摘要:本文分析了目前我国工业锅炉所存在的问题,在此基础上对锅炉节能与环保新技术进行了探讨,指出安全、节能、环保是永恒的主题。
关键词:锅炉 节能 环保 新技术
0 引言
随着国民经济的持续发展和工业进程的不断加快,能源的消耗量也逐渐增多,甚至开始面临着能源供应紧缺的现象,如:煤炭、石油资源。据了解,我国的工业锅炉主要以燃煤为主,而且面广量大,每年所消耗的标准煤达4亿吨,约占煤炭总产量的1/4。但是锅炉的容积却普遍比较小,再加上运行效率较低,造成了极大的能源浪费,相当于每年多消耗6000万吨煤。另外,工业锅炉在燃煤的过程中会排放大量的SO2、NO、CO2、CO、粉尘等污染物,并且排放量极大。据调查:SO2的排放量达900万/年,CO2的排放量达12.5亿吨/年,粉尘的排放量达280万吨/年,这些排放物成为煤烟型大气的主要污染源。与国外相比,我国燃煤工业锅炉的设计效率较低,但差距并不大。但是对比实际运行效率,就显出巨大的差距,我国燃煤工业锅炉的实际运行效率只相当于国外的65%左右,并且能耗较大。综上所述,进行锅炉节能改造是势在必行的,不仅可以节约大量的能源,还能有效的降低大气污染,带来巨大的经济效益。
1 锅炉节能与环保基础理论
我国的锅炉大多是燃煤型锅炉,锅炉所选用的燃料不同,其设计结构、燃烧特性与燃烧方法也将存在较大的差别,这些方面都直接关系到锅炉运行的安全性及能耗。因此,了解常用燃料的特性,如:燃烧值,燃烧特点,产生的气体等,对做好锅炉的节能与环保技术改造具有重要意义。
1.1 常用的燃料及其特性
1.1.1 固体燃料。固体燃料主要指煤。煤按照胶质层厚度和挥发份含量可以分为:褐煤、无烟煤、焦煤、长焰媚、气煤、瘦煤、贫煤、肥煤、不粘结煤和弱黏结煤。其中,褐煤、无烟煤、长焰煤、不粘结煤和弱黏结煤由于胶质层的厚度较小且不稳定,不适宜用作炼焦煤,但可作为动力用煤使用。
1.1.2 液体燃料。锅炉经常燃用的液体燃料主要有:原油、柴油、渣油、重油和混合油。这几种液体燃料的特性各不相同,因此了解并且掌握其各项指标,对于正确的进行锅炉设计计算、选用合适的设备具有重要的意义,同时也是确保锅炉安全、经济、平稳运行的前提条件。
1.1.3 气体燃料。气体燃料是最环保、最清洁的能源,可以有效的降低对大气的污染程度,并且在燃烧过程中可以很方便的进行调节和控制。常用的气体燃料主要有以下几种:液化石油气、天然气、焦炉煤气、气化煤气、城市煤气、干馏煤气和高炉煤气。气体燃料的组成较单一,一般由一些单一的可燃气体或不可燃气体气体混合而成。可燃性气体主要包括:H2,CH4,CO,C2H2,H2S等,不可燃性气体主要包括:N2,CO2,O2。
1.2 燃料的基本原理 燃烧是一种化学反应,是指某种物质与氧气急剧的化合并释放出大量的光和热。燃烧过程必定同时存在吸热过程和放热过程。要实现燃烧,必须满足:①存在可燃物;②温度达到可燃物着火燃烧温度以上;③存在助燃物质且充足,如氧气。除此之外,还应符合:①温度达到燃点,实现燃料与氧气的化合而燃烧;②空气量充足;③燃料与空气充分的混合;④足够的空间和燃烧时间确保燃烧过程的顺利进行。
总之,燃烧过程是一个复杂的过程,燃烧条件缺一不可。对于不同的锅炉,应根据情况加以保证。
1.3 锅炉的典型燃烧方式
1.3.1 悬浮燃烧。悬浮燃烧是指燃料悬浮在炉室空间内燃烧。采用这种燃烧方式时,三种燃料都可以使用。
1.3.2 层状燃烧。是指通过机械设备或是人力将燃料输送到炉排上形成煤层,同时从炉排的下方引入空气,空气穿过炉排的孔隙及燃料层,使燃料实现燃烧。这种燃烧方式应用广泛且能耗少,适用于中小型的锅炉。
1.3.3 沸腾燃烧。沸腾燃烧是通过煤颗粒在液体或是气体的作用下变成流化状态,而实现燃烧的过程。其燃烧效率高且污染物排放量低,几乎适用于各种品质的煤。
2 锅炉节能与环保新技术
2.1 分层燃烧技术 分层燃烧技术是采用由三层结构组成的筛网来实现的。其节能环保主要体现在: ①由于煤层未经过煤闸板的挤压,且经筛网筛分后空隙、间距较大,透气性得到了极大的改善,因而具有良好的通风性能;②经筛网筛分后的煤层,排列有序,结构紧密,避免了因疏松程度不一致、透气性不均匀而造成的燃烧不充分现象的发生,增大了燃烧强度,节约了能耗。
2.2 循环流化床技术 循环流化床锅炉具有燃烧效率高、污染物排放量低、燃料适应性广、可实现高效脱硫、污染小、负荷调节范围大等特点,是一种节能环保的燃烧设备。与普通锅炉相比,其在燃烧高硫煤、中硫煤等方面显示出绝对的优势。基于上述的优点,该技术在近些年发展迅速,其应用前景广阔。
2.3 煤粉燃烧技术 煤粉燃烧过程具有气固组合燃烧、悬浮飘逸燃烧和全程快速燃烧的特点。目前所研制出的煤粉锅炉热效率稳定,可达到90%左右,节约了大量的能耗。并且大气污染物排放量较低,如:SO2的排放量仅为90mg/m3,大大减轻了对环境的污染。
2.4 型煤燃烧技术 型煤是一种以煤炭高效率、洁净利用为目的的洁净煤技术。据统计,与燃用普通散煤相比,燃用型煤可使锅炉效率提高6%～8%,烟尘排放量降低55%左右,节能10%左右,并且SO2和烟尘的排放量大大减少,带来了显著的经济效益和环境效益。对于像我国这样的以煤作为一次能源的国家来说,采用该项技术是十分必要的,甚至可以说是刻不容缓的。
2.5 层燃炉技术改造 具体的改造措施有:①选用合适的炉拱。因为炉拱对于组织炉内物质的燃烧起到至关重要的作用;②采用合适的燃烧方式。任何一种燃烧技术都有其适用的范围。因此,在进行锅炉改造时,应根据所应用的场合选择合适的燃烧设备及采用合适的燃烧方式;③采用二次风。在链条炉的炉膛内布置二次风可以减少气体、粉尘等因不完全燃烧而造成的能量损失及防止结渣现象的发生,促进燃料及时着火和充分燃烧;④余热回收再利用技术。在锅炉底部增设受热面,可以减少热量的损失,降低排烟温度,提高燃烧效率。另外,加装节能器可起到较好的节能效果;⑤锅炉风机水泵的节能技术。
3 结束语
锅炉节能是一项技术。对于我国来说,工业锅炉的量大、面广且存在着许多先天性的不足,因此节能潜力巨大。当前,节能已被视为继石油、煤、天然气、电能之后的“第五种能源”,今后工业锅炉的发展方向必将是向着洁净燃烧、能源高效率利用的方向迈进。因此,利用新技术对锅炉加以改进,以提高其热效率,达到节能、环保的目标是我国当前必须做好的一项工作,也是刻不容缓的。
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