浅谈燃煤锅炉节能减排的建议与措施

秦银利

摘要：在低碳观念日益深入人心的今天，节能环保这个词将受到越来越多的关注，目前在中国有工业燃煤锅炉50多万台，商业及民用的燃煤锅炉更是数目巨大，虽然近段时间国家出台了一系列的燃煤锅炉淘汰政策，燃煤锅炉煤改气政策等环保政策，但由于能源结构及日常运行成本等问题的制约，燃煤锅炉仍然占据主流地位，所以关于燃煤锅炉节能改造的相关技术还是很实用的，在减少锅炉使用成本的同时，也达到了一定的环保效益.基于此，本文首先针锅炉节能环保理念进行阐释，在此基础上对如何优化节能环保方案提出一些建议以供参考。

关键词：燃煤锅炉；节能减排；问题；建议措施

引言

伴随我国国民经济的蓬勃发展，近年来锅炉制造业取得了长足的进步。其突出成效是，行业标准日益规范，技术水平逐步提高，产品品种不断增加，经济规模显著扩大，2019年中国锅炉行业的市场规模达到2963亿元，而2020年锅炉行业的市场规模达到3012亿元，同比增长1.6%，由于疫情原因，增长速度在下降。

2018年国家市场监督管理总局、国家发展改革委、生态环境部联合发布《关于加强锅炉节能环保工作的通知》规定，全国原则上不再新建每小时10蒸吨及以下的燃煤锅炉，重点区域(京津冀及周边地区、长三角地区和汾渭平原)全域和其他地区县级及以上城市建成区原则上不再新建每小时35蒸吨以下的燃煤锅炉。

全国积极推广高效层燃锅炉、循环流化床锅炉、电锅炉等新型环保锅炉;对燃烧高污染燃料的锅炉进行技术升级改造，由此5吨以下燃煤的锅炉的市场存量在下降，而新型环保的燃气、电锅等锅炉的市场存量在迅速上升，2019年我国锅炉(5吨以下)行业的市场存量达到18.12万台，而2020年由于疫情的原因，我国锅炉行业发展缓慢，市场存量仅比2019年上升0.15万台，达到18.27万台，同比增长0.8%。从区域的市场集中度来看，我国锅炉市场仍将处于加强集中状态，未来锅炉行业企业应主动适应国家清洁低碳、可持续的能源发展战略和节能、环保政策以及人们不断增长的个性化用热需求的变化。

煤炭能源作为非可再生能源，在今后相当长时间内，其将一直是主要能源。然而工业锅炉对其消耗量之大，加之燃煤设备和技术的落后，使其燃煤效率不高，甚至容易造成污染环境，无法满足节能环保需求。在这种情况下，有必要对其设备进行改造、对其技术进行改进。

1燃煤锅炉节能环保必要性

节约能源、保护环境、促进生产、方便人民生活。加速发展我国城市集中供热事业、提高集中供热水平是我国社会主义建设进程中的一项重要基础设施建设工程。

随着城市建设的发展、采暖面积不断增加、如果继续保持分散无序的采暖供热模式。大气污染和能源浪费的情况将进一步加剧。严重影响居民的日常生活，制约了城市各项事业的发展。在中国的燃煤供热行业中集中供热是现代化城市的重要标志之一，其在节约能源、减少环境污染、改善人民生活质量等方面得到越来越广泛的关注。由于目前供热工程发展不成系统，集中供热面还不够全面、致使热源数量多、规模小。现有锅炉普遍存在结构设计不合理、制造质量不良、辅机配套不协调、可用煤种与设计不符、运行操作不池等问题。致使锅炉出现出力不足、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、甚至不能满足生产及供热需求。加之日常运行维护不到位等因素。致使锅炉运行效率低下，造成能源的严重浪费。综上所述、为响应国家“节能减排”政策，充分节约宝贵能源，改善生态环境质量，加快城市化进程，对供热锅炉进行技术改造是非常必要的，也是势在必行的。它符合国家的产业政策，也是我国经济发展的必然趋势。

1中国工业锅炉行业发展趋势

（一）节能环保一体化、系统化严格遵守锅炉大气污染物排放标准的同时又要满足节能要求已成为刚性约束，从锅炉设备本体设计到用热系统各部分工艺参数设计、设备配置都要尽可能考虑不影响热效率的前提下降低大气污染物初始排放，实现锅炉及系统高性价比的节能环保一体化已成为趋势。

（二）基于锅炉全生命周期的数字化、信息化方兴未艾锅炉系统集成要求越来越高，锅炉产品生产周期较长，在锅炉产品及系统的设计、生产到全面交付的过程中，及时沟通就显得越发重要。基于C2B的数字化、信息化将助力锅炉企业经营模式的转型升级，将企业经营和用户需求紧密地联系起来。随着我国能源结构调整，“煤改气”、“煤改电”、新能源发展等的大力推行，燃气锅炉、电热锅炉快速增长，为锅炉自动化奠定了物质基础; 燃煤工业锅炉的大型化也为先进控制技术应用和优化提供条件。随着信息化、智能化技术、物联网技术、5G 技术的商用，工业锅炉正迈向自动化和智能化发展的新阶段。

（三）在清洁供热方式中，“煤改电”日渐推崇电能替代是今后发展方向，直接加热式电热锅炉只是其中之一，电锅炉蓄热供暖系统因利用低谷电价更加经济，使用安全便捷，便于智能化改造升级等优点也在煤改电市场中占领一席之地。推进清洁供暖，除了缓解冬季雾霾和改善民生的目的之外，还担负着调整能源结构、实现低碳发展的任务，其中，增加电力在终端能耗中的比例是一项重要内容。据了解，未来将进一步推进在东北、西北等地区的清洁供暖改造。2019-2021年电热锅炉发展继续增长，2022年这一趋势将会持续。

2燃煤锅炉改造中存在的问题

燃煤锅炉的烟气排放不达标、主要是由于锅炉内的煤炭燃烧不充分从而产生黑烟，黑烟中含有大量的含硫化合物和含碳化合物，当含硫量较高时容易形成酸雨，并且烟气产生的过程伴随有很大一部分热量的散失针对以上问题、深入研究过滤改造中上述问题产生的主要原因，发现由于燃煤锅炉的整体质量不高、锅炉运行效率低、锅炉辅助设备配置不完善的原因。使得烟气难以达到排放标准。也未能实现节能环保的需要。

2.1燃煤锅炉整体质量不高

当前燃煤锅炉在生产过程中受到设计、制造工艺等因素的限制、设计人员在设计锅炉的过程中更多是关注炉型和受热面本体的选择。而忽略了对于燃烧设备的研究设计工作，设计工作停留于表面化、生产技术水平有待提高。大部分企业的生产规模较小企业资金受限、仪器设备严重不足，这部分企业在采用燃煤锅炉的选择过程中倾向于选择中小容量的锅炉。而该类型的锅炉链条排放技术发展滞后，严重影响企业的生产效率。部分企业采用先进的燃烧设备、实现链条炉排技术的快速发展、但是由于运行成本的限制。大部分企业仍采用传统的燃烧设备。其中的调风门严密性不足、漏煤、漏风、锅炉横向风压不均匀等问题严重降低了锅炉的运行效率。

2.2锅炉运行效率低

燃煤锅炉的设计过程，锅炉运行效率一般设计在72-80，但是燃煤锅炉的实际运行过程中的热效率一般在61-66之间。由于在实际运行中烟气的排放温度很高，带走了部分热量。此外锅炉实际运行过程中的负荷量与标准负荷量相比偏低。空气系数过大等因素都会使得燃煤锅炉效率的降低。

2.3锅炉辅助配置不完善

燃煤炉的实际运行过程中，大多数企业业的锅炉处于低负荷运行状态。这就在一定程度上降低了锅炉的热效率，并且未实现资源的充分利用。过夜燃煤锅炉的辅助设施不完善。并且设备的质量水平难以达到安全生产的要求、在运行过程中，产生巨大的噪音。并使得耗煤量大大增加。整体运行的稳定性较差。严重影响燃煤锅炉的优良性能的正常发挥。

3燃煤锅炉的节能环保措施

工业节能技术主要是工业锅炉的热能利用率，即提高工业锅炉的热效率。如何提高锅炉的热效率，应从锅炉的燃烧运行，新技术及新设备的应用及辅机，锅水处理等方面。

3，1 燃烧节能

（一）目前工业锅炉的实际用汽量与额定负荷往往不匹配，使用的煤种变化较大，而且与设计煤种往往有较大差异，在实际使用中，应对炉拱进行必要的改造以适应煤种的需要，目前都采用前拱降低后拱加长，拱间形成的喉口尽量缩小，加强气流拢动混合，重新组织气流，强化炉内燃烧，有效提高前拱区和整个炉膛的温度，使其达到1400°C以上，改善了燃料的着火条件。煤着火点提前，炉膛温度提高，使灰渣含碳量明显减少。烟气的流量混和又加强烟气中焦炭粒子的分离，落在火床上与新燃料层进一步燃烧，强烈的烟气旋流还使烟气中的CO、H2、CH4等可燃气体充分燃烧，从而提高锅炉的热效率。（二）一般的给煤装置采用的是闸板石装置、该装置将燃煤在通过闸板时进行挤压形成密实的煤层、由于煤粒的形状和大小不均匀，当煤粒过大时就可能产生火口现象。而且在通风状况不好的情况下可能导致燃料的燃烧不充分，从而产生大量黑烟和颗粒状物质、难以达到节能环保的需要。为了解决上述装置中存在的缺陷，采用了分层给煤装置。它可以实现根据燃料的不同特点和锅炉运行的实际状况进行确定给煤量、并且通过驱动链轮的数量的调整可以对工作速度进行调节。同时保证煤层厚度在合理范围内，6，。由于不同地区的煤种特点不尽相同、相应燃烧过程条件过程也不相同、分层给煤装置很好的解决了这一问题、很大程度上提高了锅炉的适应性。分层给煤装置主要是根据燃煤颗粒的大小进行煤层在炉排表面的分布、在炉排表面按照由下至上的排列为：大颗粒、中颗粒、小颗粒和煤粉。这一分层结构的排布能够有效降低通风阻力。实现了燃料与空气的充分接触、为充分燃烧提供了条件。此外分层给煤装置有助于漏煤量的减少，实现节能的需要。

3.2合理的送风与调节

在链条炉中，燃料随炉排不停的运动，依次发生着火，燃尽各阶段，燃烧是沿炉排长度方向分阶段、分区进行的、所以在炉排头部的预热区和尾部燃尽阶段，空气需要量少，在炉排中的燃烧阶段，空气需要量大。配风工作主要在用来提升燃煤锅炉的连续性和经济性。常用的层燃锅炉中、要实现风量的合理分配需要以燃烧要求为依据，以实现燃料的充分燃烧，提升锅炉的热效率。在实际运行过程中、为实现合理配风的需要。必须加强应力的均匀分配工作，同时避免各风仓之间的相互串风。

3.2.1对传统的风仓结构进行优化改良

对各风仓的密封性进行优化以实现在燃料因空气量导致燃烧不充分情况进行调节风量、避免因风量过大或者过小导致锅炉热效率的降低、同时在改造过后才能中要实现风仓结构和密封度的改善，以实现供风的均匀性要求。

3.2.2选择鼓风机或者引风机

为实现配风的需要以及运行的经济性的要求，鼓风机和引风机可以通过人工控制风量的大小，以实现燃料与空气充分混合以加快燃料的完全燃烧。减少烟气的排放；第三，合理科学布置烟道。烟道布置是否科学合理直接影响除尘器的工作效果和废烟的排放情况。加强烟道布置的科学性可以避免因管道尾部密封性不足。致使烟气漏放、此外还强化了除尘器的工作效果。实现了环保排放的目标。

3.2.3采用二次风

（1）加强炉内气流的扰动和混合，使炉内的氧气和可燃烧体均匀地混合，使化学不安全燃烧损失和炉膛过量空气降低。(2)二次风在炉内形成烟气旋涡，一方面延长悬浮细煤粒在炉膛中的行程，增加了悬浮细粒子在炉内的停留时间，使其有较充分的时间燃烧，使不完全燃烧热损失降低。(3)二次风使炉内高温烟气的充满度得道改善，缩小以致消除死帯区，提高炉内受热面的利用率。

3.3控制正常燃烧指标

因原煤在燃烧过程中容易产生烟垢，易降低原煤燃烧效率，增加能耗。为了解决这一问题，可以在燃料中加入添加剂，以优化燃料燃烧、降低烟垢、提高燃煤热效率，进而达到节能环保目的。为了更好的提高工业锅炉燃烧热效率，应该采用富氧燃烧技术。这种燃烧技术一般是空气氧含量在21%以下进行的，在使用这种技术的时候，应该利用物理方法收集空气中的氧气，使收集后气体的含氧量在25%～30%。在锅炉长期运行过程中如果使用过程不注意、很可能使得锅炉内部产生结焦。结焦会对锅炉内壁造成腐蚀、降低锅炉的使用寿命。结焦现象比较严重时甚至会导致管壁爆裂。因此在运行过程中要助于结焦现象的防止。使用合适的清灰剂可以避免锅炉内部的结焦现象的发生。清灰剂主要由硝酸钠、催化加、硝酸钾混合构成，在炉膛内加入清灰剂后由于催化加和高温的条件使得硝酸钠和硝酸钾完全分解并于锅炉表面的结渣发生化学反应、使其脱落，从而实现锅炉内部的清洁。

3.5热水锅炉停炉后的保养

热水锅炉可以说是一个企业生产的核心部件，那么对热水锅炉的保养就尤为重要。很多企业只知道热水锅炉在工作时如何操作、保养，却很少知道热水锅炉在停炉后的保养也是极其的重要。停炉后的热水锅炉，锅内潮湿积水，炉体外部有烟灰炉渣的侵蚀和锈蚀，如保养不好，停炉期间的腐蚀往往比运行时更为严重。热水锅炉停炉后的维护保养分为炉体外部和锅内的防腐保养。锅内的防腐保养，按停炉时间长短有干法保养和湿法保养两种。

在热水锅炉长期停用时，应十分注意炉体外部的防腐保养问题。首先在热水锅炉停炉冷却后，必须彻底清除受热面的积灰和炉排上部、炉体下部的灰渣。然后要保持烟道有一定的自然通风。一般情况下，为了防潮应在炉膛、烟道中放置干燥剂。如以生石灰作为干燥剂，则每立方米炉膛或烟道内一般应放置3kg 左右。放置后应严密关闭所有的通风门。生石灰变粉后要更换。如锅炉房位置低洼，停炉期间地面泛潮严重时，则应采用经常小火烘烤和放置干燥剂相结合的办法。如果热水锅炉停炉时间很长，在彻底清除烟灰后在炉体金属外表面涂以红丹油或其它防腐漆。至于热水炉体内部停炉的防腐保养方法，则要按停炉时间的长短来定。一般情况下，停炉不超过一个月的可用湿法保养，一个月以上的应采取干法保养。干法保养时要注意以下几点问题：干燥剂不要直接接触锅炉金属表面，可装在铁盘等容器内；放置干燥剂后，要关严手孔和其它孔盖，汽、水管道上的阀门必须截断；生石灰变粉应及时更换。而采用湿法保养时，要注意炉水最好用凝结水，其次可用原有的炉水，再次是软化水；加碱后，炉水用微火加热至80-100℃压力升至2-3表压后保护2-3小时，使其循环达到炉水碱度均衡，压力降低时，再把炉水加满，造成1.54表压，并在整个保养期间一直保持这个压力，碱度应定期化验，降低时，应随时补充；冬天，湿法保养要注意防冻，特别是排污通道和省煤器部分；热水锅炉重新使用前应全部放出锅内碱水，最好备储液池，以利再用。同时须用净水冲洗。

3.6加大对锅炉操作人员培训力度

技术人员操作水平如何直接关系着锅炉燃烧热效率，应该加大对锅炉操作人员培训力度。在培训过程中，不仅要对锅炉操作人员进行专业知识技能培训，还应该对其进行节能知识培训，以不断的提高锅炉操作人员技术水平，使其操作更加熟练，更好的提高锅炉热效率。同时锅炉操作人员在实际操作过程中，也应该熟悉燃料的种类及其锅炉适应性问题。要加强水处理，合理的排污，以降低排污率，减少热量损失。要对合理的进行配风，使其能更好的满足锅炉燃烧需求。要对燃烧中的锅炉进行适时的调节，以减少不必要气体的排放量，将锅炉消耗降至最低，以达到节能节能环保目的。

结语

就目前形式来看，燃煤工业锅炉可能仍将是我国的主导产品，随着我国对能源供应结构政策的变化以及对环保要求的日益严格，节能已经成为电能、天然气、石油和煤以外的全新能源。我国锅炉今后要朝着高节能、高效率及燃烧充分的方向发展，所以，促进燃煤燃气锅炉的改造，有效实现节能环保目标，为我国重点任务。

参考文献

1. “我国标准化工作现状及未来发展的对策研究” 财政部经济建设

2. “中国工业锅炉市场和制造体系调研”

中国高效工业锅炉初步可行性研究项目中国专家组

3. “工业锅炉行业标准体系” 上海工业锅炉研究所