
缺陷研究分析。
范圍比較廣，對(duì)煤種沒有要求。由于空氣和煤的j
觸面較小，煤不容易燃盡，而煤灰的覆蓋也使得燃4
工況不佳，燃燒效率不高。通過改進(jìn)爐排，可以使j
燃燒效率有所提高。室燃方式主要應(yīng)用于煤粉爐l
及燃油燃?xì)忮仩t，將燃料以粉狀、霧狀或氣態(tài)隨同
氣噴入爐膛進(jìn)行燃燒。煤粉爐主要應(yīng)用于電站{
爐，投入成本高，對(duì)煤種要求也較高，燃燒效率也j
高。流化床燃燒方式是通過爐膛里面的風(fēng)帽將煤
起，在爐膛內(nèi)呈沸騰狀的燃燒，適用煤種較廣，但
爐埋管磨損較為嚴(yán)重，飛灰多?；诠I(yè)生產(chǎn)的，
熱需要以及初投資考慮合理選擇鍋爐的燃燒方式。
工業(yè)生產(chǎn)中用熱量隨工況的變化而波動(dòng)，選于
鍋爐容量時(shí)應(yīng)滿足用熱高峰時(shí)最大供熱量，這就
致大部分鍋爐在用熱低峰期低負(fù)荷運(yùn)行，造成燃井
不完全燃燒及排煙熱損失增大 j，降低鍋爐熱鴦
率。通過采用區(qū)域供熱措施，對(duì)化工產(chǎn)業(yè)及其他
熱單位進(jìn)行規(guī)劃，采用容量較大鍋爐，并采用可靠自
調(diào)度措施，合理錯(cuò)開各廠家的需熱高峰期，保證鍋內(nèi)
負(fù)荷平穩(wěn)運(yùn)行。
1．2 提高燃燒效率
針對(duì)量大面廣的層燃鍋爐，基于爐膛中煤的
段燃燒特點(diǎn)，耗氧量的不同特征，可采用分段送風(fēng)
措施，并隨不同的煤種控制送風(fēng)量。在保證爐膛
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32 工業(yè)鍋爐 2011年第1期(總第125期)
度的同時(shí)，通入適量的二次風(fēng)，延長(zhǎng)煙氣流程，使煙
氣中的煤粉充分燃燒 J，這也和文獻(xiàn)[4]中提出控
制空氣比來提高熱效率相同。文獻(xiàn)[5]中提出通過
經(jīng)濟(jì)燃燒來提高熱效率，就是在爐膛內(nèi)合理布置爐
拱，利用其輻射熱作用加熱新煤，同時(shí)使煙氣形成一
個(gè)流場(chǎng)，利用其紊流作用來起到強(qiáng)化傳熱的效果，提
高熱效率。
1．3 能源的梯級(jí)利用
傳統(tǒng)意義上的節(jié)能都是從數(shù)量上來評(píng)價(jià)能源利
用的優(yōu)劣，如熱效率等，但是對(duì)能源的利用評(píng)價(jià)不應(yīng)
該停留在數(shù)量上，而在品質(zhì)上必須充分重視。基于
熱力學(xué)第二定律，熱力系統(tǒng)所具有的在理論上能夠
轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的那部分能量稱為“炯”，也就是公認(rèn)
的Exergy。通過對(duì)鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行整體“炯”分析，可
以得出提高鍋爐整體“炯”效率的側(cè)重點(diǎn)。楊佳等
對(duì)鍋爐進(jìn)行“J炯”分析。。 ，得出燃燒不可逆的“炯”損
失最大，其次為傳熱“炯”損失，而排煙“炯”損失最
小；文獻(xiàn)[7]中對(duì)“炯”的傳遞進(jìn)行分析，得出“炯”效
率隨著煙溫的降低而逐漸降低，同時(shí)對(duì)空氣預(yù)熱器
進(jìn)行分析，其在換熱過程中對(duì)“炯”回收較少，在整
個(gè)系統(tǒng)中“炯”損率并不高，對(duì)于鍋爐中“炯”的傳遞
影響并不大；文獻(xiàn)[8]中指出必須從燃燒和傳熱兩
個(gè)方面人手，來減少“炯”損失，這也和文獻(xiàn)[6]的論
述基本相同。減少燃燒“炯”損失可以通過提高爐
膛內(nèi)煙溫來解決，而減少傳熱“炯”損失可以通過通
過降低煙氣的平均放熱溫度、增加鍋水的平均吸熱
溫度來實(shí)現(xiàn)；文獻(xiàn)[9]采用O ／CO，的富氧燃燒技術(shù)
可大大提高鍋爐熱效率，且鍋爐的輻射吸熱量增加、
對(duì)流吸熱量降低。文獻(xiàn)[1O]中提出燃燒自動(dòng)化的
觀點(diǎn)，隨著鍋爐負(fù)荷的變化進(jìn)行必要的燃燒調(diào)整，以
達(dá)到更好的燃燒效率。由上述可見，能源充分利用
應(yīng)從燃燒和傳熱兩個(gè)方面來強(qiáng)化。隨著鍋爐制造水
平的提高，燃燒技術(shù)已經(jīng)較為成熟，在燃燒效率上提
高較為困難，因而在傳熱過程中來提高鍋爐的能源
利用效率。在能源利用中應(yīng)優(yōu)先考慮高品位能源的
充分利用與回收?？衫媚茉礈囟仍礁邉t品質(zhì)也就
越高，在考慮投資運(yùn)行成本的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量提高蒸
汽的溫度，并充分利用。同時(shí)考慮不同工況的能源
梯級(jí)利用，上一工況出口處能源品質(zhì)，在保證滿足下
一T況的壓力、溫度要求的條件下，供下一T況使
用 基于上述分析，通過能源的梯級(jí)利用，盡量提高
高品位能源的利用效率。傳熱溫差越大，傳熱的
“炯”損失越大，實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)使用，將不同溫度
的能源實(shí)現(xiàn)梯級(jí)利用，將大大降低“炯”損失，進(jìn)而
使能源得到充分的利用，產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益。
1．4 應(yīng)用熱管技術(shù)回收余熱
在工業(yè)鍋爐運(yùn)行過程中存在著排煙溫度高、爐
膛溫度低、燃燒不充分、鍋爐熱效率低等問題。排煙
熱損失中的能源品質(zhì)較低，回收成本較高，但能源數(shù)
量龐大。將這一部分能源充分利用，來預(yù)熱空氣和
水，提高空氣溫度以及給水溫度，在一定的程度上也
能夠提高燃燒效率以及減少“炯”損失?；厥瘴膊?
煙道煙氣余熱，在保證煙氣溫度大于露點(diǎn)溫度的基
礎(chǔ)上，盡量降低排煙溫度，提高鍋爐的熱效率。常用
的余熱回收設(shè)備有省煤器、空氣預(yù)熱器，主要是以水
和空氣為介質(zhì)。熱管換熱器是利用密封在真空管子
內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)的相變來進(jìn)行換熱，液態(tài)工質(zhì)在蒸發(fā)
段吸熱相變成為蒸汽，在微小的壓力差下，流向冷凝
段，而在冷凝段冷凝液化，將熱量導(dǎo)出，并且在毛細(xì)
吸液芯的作用下，流回蒸發(fā)段，完成一個(gè)循環(huán)_】 。
熱管換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳熱效率高，無需動(dòng)力，能在
較低的溫差下傳遞較多的熱量。可根據(jù)煙氣參數(shù)將
熱管的受熱面溫度控制在露點(diǎn)溫度以上，這樣能有
效地防止尾部受熱面酸蝕，達(dá)到經(jīng)濟(jì)安全的目的，從
而提高能源的利用效率。
2 鍋爐的運(yùn)行安全
工業(yè)鍋爐在運(yùn)行過程中，承壓部件長(zhǎng)期受到高
溫高壓的作用，如何防止事故的發(fā)生，對(duì)實(shí)現(xiàn)鍋爐的
安全運(yùn)行十分重要。
2．1 定期檢驗(yàn)，消除隱患
參照《鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則》對(duì)鍋爐設(shè)備進(jìn)行定
期的內(nèi)檢和外檢，發(fā)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行中存在的安全隱患
并及時(shí)整改。調(diào)試安全附件，看其是否安全可靠，觀
察承壓部件是否存在異常，檢查排污是否正常。在
鍋爐停爐時(shí)，首先對(duì)鍋筒、封頭、管板、水冷壁等主要
受壓部件進(jìn)行宏觀監(jiān)測(cè)，必要時(shí)對(duì)其硬度、厚度進(jìn)行
監(jiān)測(cè)，看其材質(zhì)是否改變，對(duì)鍋筒主焊縫進(jìn)行無損探
傷，確保缺陷及時(shí)被消除；另外還要檢查鍋爐中結(jié)垢
現(xiàn)象是否嚴(yán)重，水垢的存在會(huì)影響傳熱，使得能耗加
大；也可能導(dǎo)致受壓部件局部過熱，使材質(zhì)變壞，造
成嚴(yán)重的安全隱患。因而對(duì)鍋爐運(yùn)行定期檢驗(yàn)對(duì)其
運(yùn)行安全十分重要。
2．2 加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行管理
大部分鍋爐事故是司爐人員對(duì)鍋爐疏忽管理、
麻痹大意造成的。
(1)應(yīng)在建立健全鍋爐操作規(guī)程、安全操作制
度、水質(zhì)管理規(guī)程、安全管理制度等制度文件的同時(shí)，
通過對(duì)司爐人員的培訓(xùn)考核，使其得到嚴(yán)格執(zhí)行。
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(2)加強(qiáng)鍋爐水質(zhì)管理，司爐人員首先應(yīng)對(duì)給
水、鍋水的水質(zhì)進(jìn)行送樣檢驗(yàn)，看水質(zhì)是否滿足要
求。司爐工應(yīng)根據(jù)鍋水化驗(yàn)記錄情況進(jìn)行排污，在
高水位、低壓力下排污可以將沉積下來的水垢水渣
排走，并可以將多余的鹽分帶出鍋爐，減少其對(duì)鍋爐
的腐蝕。
(3)每班在巡視的時(shí)候應(yīng)觀察安全閥是否靈
敏，觀察水位是否在規(guī)定范圍之內(nèi)，應(yīng)盡量減少水位
的波動(dòng)。水位波動(dòng)太大，鍋筒材質(zhì)在溫差應(yīng)力的作
用下，可能會(huì)發(fā)生蠕變變形，造成安全隱患。
3 結(jié)語(yǔ)
(1)實(shí)現(xiàn)鍋爐的節(jié)能應(yīng)因地制宜的選擇燃燒方
式，采用區(qū)域供熱措施。通過實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)使用，
在燃燒和傳熱過程中減少“炯”損失，最大限度地利
用能源，并通過余熱回收，減少排煙熱損失，以提高
能源利用效率。
(2)通過鍋爐的定期檢驗(yàn)、強(qiáng)化運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)
鍋爐的安全平穩(wěn)運(yùn)行。盈
參考文獻(xiàn)
[1]陳楚容，方湛梁，廖聰，陳文婷．工業(yè)鍋爐的“節(jié)能、降耗、
(上接第15頁(yè))
(2)進(jìn)行水動(dòng)力計(jì)算時(shí)，除文獻(xiàn)[1]外還可參考
國(guó)內(nèi)外一些單位推薦的管子粗糙度、局部阻力系數(shù)、
鍋筒凝汽率 等參數(shù)對(duì)計(jì)算進(jìn)行修正。在計(jì)算程
序中不宜對(duì)鍋內(nèi)分離器取一個(gè)固定的值。
(3)已有的計(jì)算分析，可以認(rèn)為亞臨界自然循
環(huán)鍋爐技術(shù)可以推廣到單臺(tái)容量≥600 MW及鍋筒
壓力≤20 MPa的鍋爐機(jī)組上。除下降管外，引入管
(上接第2l頁(yè))
期以來也保證了安全，但不能準(zhǔn)確反映出設(shè)置加強(qiáng)
件后的應(yīng)力狀態(tài)。
(3)本計(jì)算選用尺寸較小型鋼，使較大集中載
荷對(duì)應(yīng)的立柱上、下端面平均應(yīng)力or。i與平均應(yīng)力+
彎曲應(yīng)力 都已接近允許應(yīng)力值，而橫梁與立柱
其它部位的應(yīng)力明顯小于許用應(yīng)力。
(4)由于有限元計(jì)算較易掌握，應(yīng)用頗方便，而
且能夠精確計(jì)算出各部位的應(yīng)力狀態(tài)，故建議盡量
用有限元計(jì)算取代手算。鏈
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