杨红斌
浙江省特种设备检验研究院 浙江 310000
摘要：燃煤锅炉是以煤炭资源作为燃料，虽然我国的煤炭资源储量非常大，但是人均占有量却很低，并且煤炭资源的总储量有限，随着工业生产水平的进一步提升，煤炭资源的使用量以及使用速度都在增加，所以提升煤炭资源的燃烧效率，有效的实现燃煤锅炉的节能减排目的，减少煤炭燃烧过程中污染物的排放，促进清洁能源替代燃料资源，充分利用现代科学技术带来的优势，促进先进的工业锅炉技术的应用，提升煤炭燃烧效率，减少煤炭资源的使用量。本文围绕燃煤锅炉节能减排展开了一系列的分析，首先就我国锅炉使用的现状以及存在的主要问题进行了分析，然后重点分析了燃煤锅炉节能减排途径，对于提升我国工业锅炉的使用效率，促进节能减排工作的顺利开展有一定的借鉴意义。
关键词：锅炉；燃煤；运行优化；能源利用；节能减排
前言
随着社会的进一步发展，经济全球化趋势不断深入，在工业水平以及科学技术快速发展的同时，环境问题变得越来越突出，可以说环境问题已经成为了世界范围的问题，环境污染受到各个国家的高度重视。我国属于快速发展的新兴国家，资源消耗较多，所以相应的污染物的排放量也在增大，所以促进资源节约型，环境友好型经济成为了我国经济发展的大方向。相应的我国已经进入工业化快速发展阶段，对于各种燃料能源的需求量也是越来越大，所以节约能源，促进节能减排的进程，能够将能源危机逐渐缓解。随着时代的进一步变迁，人民生活质量水平也在不断提升，与人民的生活以及工业生产息息相关的锅炉设备的数量在不断增加，重视锅炉运行中存在的污染物排放问题，能源浪费问题对于实现锅炉设备的节能减排有非常重要的意义。
1 我国锅炉使用现状和存在问题
目前，全国在用工业锅炉保有量50多万台，约180万蒸t/h。燃煤锅炉约48万台，占工业锅炉总容量的85%左右，平均容量约3.4蒸t/h，其中20蒸t/h以下超过80%。113个大气污染防治重点城市中约有燃煤工业锅炉24万台，90万蒸t/h，均占全国的1/2。工业锅炉主要用于工厂动力、建筑采暖等领域，每年耗原煤约4亿t。燃煤工业锅炉效率低，污染重，节能潜力巨大。全国工业锅炉年排放温室气体CO2约1.6亿t碳，每年排放烟尘约380万t，二氧化硫约600万t和大量的NOX，是仅次于火电厂的第2大煤烟型污染源。燃煤工业锅炉存在以下主要问题：
（1）单台锅炉容量小，设备陈旧老化。由于锅炉容量小，生产厂家混杂，产品质量参差不齐；锅炉平均负荷不到65%，普遍存在“大马拉小车”。
（2）锅炉自动控制水平低，燃烧设备和辅机质量差、鼓引风机不配套。在用工业锅炉普遍未配置运行检测仪表，操作人员在调整锅炉燃烧工况或负荷变化时，由于无法掌握具体数据，不能及时根据负荷变化调整锅炉运行工况，锅炉、电机的运行效率受到了限制，造成了浪费。
（3）使用煤种与设计煤种不匹配、质量不稳定。工业锅炉的燃煤供应以未经洗选加工的原煤为主，其颗粒度、热值、灰分等均无法保证。燃烧设备与燃料特性不适应，当煤种发生变化时，其燃烧工况相应也发生变化，且燃烧时工况也相应变差。
（4）受热面积灰、炉膛结焦。工业锅炉采用的燃料品质参差不齐，粘结性物质增多，锅炉受热面结焦、积灰严重。目前清除锅炉结焦、积灰的主要方法为机械方法和化学方法，但由于结焦、积灰成分的不同及各锅炉结构的差异，清除效果不明显。
（5）水质达不到标准要求、结水垢严重。依据GB1576-2008《工业锅炉水质》标准的规定，在用工业锅炉均应安装水处理设备或锅内加药装置，但实际上仍有很大一部分工业锅炉水质严重超标。
（6）排烟温度高，缺乏熟练的专业操作人员。由于产品技术水平和运行水平不高，大多锅炉长期在低负荷下运行，造成不完全燃烧和排烟温度升高，热损失增大。
（7）污染控制设施简陋，多数未安装或未运行脱硫装置，污染排放严重。锅炉是我国大气环境污染的主要排放源之一。
（8）冷凝水综合利用率低，节能监督和管理缺位等。
2 燃煤锅炉节能减排途径
解决中小工业锅炉节能减排问题主要有4个途径:一是使用天然气、电、生物质等清洁燃料替代燃煤;二是通过集中供热替代;三是采用先进锅炉技术和适用的烟气净化技术;四是通过分选加工改善用煤质量。
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2.1 使用天然气、生物质等清洁燃料替代燃煤
1)天然气燃气工业锅炉基本无SO2和粉尘排放，环境得到很大改善。目前，我国燃气锅炉占15%左右，锅炉运行效率达94%，SO2排放质量浓度在38 mg/m3，烟尘排放质量浓度在5 mg/m3，SO2、烟尘排放达到环保要求。
2)生物质成型燃料
生物质成型燃料可有效改善农林废弃物的燃烧性能，其硫、氮和灰分较低，在配套的专用燃烧设备上应用，可实现清洁、高效燃烧，产生的SO2、NOx和烟尘较少。燃用生物质成型燃料，末端无需处理设施，运行效率在86%左右，SO2排放质量浓度在30 mg/m3，烟尘排放质量浓度在20 mg/m3，SO2、烟尘排放达到环保要求。
2.2 集中供热替代
集中供热主要包括热电联产、区域锅炉房供热。主要优势包括:①提高能源利用率。热电联产综合热效率可达85%，区域锅炉房的大型供热锅炉的热效率可达80%～90%［6］。②有条件安装高烟囱和烟气净化装置，脱硫除尘效率可达90%。③减少工作人员及燃料、灰渣的运输量和散落量，降低运行费用，改善环境卫生。④易于实现科学管理，提高供热质量。集中供热的燃料以煤炭为主，也采用天然气、燃油等燃料。近几年，我国集中供热发展较快，集中供热量占我国供热总量的30%左右。
2.3 先进锅炉技术
先进燃煤工业锅炉技术包括煤粉锅炉、水煤浆锅炉、型煤工业锅炉、循环流化床技术、链条炉优化改造技术等。
1)优质煤粉+煤粉锅炉+烟气净化
目前，我国共应用高效煤粉锅炉300套，总容量3000蒸t(等效容量)，主要分布在山西、山东、广西、江苏、安徽等省。煤粉锅炉效率最高，运行效率可达90%以上，SO2排放质量浓度在577 mg/m3，烟尘排放质量浓度在40 mg/m3，采用布袋除尘，烟尘排放量很低;由于采用低硫煤或炉内脱硫，排放满足国家环境排放要求。
2)水煤浆+水煤浆锅炉+烟气净化
目前，水煤浆锅炉在我国沿海城市以及环保要求严格的城市得到了一定推广。水煤浆锅炉运行效率可达85%，SO2排放质量浓度在141 mg/m3，烟尘排放质量浓度在26 mg/m3，排放满足国家环境排放要求。
3)低质原料型煤+专用锅炉
型煤锅炉具有明显的固硫作用。一种低质原料型煤锅炉采用特殊的低温聚焰燃烧技术，燃用热值较低的低质原料(如褐煤、煤泥、煤矸石、高硫煤以及秸秆、锯末等)制成的型煤，固硫效率高，NOx排放浓度低。不需要配套除尘装置和脱硫系统，不用引风机、鼓风机等设备，常压运行，热效率比传统链条锅炉高约20%，型煤专用锅炉运行效率可达80%以上，SO2
排放质量浓度在42 mg/m3，烟尘排放质量浓度在37 mg/m3，排放满足国家环境排放要求。
4)循环流化床
循环流化床锅炉燃烧稳定性好，燃烧强度和燃料效率高，燃料适应性广，能使用劣质燃料，满足我国锅炉煤种供应多变、原煤直接燃烧比例高等特点。循环流化床运行效率可达78%左右，SO2排放质量浓度在716 mg/m3，烟尘排放质量浓度在195 mg/m3，配套脱硫除尘装置，排放满足国家环境排放要求。
3 总结
总之，社会的快速发展以及工业生产水平的不断提升，离不开燃煤锅炉设备的有效应用，促进燃煤锅炉节能减排工作的有效开展，是服务当今时代主题的，也是社会可持续发展的需要。
参考文献：
[1]彭悝.燃煤锅炉节能减排技术改造[J].轻工科技,2012.
[2]林宗虎.中国燃煤锅炉节能减排技术近况及展望[J].西安交通大学学报,2016.
[3]韩孟健.燃煤锅炉节能减排技术分析[J].消费导刊,2017.
[4]张洪柱.燃煤锅炉节能减排中CFD技术的应用探讨[J].科技创新与应用,2016.
[5]王楠.内蒙古燃煤锅炉节能减排现状分析及存在问题的探讨[J].内蒙古科技与经济,2015.
[6]李杏.燃煤锅炉改为燃气锅炉节能减排分析[J].建筑节能,2013.
论文作者:杨红斌
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/20
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