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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(yīng)該在設(shè)備運(yùn)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(shù),改善鍋爐內(nèi)部燃燒條件,嚴(yán)格控制煙氣含氧量及爐膛負(fù)壓,應(yīng)用煙氣余熱回收技術(shù),采取科學(xué)合理的節(jié)電節(jié)水措施。
關(guān)鍵詞:工業(yè)鍋爐;運(yùn)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(guān)鍵的一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)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(jī)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(dāng)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(huì)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(yīng)該在鍋爐運(yùn)行及煙氣治理的過程中,實(shí)施節(jié)能減排措施。
1工業(yè)鍋爐運(yùn)行與煙氣治理現(xiàn)狀分析
工業(yè)鍋爐的主要職能為供應(yīng)熱水,在這種情況下,大部分鍋爐長期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。在進(jìn)行工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)時(shí),基于工業(yè)發(fā)展需求,鍋爐容量設(shè)計(jì)得比較大,超過用戶實(shí)際需求,再加上鍋爐使用時(shí),其負(fù)荷是不穩(wěn)定的,會(huì)隨著用量、用氣量在一定范圍內(nèi)上下波動(dòng),大部分時(shí)間都處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。據(jù)調(diào)查,我國工業(yè)鍋爐平均負(fù)荷量于處于50%至70%區(qū)間,實(shí)際運(yùn)行效率顯著低于定額效率,能源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。除此之外,工業(yè)鍋爐造成了嚴(yán)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(biāo)現(xiàn)象仍然屢屢發(fā)生??梢哉f,當(dāng)前我國工業(yè)鍋爐運(yùn)行中的能源浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)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(fēng)裝置等因素的限制,對(duì)于燃煤的適應(yīng)性比較差,如若所選用的燃煤不符合鍋爐運(yùn)行要求,將導(dǎo)致煤炭燃燒不充分,利用率低,污染物排放量增加。②燃燒設(shè)備。隨著工業(yè)鍋爐種類的增加,其設(shè)計(jì)方案不斷更新,但大部分廠家關(guān)注的焦點(diǎn)在于鍋爐本體,忽略了燃燒裝置,其設(shè)計(jì)不夠精細(xì)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(dǎo)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(xué)歷層次偏低,沒有接受過專業(yè)培訓(xùn),未掌握工業(yè)鍋爐運(yùn)行的相關(guān)知識(shí)及技術(shù),導(dǎo)致在工作過程中,常出現(xiàn)不當(dāng)操作,影響到鍋爐效能的發(fā)揮[2]。
2工業(yè)鍋爐運(yùn)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(dāng)前,大部分企業(yè)對(duì)于工業(yè)鍋爐煤種的選擇都缺乏足夠的重視,這導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行時(shí)能源消耗大,熱損失大,環(huán)境污染嚴(yán)重,經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益均較差。煤炭燃燒會(huì)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(shí),應(yīng)綜合考慮成本、環(huán)保、燃煤與鍋爐適應(yīng)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(xiàng)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(jìn)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(yīng)嚴(yán)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(shù)
要想降低工業(yè)鍋爐運(yùn)行的能耗,減少污染物的排放,最關(guān)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),企業(yè)應(yīng)采取合理措施,比如說優(yōu)化爐拱、燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),改善鍋爐內(nèi)部燃燒條件,提升爐膛溫度,改善爐排及配風(fēng)方案,配置二次風(fēng)機(jī),讓燃煤與空氣充分混合,優(yōu)化爐內(nèi)溫度場(chǎng)分布,從而擴(kuò)大鍋爐燃燒范圍,延長煙氣在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間。為了提升燃煤的利用率,應(yīng)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(gè)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(huì)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(fèi)嚴(yán)重。在工業(yè)鍋爐中,燃煤鍋爐、燃油鍋爐以及燃?xì)忮仩t的基準(zhǔn)氧含量分別為9%和3.5%,嚴(yán)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(huì)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(huì)越高,所以應(yīng)該讓燃煤保持低氧燃燒狀態(tài),同時(shí),在氮氧化物含量突然改變時(shí),增加氨水溶液用量,以防煙氣中氮氧化物超標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于煙氣含氧量的精確控制,可以應(yīng)用氧化鋯測(cè)氧儀,測(cè)定爐膛出口煙氣含氧量,然后計(jì)算出空氣系數(shù),得出最佳風(fēng)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?xì)忮仩t的排煙溫度可達(dá)200℃至250℃,熱水型燃?xì)忮仩t的排煙溫度可達(dá)15℃至180℃,如果能夠?qū)煔庥酂峄厥绽茫軌蜻M(jìn)一步降低能耗。當(dāng)前,在工業(yè)鍋爐中,可用的煙氣余熱回收技術(shù)設(shè)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(dú)立流動(dòng)的冷熱介質(zhì)來進(jìn)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(yīng)用[4]。除此之外,為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo),還應(yīng)該精確控制燃煤燃燒過程中的爐膛負(fù)壓。當(dāng)爐膛負(fù)壓較大,說明吸入了大量冷風(fēng),爐膛溫度受到影響,排煙熱損失較大;當(dāng)爐膛壓力為正,會(huì)增加內(nèi)部含氧量,繼而導(dǎo)致其中的高溫?zé)煔馀c火焰向外噴薄而出,增加作業(yè)風(fēng)險(xiǎn),危及工作人員及設(shè)備安全。最佳的情況,是爐膛處于微負(fù)壓運(yùn)行狀態(tài),這樣能夠延長懸浮煤顆粒在爐膛風(fēng)的滯留時(shí)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(dāng)前,工業(yè)鍋爐運(yùn)行過程中,常采取控制引風(fēng)量的方式來調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓,調(diào)節(jié)過程應(yīng)遵循循序漸進(jìn)的原則,以防鍋爐運(yùn)行參數(shù)大幅度波動(dòng),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(shè)備也依靠電能運(yùn)行,比如說給水泵、補(bǔ)水泵、水處理鹽水泵、熱水循環(huán)泵、引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、上煤輸送設(shè)備、脫硫塔耗電設(shè)備、羅茨風(fēng)機(jī)、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(gè)措施:①根據(jù)工業(yè)鍋爐運(yùn)行實(shí)況,優(yōu)化給水泵、熱水循環(huán)泵揚(yáng)程設(shè)置,耗電量比較大的設(shè)備。②盡量選用噪聲小、能耗低、運(yùn)行效率高的風(fēng)機(jī),同時(shí)根據(jù)所選燃煤品種、鍋爐額定出力、煙風(fēng)系統(tǒng)阻力來計(jì)算出風(fēng)機(jī)的風(fēng)量,優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)設(shè)置。③優(yōu)化鍋爐房設(shè)備分布,合理設(shè)置煙風(fēng)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(qiáng)化對(duì)于用電設(shè)備的管控,根據(jù)需求調(diào)節(jié)靈活調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行情況,能夠間斷運(yùn)行就間斷運(yùn)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(shè)備[5]。除了電力能源外,工業(yè)鍋爐對(duì)于水資源的消耗也比較大,當(dāng)前水資源較為緊缺,應(yīng)該將節(jié)水理念納入工業(yè)鍋爐運(yùn)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(huì)造成嚴(yán)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(jìn)行科學(xué)處理。③工業(yè)鍋爐使用過程中,會(huì)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(shí),鍋爐排污水PG值一般在10左右,堿性強(qiáng),可以用來中和處理污水處理站中酸性較高的廢水,實(shí)現(xiàn)廢物利用,減少污水處理成本。
3結(jié)語
當(dāng)前,我國經(jīng)濟(jì)保持中高速發(fā)展態(tài)勢(shì),工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程逐步推進(jìn),促進(jìn)了我國綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升,但與此同時(shí),環(huán)境污染問題日益突出,霧霾、水污染、白色污染、溫室效應(yīng)等問題日益嚴(yán)重。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,應(yīng)該將綠色環(huán)保、節(jié)能降耗等理念融合應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域,工業(yè)鍋爐是當(dāng)前我國工業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵性熱能動(dòng)力設(shè)備,在這一設(shè)備運(yùn)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(duì)于工業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著積極意義。
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作者:黃娜 單位:南昌市進(jìn)賢生態(tài)環(huán)境局