工業(yè)鍋爐運行與煙氣治理節(jié)能減排措施

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摘要:為了優(yōu)化工業(yè)鍋爐的節(jié)能環(huán)保性能，應該在設備運行及煙氣治理過程中，貫徹節(jié)能減排措施，優(yōu)選煤炭品種，調(diào)節(jié)燃煤含水量，優(yōu)化鍋爐燃煤技術，改善鍋爐內(nèi)部燃燒條件，嚴格控制煙氣含氧量及爐膛負壓，應用煙氣余熱回收技術，采取科學合理的節(jié)電節(jié)水措施。

關鍵詞:工業(yè)鍋爐;運行;煙氣治理;節(jié)能減排措施

鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)中極為關鍵的一種能量轉(zhuǎn)換設備，利用燃料等能源產(chǎn)生熱能，將水加熱成熱水或蒸汽，為火力發(fā)電提供熱能、機械能或電能，其種類繁多，常見的有蒸汽鍋爐、采暖熱水鍋爐、自備熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐、特種用途鍋爐和余熱鍋爐等［1］。當前，大部分工業(yè)鍋爐仍然使用煤炭作為原材料，燃煤過程中會產(chǎn)生較多的污染物質(zhì)，比如說二氧化碳、硫化物、氮氧化物、煤灰、重金屬污染物等，需經(jīng)過煙氣治理后再排放。在綠色工業(yè)發(fā)展過程中，為了節(jié)約工業(yè)生產(chǎn)成本，優(yōu)化工業(yè)鍋爐的生態(tài)性能，應該在鍋爐運行及煙氣治理的過程中，實施節(jié)能減排措施。

1工業(yè)鍋爐運行與煙氣治理現(xiàn)狀分析

工業(yè)鍋爐的主要職能為供應熱水，在這種情況下，大部分鍋爐長期處于低負荷運行狀態(tài)。在進行工業(yè)鍋爐設計時，基于工業(yè)發(fā)展需求，鍋爐容量設計得比較大，超過用戶實際需求，再加上鍋爐使用時，其負荷是不穩(wěn)定的，會隨著用量、用氣量在一定范圍內(nèi)上下波動，大部分時間都處于低負荷運行狀態(tài)。據(jù)調(diào)查，我國工業(yè)鍋爐平均負荷量于處于50%至70%區(qū)間，實際運行效率顯著低于定額效率，能源浪費現(xiàn)象嚴重。除此之外，工業(yè)鍋爐造成了嚴重的環(huán)境污染，排出的煙氣中含有大量粉塵顆粒、二氧化硫、氮氧化合物等，雖然說國家在工業(yè)鍋爐煙氣治理上，了一系列政策與規(guī)定，但鍋爐污染排放物超標現(xiàn)象仍然屢屢發(fā)生。可以說，當前我國工業(yè)鍋爐運行中的能源浪費現(xiàn)象較為嚴重，煙氣治理現(xiàn)狀不容樂觀。而上述現(xiàn)象的形成，與以下因素脫不了干系:①燃煤質(zhì)量。我國工業(yè)鍋爐主要使用了煙煤和無煙煤兩類燃料，不同地區(qū)燃煤質(zhì)量存在差異，但是鍋爐受到面積、樣式及排風裝置等因素的限制，對于燃煤的適應性比較差，如若所選用的燃煤不符合鍋爐運行要求，將導致煤炭燃燒不充分，利用率低，污染物排放量增加。②燃燒設備。隨著工業(yè)鍋爐種類的增加，其設計方案不斷更新，但大部分廠家關注的焦點在于鍋爐本體，忽略了燃燒裝置，其設計不夠精細合理，甚至部分燃燒裝置還存在質(zhì)量問題，加熱后發(fā)生變形、斷裂等不良事件，導致灰渣中碳含量上升，影響到鍋爐工作效率。③操作人員素質(zhì)偏低。工業(yè)鍋爐操作人員大多學歷層次偏低，沒有接受過專業(yè)培訓，未掌握工業(yè)鍋爐運行的相關知識及技術，導致在工作過程中，常出現(xiàn)不當操作，影響到鍋爐效能的發(fā)揮［2］。

2工業(yè)鍋爐運行與煙氣治理的節(jié)能減排措施分析

2．1優(yōu)選煤炭品種

當前，大部分企業(yè)對于工業(yè)鍋爐煤種的選擇都缺乏足夠的重視，這導致鍋爐運行時能源消耗大，熱損失大，環(huán)境污染嚴重，經(jīng)濟效益和生態(tài)效益均較差。煤炭燃燒會產(chǎn)生大量有毒氣體與可吸入顆粒物，煤種品質(zhì)越差，危害越大，甚至可能引發(fā)生產(chǎn)事故，所以，企業(yè)在選擇工業(yè)鍋爐煤種時，應綜合考慮成本、環(huán)保、燃煤與鍋爐適應性等情況，選擇合適的煤炭品種。研究表明，如若工業(yè)鍋爐選用干燥基全硫低于0．6%，且收到基低位發(fā)熱量位于5000至5700kCal的燃煤，鍋爐燃燒效率可顯著提高，污染物排放初始濃度顯著下降，節(jié)能減排效果優(yōu)良。以SZL20-1．57-AII燃煤鍋爐為例，可選用煙煤，這種燃煤各項參數(shù)優(yōu)良，干燥無灰基揮發(fā)分、收到基灰分、收到基全水分、干燥基全硫、收到基低位發(fā)熱量分別為36．57%、7.26%、15．6%、0．36%、5063kCal［3］。而且，如若在燃煤中加入適量的水，能夠促進碎煤屑的粘結(jié)，從而改善燃燒過程中漏煤、飛灰等情況，提升燃煤效率，但應嚴格控制加水量，否則燃煤含水量過高，入爐后水分蒸發(fā)需吸收大量熱量，增加能耗，而且水分過大可能影響煤炭的燃燒，影響供能。

2．2優(yōu)化鍋爐燃燒技術

要想降低工業(yè)鍋爐運行的能耗，減少污染物的排放，最關鍵的，就是創(chuàng)造良好的燃燒條件，讓燃煤能夠與空氣中的氧氣充分接觸，更為迅速完全地燃燒。為了實現(xiàn)這一目標，企業(yè)應采取合理措施，比如說優(yōu)化爐拱、燃燒室結(jié)構設計，改善鍋爐內(nèi)部燃燒條件，提升爐膛溫度，改善爐排及配風方案，配置二次風機，讓燃煤與空氣充分混合，優(yōu)化爐內(nèi)溫度場分布，從而擴大鍋爐燃燒范圍，延長煙氣在爐膛內(nèi)的停留時間。為了提升燃煤的利用率，應該精確控制煤炭燃燒過程中煙氣的含氧量。判斷燃煤是否充分燃燒的兩個因素，分別是煙氣成分和煙氣溫度，如若煙氣中含有大量氧氣、一氧化碳、二氧化碳，代表燃煤燃燒不充分，排煙熱損失較大，爐膛溫度也會比較低，煙氣溫度較高，說明其熱能未得到充分利用，能源浪費嚴重。在工業(yè)鍋爐中，燃煤鍋爐、燃油鍋爐以及燃氣鍋爐的基準氧含量分別為9%和3．5%，嚴格控制煙氣含氧量，能夠減少氮氧化物的生成，降低排煙損失。爐膛內(nèi)的含氧量會影響到原始氮氧化物，含氧量越高，那么原始氮氧化物含量也會越高，所以應該讓燃煤保持低氧燃燒狀態(tài)，同時，在氮氧化物含量突然改變時，增加氨水溶液用量，以防煙氣中氮氧化物超標。為了實現(xiàn)對于煙氣含氧量的精確控制，可以應用氧化鋯測氧儀，測定爐膛出口煙氣含氧量，然后計算出空氣系數(shù)，得出最佳風煤配比。而且，工業(yè)鍋爐的煙氣溫度是比較高的，比蒸汽型燃氣鍋爐的排煙溫度可達200℃至250℃，熱水型燃氣鍋爐的排煙溫度可達15℃至180℃，如果能夠?qū)煔庥酂峄厥绽茫軌蜻M一步降低能耗。當前，在工業(yè)鍋爐中，可用的煙氣余熱回收技術設備有以下兩種:①換熱器。常見的有間接接觸式余熱回收換熱器和直接接觸式余熱回收換熱器，前者通過壁面分開空間中獨立流動的冷熱介質(zhì)來進行換熱，后者以傳熱遞質(zhì)直接接觸的方式回收熱量。②熱泵。將供熱回水溫度控制在55℃至65℃之間，便可利用熱泵回收煙氣冷凝余熱，通常，0．01MW至10MW的鍋爐可選電壓縮式熱泵，與煙氣冷凝余熱回收裝置結(jié)合應用［4］。除此之外，為了實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標，還應該精確控制燃煤燃燒過程中的爐膛負壓。當爐膛負壓較大，說明吸入了大量冷風，爐膛溫度受到影響，排煙熱損失較大;當爐膛壓力為正，會增加內(nèi)部含氧量，繼而導致其中的高溫煙氣與火焰向外噴薄而出，增加作業(yè)風險，危及工作人員及設備安全。最佳的情況，是爐膛處于微負壓運行狀態(tài)，這樣能夠延長懸浮煤顆粒在爐膛風的滯留時間，有利于燃料的充分燃燒，提升能源利用率，減少污染物的排放。當前，工業(yè)鍋爐運行過程中，常采取控制引風量的方式來調(diào)節(jié)爐膛負壓，調(diào)節(jié)過程應遵循循序漸進的原則，以防鍋爐運行參數(shù)大幅度波動，影響到作業(yè)安全。

2．3節(jié)電節(jié)水措施

工業(yè)鍋爐雖然以煤炭為主要原料，但是其中一些設備也依靠電能運行，比如說給水泵、補水泵、水處理鹽水泵、熱水循環(huán)泵、引風機、鼓風機、上煤輸送設備、脫硫塔耗電設備、羅茨風機、氣泵等，電能消耗也比較大。為了節(jié)約電能消耗，可采取以下幾個措施:①根據(jù)工業(yè)鍋爐運行實況，優(yōu)化給水泵、熱水循環(huán)泵揚程設置，耗電量比較大的設備。②盡量選用噪聲小、能耗低、運行效率高的風機，同時根據(jù)所選燃煤品種、鍋爐額定出力、煙風系統(tǒng)阻力來計算出風機的風量，優(yōu)化運行參數(shù)設置。③優(yōu)化鍋爐房設備分布，合理設置煙風道路徑，盡量縮短其長度，減少彎頭數(shù)量，降低阻力損失，提升能源利用率。④強化對于用電設備的管控，根據(jù)需求調(diào)節(jié)靈活調(diào)節(jié)設備運行情況，能夠間斷運行就間斷運行，避免“大馬拉小車”的現(xiàn)象，基于節(jié)能降耗需求，選用節(jié)能型電力設備［5］。除了電力能源外，工業(yè)鍋爐對于水資源的消耗也比較大，當前水資源較為緊缺，應該將節(jié)水理念納入工業(yè)鍋爐運行與煙氣治理的節(jié)能降耗規(guī)劃中。水資源的循環(huán)利用，最好的節(jié)水方式，具體措施如下:①在省煤器后面煙道的余熱水箱中，裝載著大量冷卻水，用以降低排煙溫度，這些熱水可以加入鍋爐內(nèi)，可循環(huán)使用。②工業(yè)鍋爐水處理用水、脫硫用水、沖渣水、排污水等直接排放，會造成嚴重的環(huán)境污染，可以排入澄清池中，經(jīng)處理后循環(huán)使用，多余地排入污水站中，進行科學處理。③工業(yè)鍋爐使用過程中，會采取添加藥劑的方式處理爐外水，然后再將排污水排至廢水池中，經(jīng)處理后排放，其實，鍋爐排污水PG值一般在10左右，堿性強，可以用來中和處理污水處理站中酸性較高的廢水，實現(xiàn)廢物利用，減少污水處理成本。

3結(jié)語

當前，我國經(jīng)濟保持中高速發(fā)展態(tài)勢，工業(yè)化建設進程逐步推進，促進了我國綜合經(jīng)濟實力的提升，但與此同時，環(huán)境污染問題日益突出，霧霾、水污染、白色污染、溫室效應等問題日益嚴重。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，應該將綠色環(huán)保、節(jié)能降耗等理念融合應用于工業(yè)領域，工業(yè)鍋爐是當前我國工業(yè)生產(chǎn)中的關鍵性熱能動力設備，在這一設備運行與煙氣治理中，貫徹節(jié)能減排措施，能夠有效降低能耗，減少污染物的排放，對于工業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著積極意義。

參考文獻:

［1］初雷哲，張衍國，嚴矯平．多流程循環(huán)流化床生物質(zhì)鍋爐在園區(qū)集中供熱中的應用［J］．華電技術，2020，42(05):79-82．

［2］賈丕建，孫立梅，邢學榮，宋波，賈旺霖．熱電廠循環(huán)水余熱利用和節(jié)能減排效益分析［J］．能源研究與利用，2020(02):46-50．

［3］龍紅明，璠，伍英，趙國愷，周江虹，余正偉，孟慶民，張曉萍．面向污染物減排的燒結(jié)煙氣循環(huán)研究與應用進展［J］．鞍鋼技術，2020(01):9-14．

［4］俞登洋，馬大衛(wèi)，凌默儂，黃齊順，陳劍，張其良．新一代節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術支持系統(tǒng)建設與應用［J］．電工技術，2019(24):137-140．

［5］鮑仁冬，王祖名，熊昊鈺，錢昌儉．園區(qū)循環(huán)化改造對節(jié)能減排貢獻分析———以武漢市青山工業(yè)區(qū)為例［J］．工業(yè)安全與環(huán)保，2019，45(11):103-106．

作者：黃娜 單位：南昌市進賢生態(tài)環(huán)境局