燃煤鍋爐畢業(yè)論文.doc

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1、燃煤工業(yè)鍋爐分析 [摘要]論述了我國工業(yè)燃煤鍋爐現(xiàn)狀，分析了燃煤工業(yè)鍋爐存在的問題，對于燃煤工業(yè)鍋爐存在的問題進(jìn)行合理的分析，給出提升燃煤工業(yè)鍋爐能效的意見。 [關(guān)鍵詞]燃煤工業(yè)鍋爐 能源 現(xiàn)狀 節(jié)能減排 緒論 伴隨全球化進(jìn)程進(jìn)一步加快，環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，環(huán)境問題越來越受到各國的關(guān)注。我國是高速發(fā)展的工業(yè)國家，污染物排放、資源消耗占據(jù)全球的比例越來越大。節(jié)能減排已然成為緩解日益增長的能源消耗的必要而有效的途徑。細(xì)顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)等污染物的大氣環(huán)境問題日益突顯。隨著霧霾天氣的日益頻繁，嚴(yán)重危害人們的身體健康，影響人們的日常生活。霧霾的成因有很

2、多，但由于燃煤工業(yè)鍋爐燃燒效率低、凈化煙氣設(shè)施簡陋，排放大量有害氣體，已經(jīng)成為了治理燃煤污染物的重中之重。“十二五”期間，為了有效改善空氣質(zhì)量，減少有害氣體的排放，國家能源局發(fā)布了 《煤炭清潔高效利用行動計(jì)劃(2015—2020 年)》和《關(guān)于促進(jìn)煤炭安全綠色開發(fā)和清潔高效利用的意見》，國務(wù)院印發(fā)了 《大氣污染行動計(jì)劃》等文件，提出要加快淘汰落后燃煤工業(yè)鍋爐，在全國樹立了保障燃煤工業(yè)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、提高能效、減少污染物排放目標(biāo)，到 2017 年，要實(shí)現(xiàn)地級及以上城市建成區(qū)基本淘汰10 蒸 t/h 及以下的燃煤鍋爐。 1燃煤工業(yè)鍋爐現(xiàn)狀 鍋爐是重要的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，也是能源消費(fèi)大戶和重要的大

3、氣污染源。目前，我國電站鍋爐、燃油燃?xì)夤I(yè)鍋爐產(chǎn)品技術(shù)水平較高，設(shè)計(jì)效率和運(yùn)行效率與國際先進(jìn)水平相當(dāng)；而燃煤工業(yè)鍋爐量大面廣，產(chǎn)品技術(shù)水平參差不齊，系統(tǒng)運(yùn)行能效偏低，能效水平與國外相比有一定差距。截止2015年底，中國鍋爐總數(shù)為57.92萬臺，在用燃煤工業(yè)鍋爐約46.4萬臺，總?cè)萘?77萬蒸噸，年消耗原煤約7億噸，占全國煤炭消耗總量的17%左右，實(shí)測平均效率僅為70%左右。如果平均效率從70%提高到80%以上，每年可節(jié)約1億噸以上原煤，節(jié)能潛力巨大。 1.1燃煤工業(yè)鍋爐系統(tǒng)使用現(xiàn)狀 我國燃煤工業(yè)鍋爐具有量大面廣、小鍋爐主導(dǎo)、燒原煤、南北地區(qū)經(jīng)濟(jì)差異、節(jié)能監(jiān)管工作起步晚等諸多問題，雖有決策方

4、案，但仍存在著許多問題和不足，燃煤工業(yè)鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行能效仍然偏低。一是運(yùn)行效率低于設(shè)計(jì)效率，運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況不符，對用戶熱負(fù)荷變化適應(yīng)性低，機(jī)組配置不合理，風(fēng)機(jī)、水泵等輔機(jī)設(shè)計(jì)裕量偏大，主、輔機(jī)匹配性差。二是燃料匹配性差，工業(yè)鍋爐大部分以燃用未經(jīng)洗選加工的原煤為主。三是運(yùn)行管理水平不高，企業(yè)管理人員節(jié)能環(huán)保意識不夠，內(nèi)部管理制度不健全，運(yùn)行人員技術(shù)技術(shù)水平不高，流動性較大。四是鍋爐系統(tǒng)效率低于系統(tǒng)應(yīng)有效率，現(xiàn)有的泵與風(fēng)機(jī)多為通用產(chǎn)品，無負(fù)荷調(diào)節(jié)檔次，與鍋爐的匹配性較差，輔機(jī)電耗過高，造成較大的能源浪費(fèi)。五是缺少必要的與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有關(guān)的監(jiān)測、計(jì)量儀表及裝置，司爐工憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作和調(diào)節(jié)。六是全系統(tǒng)熱

5、工控制水平較低，大部分燃煤工業(yè)鍋爐系統(tǒng)沒有配備自動控制裝置，運(yùn)行、調(diào)節(jié)過程完全靠人工操作，設(shè)備及系統(tǒng)能效受司爐工技術(shù)水平影響較大 [1] 。 1.2 我國工業(yè)燃煤鍋爐發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1從燃料結(jié)構(gòu)看，以煤為主，燃油次之 燃煤工業(yè)鍋爐是我國工業(yè)鍋爐的主導(dǎo)產(chǎn)品，尤其以 10 t/h 以上的大中型燃煤鍋爐為主。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從燃料結(jié)構(gòu)上看，在中小型鍋爐中，燃煤鍋爐約占 80%，油氣鍋爐占 15% 以上，電熱鍋爐占 1 %以上［2］ ，少數(shù)鍋爐則以黑液、甘蔗渣、生物質(zhì)等為燃料。 1.2.2 從容量分布看，以中小型為主 全國燃煤工業(yè)鍋爐呈現(xiàn)量大、面廣、規(guī)模偏小的特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，10 蒸 t/h

6、及以下鍋爐比例最高，數(shù)量最大，均超過 50%，其中華東、中南、西北 3 個(gè)地區(qū)超過 70%。 1.2.3 從結(jié)構(gòu)看，中小鍋爐數(shù)量逐年減少 隨著中心城區(qū)禁煤政策的實(shí)施和區(qū)域集中供熱、熱電聯(lián)產(chǎn)等節(jié)能減排政策的推行，中小型燃煤鍋爐正向著大容量、高參數(shù)、高能效、低排放的方向發(fā)展，10 t/h 以下的小容量工業(yè)鍋爐的數(shù)量逐年下降。 2存在的問題 2.1鍋爐總體技術(shù)水平落后，單機(jī)容量小 燃煤工業(yè)鍋爐數(shù)量多，雖然工業(yè)鍋爐平均容量每年上升，但是工業(yè)鍋爐單機(jī)容量仍舊偏小，單臺平均容量僅為3.8t/h，其中2t/h以下臺數(shù)占66.5%。由于環(huán)保，高效率，低能耗的先進(jìn)燃煤工業(yè)鍋爐還沒有得到大面積的推廣

7、應(yīng)用，所以目前的燃煤工業(yè)鍋爐熱效率偏低，約 62% 左右，部分鍋爐老化嚴(yán)重，很多超過折舊年限的鍋爐，甚至上世紀(jì)七八十年代生產(chǎn)低效、高排放的鍋爐仍在使用。大多數(shù)鍋爐為鏈條爐，總體工藝水平較差,而高效鍋爐價(jià)高、市場份額低、推廣難度大。在燃煤工業(yè)鍋爐中，層燃爐約占總?cè)萘康?0%，不同容量的鏈條爐約占 45%。容量≤10 t/h 的鍋爐數(shù)量約占總鍋爐數(shù)的80%，而容量≤35 t/h 的鍋爐數(shù)量約占總臺數(shù)的 96%。 2.2用煤質(zhì)量不穩(wěn)定 我國鍋爐燃料以未經(jīng)加工的原煤為主，鍋爐用煤品種多變、質(zhì)量不穩(wěn)定，熱值不穩(wěn)定。并且一直沒有像歐美國家那樣，采用鏈條鍋爐專用煤。與鏈條鍋爐專用煤相比，原煤不僅降低了鍋

8、爐效率，還加重了大氣污染。目前我國使用天然氣等清潔燃料比重很低。我國燃煤工業(yè)鍋爐以層燃鍋爐為主，煤炭灰分和硫分普遍較高，煤的發(fā)熱量波動大，細(xì)末煤含量大，無法滿足層燃鍋爐設(shè)計(jì)要求(要求粒度小于6 mm 的細(xì)末煤含量不大于30%)，既降低鍋爐熱效率，也增加了鍋爐的污染物排放。 2.3除塵與脫硫技術(shù)低，燃煤鍋爐污染物排放高 我國的工業(yè)鍋爐以燃煤為主，每年煤炭燃燒量大約在6. 5億t。多數(shù)燃煤工業(yè)鍋爐的污染物排放控制技術(shù)水平低，所采用的除塵設(shè)施效率不到 70%，煙塵排放超標(biāo)。由于脫硫設(shè)備的投資和運(yùn)行成本較高，目前工業(yè)鍋爐基本沒有配套脫硫裝置，特別是小型鍋爐，我國10 蒸 t/h 以下燃煤小鍋爐的數(shù)

9、量占工業(yè)燃煤鍋爐總數(shù)的 1/2，地域分散、量大面廣，大多未安裝脫硫、除塵設(shè)備，污染物屬于無組織排放且接近地面，污染物稀釋擴(kuò)散程度低，短時(shí)間內(nèi)濃度容易迅速積聚，極易造成嚴(yán)重的大氣污染事故，甚至導(dǎo)致二次污染、耦合污染、復(fù)合污染，嚴(yán)重影響地表生態(tài)環(huán)境及人類身體健康。二氧化硫排放普遍超標(biāo)?，F(xiàn)有濕式除塵脫硫一體化裝置實(shí)際脫硫效率一般為 30% ～ 60%，投資和脫硫成本都較高，用戶不愿使用，環(huán)保部門很難監(jiān)督。近幾年，政府大力推行燃煤優(yōu)質(zhì)化工作，強(qiáng)調(diào)使用低硫煤，這方面有了一定的改善，但從整體上來講，二氧化硫排放超標(biāo)仍然是鍋爐排放污染的一個(gè)重要問題。 2.4工業(yè)設(shè)計(jì)水平較低 鍋爐制造企業(yè)新產(chǎn)品創(chuàng)新能力，

10、研發(fā)能力較弱，技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造工藝、生產(chǎn)脫節(jié)，產(chǎn)業(yè)集中度低，制造企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小，技術(shù)水平普遍弱。上千家工業(yè)鍋爐制造企業(yè)，真正具有產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力的不足百家，產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的創(chuàng)新模式還不普遍，大部分制造企業(yè)的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)處于“簡單重復(fù)”的水平，產(chǎn)品性能低下，產(chǎn)品性能方面缺陷得不到及時(shí)的完善。 2.5余熱資源利用的扶持力度低 以煤礦為例，據(jù)研究，目前除礦井水、礦井回風(fēng)、熱電聯(lián)供形式外，其他余熱資源由于熱能總量、穩(wěn)定性等原因，暫不具備單獨(dú)利用并完全取代煤礦全部燃煤小鍋爐的能力，但可因地制宜根據(jù)熱源熱量與供熱負(fù)荷需求相匹配的原則，滿足局部供熱替代燃煤小鍋爐的要求。建議國家應(yīng)對余熱余壓綜合利

11、用項(xiàng)目進(jìn)一步加大支持力度。余熱余壓利用需要貸款的，各級商業(yè)銀行應(yīng)優(yōu)先給予支持，實(shí)行國家財(cái)政貼息貸款、銀行貸款優(yōu)惠利率等金融扶持政策。 2.6政策法規(guī)不完善 鍋爐設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、檢測等在節(jié)能環(huán)保方面的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)尚不完善，準(zhǔn)入門檻較低。激勵(lì)和約束機(jī)制不健全，創(chuàng)新驅(qū)動不足，市場缺乏節(jié)能減排的內(nèi)生動力。為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國大氣污染防治法 》，控制鍋爐污染物排 放，防治大氣污染，國家已經(jīng)制定了GB 13271—2001《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 》，但是，目前缺乏相應(yīng)的規(guī)程規(guī)范去驅(qū)使工業(yè)鍋爐用戶滿足這些環(huán)保指標(biāo)，這就造成工業(yè)鍋爐用戶關(guān)注鍋爐價(jià)格甚于關(guān)注鍋爐的環(huán)保

12、性能，因此環(huán)保政策以及這些政策的執(zhí)行力度遠(yuǎn)沒有對工業(yè)鍋爐的發(fā)展產(chǎn)生制約作用。另外環(huán)保部門頒布的行政法規(guī)往往試圖代替標(biāo)準(zhǔn)的做法也大大減弱了標(biāo)準(zhǔn)在用戶心目中的權(quán)威性 。 3 整改措施 3.1以煤改電、煤改氣為主 煤改電、煤改氣是替代燃煤鍋爐的主要方式，煤電聯(lián)動、煤電聯(lián)營是煤改的重點(diǎn)措施。隨著各地煤改步伐的加快，2016年電力及天然氣消費(fèi)量均有增長。據(jù)預(yù)測，2016 年全國新增發(fā)電裝機(jī) 1億 kW 左右，2016 年底全國發(fā)電裝機(jī)達(dá)到 16. 1 億kW，同比增長 6. 5% 左右［3］ 。據(jù)發(fā)改委運(yùn)行快報(bào)統(tǒng)計(jì)，2016 上半年，天然氣產(chǎn)量 675 億 m3同比增長 2. 9%; 天然氣進(jìn)口量

13、356億m3，增加21.2%;天然氣消費(fèi)量995億m3增長9. 8%。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測: 為推進(jìn)煤改進(jìn)程，各地政府出臺了保障供電量及供氣量、降低電采暖及氣采暖價(jià)格、延長供電谷段時(shí)間、貼補(bǔ)取暖電器及燃?xì)獗趻鞝t、以獎(jiǎng)代補(bǔ)等一系列的補(bǔ)貼政策，燃煤鍋爐整改進(jìn)程明顯加快，并取得了良好效果。 3.2加強(qiáng)鍋爐水質(zhì)監(jiān)督工作,實(shí)現(xiàn)水處理節(jié)能 一般鍋爐給水中含有大量的溶解氣體和鹽類，如果給水未經(jīng)處理或處理不當(dāng),會造成鍋爐受熱面腐蝕和結(jié)垢現(xiàn)象。鍋爐受熱面結(jié)水垢時(shí), 受熱面熱阻增大，傳熱性能變差，燃料燃燒所放出的熱量不能迅速地傳遞到爐水中。在這種情況，為了保持鍋爐的額定參數(shù), 就必須更多地投加燃料，提高爐膛和煙

14、氣溫度，因此造成能源的浪費(fèi)。水垢的導(dǎo)熱系數(shù)很小, 約為鋼板導(dǎo)熱系數(shù)的 1/30 ～ 1/50。據(jù)測算,鍋爐本體內(nèi)部每結(jié)1mm水垢,燃料消耗要增加 8% ～ 10%，整體熱效率下降 3%, 而且鍋爐結(jié)垢后對鍋爐安全運(yùn)行也極為不利。因此應(yīng)該采取有效的水處理技術(shù)和除垢技術(shù)，加強(qiáng)對鍋爐的給水、鍋水檢驗(yàn)分析，實(shí)現(xiàn)鍋爐無垢運(yùn)行。 3.3堅(jiān)持政府引導(dǎo)與市場配置資源相結(jié)合 明確政府和企業(yè)的事權(quán)，充分發(fā)揮市場配置資源的決定性作用，增強(qiáng)市場主體的內(nèi)生動力。通過強(qiáng)化約束性法規(guī)標(biāo)準(zhǔn),創(chuàng)新財(cái)稅激勵(lì)政策，推廣市場化機(jī)制，引導(dǎo)和鼓勵(lì)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)一步提升所生產(chǎn)鍋爐的效率。企業(yè)優(yōu)先選用節(jié)能環(huán)保的工業(yè)鍋爐，淘汰高耗能、高排放的

15、落后工業(yè)鍋爐。 從政策上應(yīng)給予相應(yīng)的支撐，如健全激勵(lì)政策，對燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能減排技術(shù)改造給以投融資扶持;加強(qiáng)對鍋爐效率和污染物排放的監(jiān)督和控制;提高排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)、加大超標(biāo)排放處罰力度;制定和完善相關(guān)的工業(yè)鍋爐標(biāo)準(zhǔn);推廣先進(jìn)的工業(yè)鍋爐技術(shù)等。 3.4優(yōu)化調(diào)整鍋爐的燃燒問題 燃煤工業(yè)鍋爐的節(jié)能問題歸根到底還是鍋爐對燃料的利用效率的問題。所以進(jìn)行燃料的優(yōu)化調(diào)整工作就顯的尤為重要了。要注意對那些新投入使用的鍋爐設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的調(diào)整，及時(shí)解決設(shè)備的不足，提高鍋爐設(shè)備工作的效率，降低能源的消耗，將節(jié)能工作落實(shí)好。 3.5取用余熱資源 一些位于偏遠(yuǎn)地區(qū)的工礦企業(yè)，市政集中供熱管網(wǎng)暫時(shí)不

16、能覆蓋，但有用熱剛性需求，其自身的余熱資源具有極高的利用價(jià)值。以煤礦為例，我國煤礦存在大量的余熱資源，如礦井排水、礦井回風(fēng)、瓦斯電廠煙氣、低熱值燃料電廠冷卻水、洗浴廢水等廢熱。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至 2015 年底，全國煤礦礦井水每年理論上可提取的余熱資源約 940萬 t 標(biāo)煤; 礦井回風(fēng)總量理論上可回收熱量約1 240萬 t 標(biāo)煤，是煤礦最大的余熱資源。利用地源熱泵、水源熱泵、風(fēng)源熱泵等技術(shù)提取礦區(qū)余熱資源替代燃煤小鍋爐在煤炭企業(yè)已有一定應(yīng)用歷史和應(yīng)用范圍，取得了較好的效果。目前余熱替代項(xiàng)目主要以水源熱泵和風(fēng)源熱泵為主。 4工業(yè)燃煤鍋爐技術(shù)發(fā)展的未來分析 4.1工業(yè)鍋爐燃煤技術(shù)的未來發(fā)展分析

17、 根據(jù)中國能源發(fā)展戰(zhàn)略分析和我國未來中長期國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和能源消費(fèi)、環(huán)境保護(hù)政策,未來15 ～ 20年內(nèi) ,煤炭仍然是我國工業(yè)發(fā)展和人民生活的主要能源 ,煤炭燃燒仍然是煤炭的主要消費(fèi)方式 。但煤炭燃燒伴隨有嚴(yán)重的粉塵、二氧化硫 (SO 2 )、氮氧化物 (NO x )以及二氧化碳 (CO 2 )排放, 會引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。 (1)煤燃燒技術(shù)及燃煤工業(yè)鍋爐評價(jià) 煤利用的方式有:散煤燃燒、精煤燃燒 、型煤燃燒 、煤粉制品燃燒和煤轉(zhuǎn)化產(chǎn)品燃燒等五種利用方式 。 ①散煤燃燒 主要有層燃的鏈條機(jī)械爐排燃燒和將原煤經(jīng)過初級破碎的循環(huán)流化床燃燒。 a. 層燃鏈條爐排燃燒 :層燃鍋爐基建投資低

18、,設(shè)備投資低 ,運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低;盡管層燃鏈條鍋爐的運(yùn)行費(fèi)用低 ,但燃燒效率不高, 鍋爐平均運(yùn)行效率為65%,能源浪費(fèi)嚴(yán)重; b. 循環(huán)流化床燃燒:燃燒過程中能同時(shí)脫除二氧化硫 (SO 2 )和氮氧化物(NO x ),具有較好的環(huán)保效益,合燃燒劣質(zhì)煤 ,循環(huán)流化床燃燒鍋爐平均熱效率可以穩(wěn)定地達(dá)到 82% ～84%,高于鏈條爐排鍋爐。循環(huán)流化床鍋爐鍋爐房基建投資高, 設(shè)備投資大,運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用比較高,所需要的燃料需要經(jīng)過初級破碎。循環(huán)流化床鍋爐制造需要較大的工廠設(shè)備投資和生產(chǎn)場地 ,將投資、環(huán)保、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析可知:工業(yè)循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn), 容量須在 35 t /h以上,

19、才具有綜合的節(jié)能效益 ,單純集中供熱的綜合效益低于層燃鏈條爐排鍋爐 。 ②精煤燃燒 經(jīng)過洗選和篩分的粒度相對均勻的煤 , 可以稱為精煤 ,屬于潔凈煤的一種 。精煤燃燒的鍋爐平均熱效率可達(dá) 85%左右 。工業(yè)鍋爐一般難以大面積采用精煤燃燒 ,但是 ,可以大面積使用簡單篩分而不洗選的煤 。 ③型煤是將原煤、脫硫劑和助燃劑混和在一起制成一定形狀和尺寸的煤制品,屬于潔凈煤的一種 。型煤燃燒技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是極大減少煙塵排放,也可以部分減少二氧化硫的排放,但對氮氧化物無能為力。采用低硫煤制成型煤,可在一定范圍內(nèi)推廣使用。 ④煤粉制品燃燒 煤粉制品有干煤粉和濕煤粉之分 ,干煤粉主要用于大容量電站鍋

20、爐發(fā)電, 濕煤粉主要有水煤漿和油煤漿,油煤漿因用油較多,已經(jīng)被實(shí)踐證明沒有應(yīng)用前景;而水煤漿不用油 , 改用水 ,具有一定的代替石油的前景,但水是重要的物質(zhì)資源,水煤漿對于一個(gè)缺水的國家來講 , 每 10噸水煤漿白白浪費(fèi) 3噸水,其發(fā)展必然受到國家的制約 。因?yàn)樗簼{中水汽化吸收熱量的白白浪費(fèi) , 水蒸氣熱損失占 4% ～5%,因此, 燃用水煤漿的鍋爐熱效率最高在 86%左右, 而燃用干煤粉的鍋爐效率可以達(dá)到 91% ～93%, 因此, 燃用干煤粉綜合效益高于燃用水煤漿 ,而其環(huán)保效益基本相當(dāng) ,因此 ,和水煤漿燃燒的鍋爐相比 ,干煤粉鍋爐具有決定性的高效優(yōu)勢。 ⑤煤炭轉(zhuǎn)化品燃燒 是指將原

21、煤轉(zhuǎn)化成油品和氣體 (即煤的氣化和液化 )來進(jìn)行燃燒 , 這是目前國家積極推進(jìn)的煤多聯(lián)產(chǎn)技術(shù) 。所謂煤多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是將多種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)通過優(yōu)化耦合集成, 同時(shí)獲得多種潔凈二次能源(氣、液、電 、熱 、冷等 )為目的的生產(chǎn)技術(shù) 。這一技術(shù)已經(jīng)超出了工業(yè)鍋爐企業(yè)的一般投資范疇 。 表2示出了煤的五種制品的原材料消耗、熱效率、污染排放、運(yùn)行 、維護(hù)等各方面的綜合評價(jià)。 4.2工業(yè)燃煤鍋爐節(jié)能技術(shù)的未來發(fā)展分析 4.2.1自動控制技術(shù) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、分析、記錄包括參數(shù)超過一定數(shù)值時(shí)的自動報(bào)警，這些已更加的普遍。當(dāng)前，國內(nèi)外對鍋爐智能控制的研究主要在電

22、站鍋爐，比如采用 DCS控制和基于 OPC 技術(shù)與 PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)尤其是在燃?xì)獍l(fā)電鍋爐中，DCS 系統(tǒng)可根據(jù)負(fù)荷單獨(dú)調(diào)節(jié)每個(gè)燃燒器的閥門、風(fēng)閥，實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效率同時(shí) DCS 還能集成爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)，對關(guān)鍵的安全參數(shù)實(shí)施不間斷的控制，從而確保鍋爐在安全和節(jié)能之間取得平衡。由于 DCS系統(tǒng)價(jià)格較高，數(shù)量較多的中小型工業(yè)鍋爐還是采用傳統(tǒng)的 PID 控制。PID 控制雖然具有一定的自動控制能力，但鍋爐在實(shí)際運(yùn)行過程中往往有非線性、隨機(jī)性等特點(diǎn)，且參數(shù)設(shè)定較為復(fù)雜不能較好地適應(yīng)目前節(jié)能減排的形勢，為此，目前出現(xiàn)了一種以模糊 PID 算法為基礎(chǔ)的鍋爐溫控技術(shù)。與單純的 PID 控制相比，調(diào)

23、節(jié)時(shí)間短，具有超調(diào)量小，振蕩周期短的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)的溫度控制，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。 節(jié)能技術(shù) 鍋爐采用鏈條爐排的形式已有 100 多年的歷史。由于其工藝成熟，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用普遍。但也存在煤種適用性窄、燃燒效率低等弊病。針對這一問題，國內(nèi)外有許多新的方法。從經(jīng)濟(jì)和安全等方面綜合入手，對不同類型的鍋爐均有不同的做法，有些取得了一定的認(rèn)可程度，并最終變成行業(yè)的共識，對提升整個(gè)行業(yè)的節(jié)能水平提供了新的思路，有的則作為傳統(tǒng)方式的有效補(bǔ)充。比如有對上煤系統(tǒng)和煤斗進(jìn)行改造，使得煤在爐排上分布均勻；有使用分層分行給煤裝置，使得燃煤按照粗的在下，細(xì)的在上有序排列，提高煤層的空隙率，從而保證煤的充分燃燒；

24、有單位將鍋爐混煤器與分層分行給煤裝置相結(jié)合，進(jìn)一步減少煤層間的通風(fēng)阻力，提高燃燒效率；有單位采用機(jī)械撥火，讓煤層然方式動態(tài)化，使其充分燃燒；有通過對煤層厚度和爐排速度的動態(tài)優(yōu)化，來提高鍋爐低負(fù)荷狀態(tài)下的燃燒效率。這些技術(shù)雖然能從一定程度上提升鏈條爐的燃燒效率，但并未從根本上改變鏈條爐的不足，收效不明顯，并沒有在各使用單位大范圍的應(yīng)用。相對于鏈條爐排，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的出現(xiàn)，能使固體顆粒與氣體充分接觸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)燃料的循環(huán)燃燒，其高效率低污染，對煤種有更高的適用性使其得到迅速的發(fā)展。尤其是在熱電領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。我國循環(huán)流化床發(fā)電鍋爐的總發(fā)電量已高居世界第一，目前在循環(huán)流化床鍋爐領(lǐng)域也有各種新

25、的節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。比如，通過在床下設(shè)置油槍并結(jié)合脈動投爐的方法，來提高鍋爐點(diǎn)火初始階段煤炭的利用效率；采用高低差速的循環(huán)硫化床技術(shù)，使得鍋爐具有兩個(gè)不同的燃燒腔來應(yīng)對燃料中的不同組份；有采用高壓變頻技術(shù)來對風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)控制，提高風(fēng)壓的穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)燃料的充分燃燒；有采用協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)來解決鍋爐燃燒控制的非線性問題，來提高鍋爐效率也有從燃料角度著手通過煤炭與 CO 2 反應(yīng)得到 CO，實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐燃料的煤氣化，提高燃燒效率。但同時(shí)由于其結(jié)構(gòu)、制造成本的限制，相關(guān)技術(shù)在工業(yè)鍋爐中使用還在少數(shù)。 鍋爐運(yùn)行效率與排煙溫度有很大的關(guān)系，研究表明：排煙溫度每升高 10℃，鍋爐的運(yùn)行效率就降低 1%。降

26、低排煙溫度，從理論上來講可以通過增大爐膛容積等手段來實(shí)現(xiàn)，也可以增加屏式過熱器的方法，但這兩種方法僅在對新鍋爐節(jié)能設(shè)計(jì)方面具有參考價(jià)值，在對舊鍋爐節(jié)能改造中實(shí)際的可操作性不高。我國的大唐耒陽發(fā)電廠 1#、2#鍋爐、萊城興源熱電公司 1# 鍋爐，這些公司的鍋爐均通過改造省煤器和空氣預(yù)熱器提高熱傳導(dǎo)效率和換熱面積的綜合方案使得這些公司的鍋爐效率較改造前提高 3%-4%。傳統(tǒng)的理論認(rèn)為，鍋爐的排煙溫度在 120-140℃之間為最佳，但隨著能源價(jià)格的不斷走高和出于脫硫脫硝等環(huán)保方面的考慮，進(jìn)一步降低排煙溫度勢在必行，而再采用前面說的方法，已經(jīng)不能滿足要求，為此德國和日本的熱電廠采用煙氣換熱器（GGH）

27、。我國在參考類似工藝，成功解決了煙氣低溫腐蝕和傳熱管積灰等問題后，使電站鍋爐的排煙溫度從原來的 123℃降到了 87℃，取得了良好的效益。隨著自動控制技術(shù)的發(fā)展，在掌握排煙溫度、進(jìn)氣溫度、鍋爐燃燒效率之間的關(guān)系后，采用自動控制系統(tǒng)對排煙溫度與進(jìn)氣溫度實(shí)施控制，確保鍋爐燃效率的穩(wěn)定，這也新的研究方向。 為了延長爐內(nèi)高溫在鍋爐內(nèi)停留的時(shí)間，并提高爐內(nèi)煤炭燃燒的時(shí)間，人們在鍋爐內(nèi)筑起各種形狀的爐拱。一般爐拱分前后拱，前拱主要用來引燃煤炭，后拱則主要用來強(qiáng)化煤炭的燃燒。鍋爐的燃燒效率與各拱的形狀、尺寸、位置等有關(guān)。傳統(tǒng)的爐拱涉及的是一個(gè)高而短的前拱和短而上傾的后拱，但由于我國燃煤質(zhì)多變，傳統(tǒng)的爐拱對

28、燃煤的適應(yīng)程度較低。上海交通大學(xué)經(jīng)過多年調(diào)研認(rèn)為，提高鍋爐的燃燒效率燃煤的引燃是關(guān)鍵，前爐拱正是保證燃煤被充分引燃的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。通過壓低鍋爐前拱，并將其改造成人字型，提高前拱的升溫能力，更好地保證燃煤被充分引燃，此技術(shù)已在全國 700 余臺鍋爐上使用，收到較好的節(jié)能效果。人形爐拱雖可以提高燃煤的利用效率，但我國煤炭質(zhì)量不穩(wěn)定，尤其是中小鍋爐，對煤炭進(jìn)口把關(guān)不嚴(yán)的情況沒有好轉(zhuǎn)，只要煤炭質(zhì)量出現(xiàn)大的波動，人形爐拱也不能更好地適應(yīng)不同煤炭的燃燒要求。所以，有企業(yè)設(shè)計(jì)了一種可調(diào)節(jié)爐拱高度、角度和長度的可調(diào)式鍋爐爐拱，改變了以往一類爐拱只能適應(yīng)一類燃煤的限制?？烧{(diào)式鍋爐爐拱，通過在后拱軸部安裝一個(gè)耐高溫材

29、料制成的轉(zhuǎn)軸，可以實(shí)現(xiàn)“煤變、拱變”使得爐拱根據(jù)燃煤種類實(shí)現(xiàn)動態(tài)的改變，從而提高燃煤的燃燒效率。該技術(shù)在遼寧、內(nèi)蒙多臺不同型號的鍋爐上應(yīng)用，包括 29MW 大型鍋爐和14MW 以下的小型鍋爐，均取得較好效果，最高比改造前熱效率提高 10%。 5結(jié)語 我國能源結(jié)構(gòu)決定，在以后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，燃煤工業(yè)鍋爐仍將是我國能源利用的重要裝備，而隨著能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和節(jié)能環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，提升燃煤工業(yè)鍋爐能效對節(jié)約能源和減少大氣污染物排放都具有重要意義。因此，我們必須要通過政府、鍋爐制造企業(yè)和使用單位以及相關(guān)技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)和從業(yè)人員的共同努力才能取得更好的成效 參考文獻(xiàn)： [1] 第七屆中美能效論壇發(fā)言材料. 張清. GEF中國高效工業(yè)鍋爐項(xiàng)目概述[J]. 工業(yè)鍋爐 1998(1)：4-9. [2]歐陽麗，王小明，趙建夫等．我國腈綸廢水生化法處理進(jìn)展 ［J］． 工業(yè)水處理，2001，21(9): 11 －14． [3] 郭奎建． 2007 年特種設(shè)備統(tǒng)計(jì)分析［J］． 中國特種設(shè)備安全，2008，24(5):33－35．