锅炉及蒸汽系统 节能

锅炉是企事业单位动力设施的重要组成部分，以生产蒸汽或热水来满足生产、生活、采暖通风和空气调节的需要。我国在用中小锅炉约50万台，平均单台容量只有2.5吨/时，实际运行效率65%左右，比国际先进水平低15～20个百分比，其中90％为燃煤锅炉。因此，改进锅炉性能，健全监测系统，加强维修管理，减少锅炉和蒸汽系统的能量损失，提高利用效率，对节约能源保护环境具有重大意义。

• 蒸汽锅炉运行技术指标

• 常、微压锅炉运行技术指标

• 常年运行的热力输送系统的保温结构表面温升最大允许值

• 锅炉正平衡热效率
• 燃油、燃气锅炉的反平衡热效率
• 减少管道散热损失的节能量
• 蒸汽泄漏的节能量
• 降低排烟温度节能量
• 降低炉渣含碳量的节能量
• 冷凝水回收节能量

• 如何寻找锅炉热效率低的原因？对策如何？

• 锅炉热效率的高低可从锅炉负荷、机械不完全损失大、过剩空气系数及排烟温度等参数来判断。
• 排烟温度过高可加装烟气回收装置，如换热器等。
• 煤要适当加水，一般10％左右，提前8小时加入为好，这样煤在使用时含有一定的水分，能尽快着火燃烧。
• 根据煤的燃烧情况，及时合理调整各风门，使燃料在炉膛内充分燃烧，降低炉渣含碳量及过剩空气系数。

• 锅炉节能的途径

• 定期对锅炉进行化学清洗，加强锅炉的维护与保养。
• 改进现有工业锅炉的结构与采用蒸汽蓄热器，提高运行效率。
• 节省锅炉燃料和探索低质煤的燃烧技术。
• 采用容量大、效率高的热水锅炉集中供热。
• 对设备陈旧、煤耗高的凝汽发电机组进行技术改造，实现热电联产。
• 在锅炉热损失中挖掘潜力，利用余热回收装置回收锅炉余热。

• 如何控制锅炉过剩空气系数？

• 通过燃烧调整确定最佳过剩空气系数根据经验当炉膛过剩空气系数1.3～1.5左右时，锅炉的热效率最高。省煤器（二级省煤器）出口的最佳过剩空气系数控制在1.7以内，如果α过高，一方面使烟气量增加，排烟热损失加大，另一方面使炉内温度降低，燃烧恶化，造成机械不完全燃烧损失和化学不燃烧损失增大。
• 根据负荷和煤种变化等情况，及时调整送、引风门开度。如锅炉负荷降低时，燃料的需要量相应减少，燃烧所需的空气量也相应减少，此时如不及时调节风量，就会使炉膛过剩空气系数增大。
• 要及时堵住漏风，堵绝炉膛、省煤器等尾部设备的漏风。
• 装设二氧化碳或氧气分析仪，连续自动地检测烟气中二氧化碳或氧气含量，以便及时地对炉膛或出口处过剩空气系数作必要的调整。

• 供热管道如何检查和判断保温效果？

• 保证热损失不超过标准热损失
• 要有良好的保护层，使外部的水蒸汽、雨水以及潮湿泥土中水分都不能进入保温材料内。
• 保温结构不能使管道受到腐蚀。
• 保温结构应当施工简便，维护检修方便。

• 为什么需要疏水阀？

• 排除系统内的空气和不凝气体
• 排除产生的水蒸汽
• 保证系统具有较高的热效
• 保证系统的可靠性 

• 如何选择疏水器？

• 如果用汽设备要求有最快的加热速度，则用汽设备中不能积存凝结水，一有凝结水就要求迅速排出。在这种情况下，应选择能排饱和水的疏水阀。如浮筒式、浮球式、钟罩式等，这几种疏水阀是利用凝结水与蒸汽、空气的比重差及液位高度来控制阀的启闭的，所以排出的是饱和温度水。
• 如用汽设备会产生蒸汽阻塞现象，凝结水不能迅速到达疏水阀，需要漏泄掉这些阻塞的蒸汽（如烘筒烘燥机中装虹吸管吸凝结水的，就有蒸汽阻塞现象）时，则可选用半浮球时、脉冲式、钟罩式疏水阀，这类疏水阀能泄漏少量蒸汽。
• 如果用汽设备有较大的受热面，并不要求迅速加热，且可允许在用汽设备中积些水时，如伴热管线、保温及采暖设备，可选用调温式疏水阀、例如，双金属片、隔膜式、波纹管式等。 

• 燃煤锅炉分层层燃技术

分层层燃技术是为解决火床炉通风阻力大，煤层氧供应不均匀而发展起来的一种燃烧技术。分层燃烧技术由五项技术组成。一是用均匀给煤技术解决煤仓颗粒不均，导致炉排上煤层横断面颗粒不均匀影响燃烧的问题；二是用均匀分层给煤技术，使煤层颗粒不但按下大上小逐级均匀分层排列，而且分层煤层任何横断面上的分层颗粒一致；三是使煤层上面小颗粒的煤层，在火床上跳跃起来半沸腾燃烧；四是使燃煤中的煤粉在火床上方空间，类似煤粉炉悬浮燃烧；五是采用强化燃烧措施，强化悬浮在燃烧室内的多相燃料燃烧和强化床燃烧。

如某玻璃纸厂在1台SHL20－25/400的锅炉上采用该项技术，锅炉出力由60％～70％上升到100％，炉渣可燃物含量由20％～25％降为12％～14％，节煤率15％以上，半年内就收回投资。

• 链条炉排锅炉加煤粉复合燃烧技术

链条锅炉是一种常用的燃烧设备，在我国工业中广泛使用，目前75t/h以下蒸汽锅炉及29MW以下热水锅炉多数采用此种燃烧方式。链条锅炉虽然是一种较好的燃烧设备，但在使用中存在一定缺点，主要是当煤种多变、煤质不好时，造成出力不足，热效率偏低，运行较好时实际出力一般为额定出力的60%~70%，少数运行不好的仅在50%左右，实际热效率仅在60%左右。

链条锅炉加煤粉复合燃烧技术的主要目的是为了强化炉内燃烧过程，提高锅炉燃烧效率及煤种适应性。从锅炉燃烧理论可知，保持炉膛足够高的温度是保证锅炉良好燃烧的首要条件，炉温高则煤在炉内干燥、干馏顺利，达到着火温度的时间短，着火容易。炉温越高，对煤的着火越有利，煤种适应性也就越好。在现有燃煤锅炉的燃烧方式中，煤粉炉的炉温最高，煤种适应性最好,而且燃烧得比较完全，热效率高。链条锅炉加煤粉复合燃烧方式的机理是将链条炉排和煤粉这两种不同的燃烧方式有机结合，共用在一台炉上，互为辅助、互为利用、扬长避短。在燃烧过程中，煤粉靠炉排火床点燃，煤粉燃烧形成的高温火焰提高了炉膛温度，为链条炉排上的煤层着火提供了丰富的热源，改变了过去链条炉单纯依靠炉拱热辐射引燃的状况，大大改善了链条炉排上新煤的着火条件；同时，稳定燃烧的火床又是煤粉气流着火的可靠热源，可以保证煤粉及时稳定地着火。

 复合燃烧方式不仅保留了链条炉负荷适应性好，负荷调节方便的优点，而且还具有煤粉炉煤种适应性好、燃烧效率高的优点。从而使锅炉在负荷多变特别是改烧一般劣质煤情况下均能达到稳定高效燃烧。

某啤酒厂对其一台10t/h锅炉进行了加煤粉复合燃烧技术改造，改造后每吨蒸汽的耗煤量降低了8％，蒸汽出力提高一倍多，热效率提高了10％。年节煤量1758吨，节电15万千瓦时，节约效益39万元，回收期0.5～2年。 

• 密闭式冷凝水回收技术

蒸汽在用汽设备中放出潜热冷凝后，经疏水阀输出冷凝水，通过管网把冷凝水收集到水罐中，再通过回收装置送到锅炉或其他用热处，这就是冷凝水回收系统。

它可分为开式系统和闭式系统。开式系统即与大气相通的系统，由于自然蒸发，系统会产生大量闪蒸汽，回收水温在70℃左右。另外又由于大量有空气进入系统中，会引起管道的腐蚀。该系统虽投资较少，与冷凝水直接排放相比，具有一定的节能效果，但因热损较大，腐蚀严重等因素，已逐渐失去使用价值。闭式系统是在回收过程中，冷凝水始终不与大气接触，可使冷凝水的热量得到比较充分的利用，而且在用于锅炉给水时，不会增加溶解氧量。所以越来越被用户所接受采纳。

密闭式冷凝水回收技术的主要工作原理就是利用喷射泵的增压原理，建立适用于高温饱和水输送的防汽蚀理论，最终合理设计喷射泵来解决水泵的汽蚀问题。系统设计的集水罐为闭式，这不仅保证了冷凝水的回收温度为120℃，而且还充分利用了闪蒸汽。

某复烤厂采用该技术后，锅炉热效率由改造前的65.12％提高到70.8％，复烤每吨烟叶的耗煤降低了16.25％。年节能效益为62.77万元，投资回收期约9个月。 

• 蒸汽蓄热器

蒸汽蓄热器是一项技术上成熟，建设周期短、投资少、经济收效快的节能设备，尤其是用汽负荷波动很大的行业，装蓄热器能平衡波动负荷，稳定锅炉运行工况，提高锅炉热效率。蒸汽蓄热器的主要效能是：一、节省锅炉燃料，增大供汽能力；二、延长锅炉寿命，减轻大气污染；三、提高应急用汽，增加生产。

蒸汽蓄热器是以饱和水为介质贮存热能的压力容器，其上部充满饱和蒸汽，下部盛有饱和水。当压力降低时，部分饱和水汽化为蒸汽，水位下降，蓄热器向外放热；反之当压力升高时，部分蒸汽转化为饱和水，水位上升，蓄热器吸热。即饱和水和蒸汽随着压力的变化而互相转化的同时蓄热器发出或吸收热量，蓄热器就是以这个原理工作的。

某汽轮机有限公司原有SHL20-25/400锅炉3台及KZL4-13锅炉2台。该企业生产由于蒸汽负荷波动大，生产用汽和生活用汽产生矛盾，只能设生产锅炉和生活锅炉房各一座。为了实行集中供汽，节约能源，提高劳动生产率和减少环境污染，在1995年初新增130 m3变压式蒸汽蓄热器1台，而停运2台KZL4-13锅炉，取得了良好的节能、环保及经济效益。(1) 每年锅炉房节煤率6.6%，节电率17.4%，节水率4.8%，节能效益25.9万元。  (2) 年减少锅炉房设备维修费用5万元。  (3) 因人员减少，年节约人员工资福利费用30万元。  (4) 减少了原生活锅炉房排烟、排渣等环境污染。每年二氧化碳减排量1368吨。  (5)项目投资回收期1.8年(22个月)。

• 锅炉双人字形宽煤种节能炉拱技术的应用