中小型锅炉的研究现状及某锅炉的节能改造

中小型锅炉的研究现状及某锅炉的节能改造广西大学2024届本科毕业生论文PAGE广西大学2024届本科毕业生论文中文摘要目前，节能环保成为世界性的问题，成为影响人类生活质量及后代开展的一个非常重要的课题。我国作为一个开展中的人口大国，能源消费量与日剧增。虽然经济建设取得了很大的成就，但同时也因此付出了沉重的环境和资源的代价。本文主要针对国内运行中的中小型工业锅炉效率低、耗能大、污染严重的特点，通过以中小型锅炉为研究对象，在总结归纳众多的专家学者研究成果的根底上，分析各类常见中小型锅炉的优缺点并对一些工业锅炉的常见的问题提出改造方向，以设计出效率高、低耗能的锅炉。本文将介绍一些科技含量比拟高、环保节能型的锅炉，并且从国家政策、现行的管理制度和监管体制、锅炉的原料以及对提高锅炉效率、锅炉节能的主要影响因素进行分析，最后针对组环式热水锅炉进行计算分析，阐述它的一些先进的技术措施及思路，并归纳总结其如何提高效率，以求能为我国工业锅炉的节能减排环保做出一点奉献。关键词：中小型锅炉节能环保效率改造ResearchStatusofSmallandMedium-SizedBoilerandImprovementonEnergySavingforaBoilerABSTRACTAtpresent,energysavingandenvironmentalprotectionhasbecomeaworldwideproblem,affectingthequalityofhumanlifeandnextgenerations.Asadevelopingcountrywithalargepopulation,Chinabecomesmoreandmoredepengdonenergy,theconsumptionofenergyincreasedaybyday.Thoughtwehavemadeagreatprogressintheeconomicdevelopmentachievements,butatthesametimewealsopaidaheavypricefortheenvironmentandnaturalresources.Thispapermainlyresearchthedomesticoperationsofsmallandmedium-sizedindustrialboilers,lowefficiency,energyconsumption,andthecharacteristicsofseriouspollution.Byresearchsmallandmedium-sizedboilerandsummarytheresultofhugenumberofexpertsandscholars’researchonthissubject,afterthebasisananlysofvarioustypesofadvantagesanddisadvantagesofsmallandmedium-sizedboilersandindustrialboilers,thispaperwilldiscusssomeissuesaboutsmallandmedium-sizedboilerandgivesuggestionsandimprovementschemesonhowtodesignaefficientandenergysavingboilers.Inthispassage,I’llintroducesomehigh-tech,energysavingboilersandanalysethefactorsofnationalpolicy,existingmanagementsystemandmonitoringsystemaswellasrawmaterialofboilers.meanwhile,I’llalsoinvestigatehowtomakeboilermoreefficientandenergysaving.Describingsomeofitsadvancedtechnologyinitiativesandideasandsummarizedhowtoimprovetheirefficiencyandreducethetemperatureofexhaustgas.Makingsomecontributetothenation’splanforreduceemissionsandenvironmentalprotection.Keywords:Smallandmedium-sizedboilersenergyenvironmentalprotectionefficiencytransformation

目录引言………………………1第一章工业锅炉的开展、结构、分类及工作………21.1锅炉的开展…………21.2锅炉的分类………41.3锅炉的结构………51.4锅炉的工作………6第二章我国中小型锅炉及局部锅炉整改措施………82.1我国现有中小型锅炉……………82.2局部锅炉的整改措施………………12第三章国家政策的影响………………173.1一些兴旺国家工业锅炉政策法规…………………173.2我国政府的政策法规及做法……18第四章锅炉的原料……………………224.1我国工业锅炉原料的现状…………224.2动力配煤及原煤洗选……………22第五章锅炉操作人员素质及锅炉辅助设备的影响…275.1司炉人员的素质对工业锅炉的影响及解决方法…275.2我国工业锅炉的附属设备的现状及解决方法……28第六章某种锅炉的节能减排…………306.1组环式热水锅炉换热机理及技术特性……………306.2组环式热水锅炉烟道内的换热……316.3辐射换热空间及炉体体积比………356.4小结…………………36第七章总结……………38参考文献…………………40致谢………………………41广西大学2024届本科毕业生论文PAGE1引言我国工业锅炉的拥有数量多，锅炉的型式各异，但热效率普遍偏低，而且污染严重。在中小型锅炉的节能减排方面，存在很大的潜力。近几年，锅炉产品中循环流化床锅炉、新型水火管锅炉得到较快的开展和市场商用化；垃圾燃烧锅炉、生物燃料锅炉等新产品也有不同程度的开展。另外，锅壳式锅炉根本上采用了螺纹烟管技术，该技术同样应用在其他换热设备中。在锅炉设备中的其他辅机产品方面，目前有燃煤分层装置、锅炉复合相变尾部换热器、锅炉计算机控制系统等。这些产品在现有锅炉改造中有不同程度的应用，其中燃煤分层装置应用相对广一些。由于我国工业锅炉产品的设计和制造大多侧重于锅炉本体而非燃烧设备，加上燃料供给品种及其质量多变，使实际燃料与设计产生偏离，导致大多数锅炉经常处于低负荷运行。另外，锅炉运行检测仪表不全、司炉工操作技术和运行管理水平不高等致使我国工业锅炉产品的实际运行效率往往要比鉴定热效率低10～15个百分点，结果造成一次能源的浪费。至于燃油(气)工业锅炉目前存在的问题主要是排烟温度过高，可通过增加尾部受热面来解决。以某种热水锅炉的技改为例，讨论了一种新型组环式热水锅炉独特的烟道结构，分析其根本技术特性，突出该热水锅炉的换热面积小，换热效率高。说明通过这一技术手段可以降低锅炉的运行本钱和缩小炉体的体积，最终到达节能的目的。本文通过归纳总结中小型锅炉的研究现状，对提高锅炉效率，节省能源，保护环境等方面提供努力的方向。第一章工业锅炉的开展、结构、分类及工作[1]1.1锅炉的开展锅炉的开展分锅和炉两个方面。18世纪上半叶，英国煤矿使用的蒸汽机，包括瓦特的初期蒸汽机在内，所用的蒸汽压力等于大气压力。18世纪后半叶改用高于大气压力的蒸汽。19世纪，常用的蒸汽压力提高到0.8兆帕左右。与此相适应，最早的蒸汽锅炉是一个盛水的大直径圆筒形立式锅壳，后来改用卧式锅壳，在锅壳下方砖砌炉体中烧火。随着锅炉越做越大，为了增加受热面积，在锅壳中加装火筒，在火筒前端烧火，烟气从火筒后面出来，通过砖砌的烟道排向烟囱并对锅壳的外部加热，称为火筒锅炉。开始只装一只火筒，称为单火筒锅炉或康尼许锅炉，后来加到两个火筒，称为双火筒锅炉或兰开夏锅炉。1830年左右，在掌握了优质钢管的生产和胀管技术之后出现了火管锅炉。一些火管装在锅壳中，构成锅炉的主要受热面，火(烟气)在管内流过。在锅壳的存水线以下装上尽量多的火管，称为卧式外燃回火管锅炉。它的金属耗量较低，但需要很大的砌体。19世纪中叶，出现了水管锅炉。锅炉受热面是锅壳外的水管，取代了锅壳本身和锅壳内的火筒、火管。锅炉的受热面积和蒸汽压力的增加不再受到锅壳直径的限制，有利于提高锅炉蒸发量和蒸汽压力。这种锅炉中的圆筒形锅壳遂改名为锅筒，或称为汽包。初期的水管锅炉只用直水管，直水管锅炉的压力和容量都受到限制。二十世纪初期，汽轮机开始开展，它要求配以容量和蒸汽参数较高的锅炉。直水管锅炉已不能满足要求。随着制造工艺和水处理技术的开展，出现了弯水管式锅炉。开始是采用多锅筒式。随着水冷壁、过热器和省煤器的应用，以及锅筒内部汽、水别离元件的改进，锅筒数目逐渐减少，既节约了金属，又有利于提高锅炉的压力、温度、容量和效率。以前的火筒锅炉、火管锅炉和水管锅炉都属于自然循环锅炉，水汽在上升、下降管路中因受热情况不同，造成密度差而产生自然流动。在开展自然循环锅炉的同时，从30年代开始应用直流锅炉，40年代开始应用辅助循环锅炉。辅助循环锅炉又称强制循环锅炉，它是在自然循环锅炉的根底上开展起来的。在下降管系统内加装循环泵，以加强蒸发受热面的水循环。直流锅炉中没有锅筒，给水由给水泵送入省煤器，经水冷壁和过热器等蒸发受热面，变成过热蒸汽送往汽轮机，各局部流动阻力全由给水泵来克服。第二次世界大战以后，这两种型式的锅炉得到较快开展，因为当时发电机组要求高温高压和大容量。开展这两种锅炉的目的是缩小或不用锅筒，可以采用小直径管子作受热面，可以比拟自由地布置受热面。随着自动控制和水处理技术的进步，它们渐趋成熟。在超临界压力时，直流锅炉是唯一可以采用的一种锅炉，70年代最大的单台容量是27兆帕压力配1300兆瓦发电机组。后来又开展了由辅助循环锅炉和直流锅炉复合而成的复合循环锅炉。在锅炉的开展过程中，燃料种类对炉膛和燃烧设备有很大的影响。因此，不但要求开展各种炉型来适应不同燃料的燃烧特点，而且还要提高燃烧效率以节约能源。此外，炉膛和燃烧设备的技术改进还要求尽量减少锅炉排烟中的污染物(硫氧化物和氮氧化物)。早年的锅壳锅炉采用固定炉排，多燃用优质煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。直水管锅炉出现后开始采用机械化炉排，其中链条炉排得到了广泛的应用。炉排下送风从不分段的“统仓风〞开展成分段送风。早期炉膛低矮，燃烧效率低。后来人们认识到炉膛容积和结构在燃烧中的作用，将炉膛造高，并采用炉拱和二次风，从而提高了燃烧效率。发电机组功率超过6兆瓦时，以上这些层燃炉的炉排尺寸太大，结构复杂，不易布置，所以20年代开始使用室燃炉，室燃炉燃烧煤粉和油。煤由磨煤机磨成煤粉后用燃烧器喷入炉膛燃烧，发电机组的容量遂不再受燃烧设备的限制。自第二次世界大战初起，电站锅炉几乎全部采用室燃炉。早年制造的煤粉炉采用了Ｕ形火焰。燃烧器喷出的煤粉气流在炉膛中先下降，再转弯上升。后来又出现了前墙布置的旋流式燃烧器，火焰在炉膛中形成Ｌ形火炬。随着锅炉容量增大，旋流式燃烧器的数目也开始增加，可以布置在两侧墙，也可以布置在前后墙。1930年左右出现了布置在炉膛四角且大多成切圆燃烧方式的直流燃烧器。第二次世界大战后，石油价廉，许多国家开始广泛采用燃油锅炉。燃油锅炉的自动化程度容易提高。70年代石油提价后，许多国家又重新转向利用煤炭资源。这时电站锅炉的容量也越来越大，要求燃烧设备不仅能燃烧完全，着火稳定，运行可靠，低负荷性能好，还必须减少排烟中的污染物质。在燃煤(特别是燃褐煤)的电站锅炉中采用分级燃烧或低温燃烧技术，即延迟煤粉与空气的混合或在空气中掺烟气以减慢燃烧，或把燃烧器分散开来抑制炉温，不但可抑制氮氧化物生成，还能减少结渣。沸腾燃烧方式属于一种低温燃烧，除可燃用灰分十分高的固体燃料外，还可在沸腾床中掺入石灰石用以脱硫。1.2锅炉的分类可以从不同角度出发对锅炉进行分类：〔1〕按烟气在锅炉流动的状况分：水管锅炉、锅壳锅炉〔火管锅炉〕、水火管组合式锅炉。〔2〕按锅筒放置的方式分：立式锅炉、卧式锅炉。〔3〕按用途分：生活锅炉、工业锅炉、电站锅炉、车船用锅炉。〔4〕按介质分：蒸汽锅炉、热水锅炉、汽水两用锅炉、有机热载体锅炉。〔5〕按安装方式分：快装锅炉、组装锅炉、散装锅炉。〔6〕按燃料分：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、余热锅炉、电加热锅炉、生物质锅炉。〔7〕按水循环分：自然循环、强制循环、混合循环。〔8〕按压力分：常压锅炉、低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉。〔9〕按锅炉数量分：单锅筒锅炉、双锅筒锅炉。〔10〕按燃烧定在锅炉内部或外局部：内燃式锅炉、外燃式锅炉。〔11〕按工质在蒸发系统的流动方式可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉等。〔12〕按制造级别分类：A级、B级、C级、D级、E级〔按制造锅炉的压力分〕。〔13〕按出口蒸汽压力分为：低压锅炉〔P〈2.5MPa〕、中压锅炉〔22.5〈P〈4.0MPa〕、高压锅炉〔4.0〈P=10MPa〕、超高压锅炉〔10〈P=13.7MPa〕、单位质量或单位容积的燃料完全燃烧时，按化学反响计算出的空气需求量称为理论空气量。为了使燃料在炉膛内有更多的时机与氧气接触而燃烧，实际送入炉内的空气量总要大于理论空气量。虽然多送入空气可以减少不完全燃烧热损失，但排烟热损失会增大，还会加剧硫氧化物腐蚀和氮氧化物生成。因此应设法改进燃烧技术，争取以尽量小的过量空气系数使炉膛内燃烧完全。锅炉烟气中所含粉尘(包括飞灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大气的物质，未经净化时其排放指标可到达环境保护规定指标的几倍到数十倍。控制这些物质排放的措施有燃烧前处理、改进燃烧技术、除尘、脱硫和脱硝等。借助高烟囱只能降低烟囱附近地区大气中污染物的浓度。烟气除尘所使用的作用力有重力、离心力、惯性力附着力以及声波、静电等。对粗颗粒一般采用重力沉降和惯性力的别离，在较高容量下常采用离心力别离除尘静电除尘器和布袋过滤器具有较高的除尘效率。湿式和文氏—水膜除尘器中水滴水膜能粘附飞灰，除尘效率很高还能吸收气态污染物。1.4锅炉的工作锅炉参数是表示锅炉性能的主要指标，包括锅炉容量、蒸汽压力、蒸汽温度、给水温度等.锅炉容量可用额定蒸发量或最大连续蒸发量来表示。额定蒸发量是在规定的出口压力、温度和效率下，单位时间内连续生产的蒸汽量。最大连续蒸发量是在规定的出口压力、温度下，单位时间内能最大连续生产的蒸汽量。蒸汽参数包括锅炉的蒸汽压力和温度，通常是指过热器、再热器出口处的过热蒸汽压力和温度如没有过热器和再热器，即指锅炉出口处的饱和蒸汽压力和温度。给水温度是指省煤器的进水温度，无省煤器时即指锅筒进水温度。锅炉可按照不同的方法进行分类。锅炉按用途可分为工业锅炉、电站锅炉、船用锅炉和机车锅炉等；按锅炉出口压力可分为低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力等锅炉；锅炉按水和烟气的流动路径可分为火筒锅炉、火管锅炉和水管锅炉，其中火筒锅炉和火管锅炉又合称为锅壳锅炉；按循环方式可分为自然循环锅炉、辅助循环锅炉(即强制循环锅炉)、直流锅炉和复合循环锅炉；按燃烧方式，锅炉分为室燃炉、层燃炉和沸腾炉等。在水汽系统方面，给水在加热器中加热到一定温度后，经给水管道进入省煤器，进一步加热以后送入锅筒，与锅水混合后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。水在水冷壁管内吸收炉膛辐射热形成汽水混合物经上升管到达锅筒中，由汽水别离装置使水、汽别离。别离出来的饱和蒸汽由锅筒上部流往过热器，继续吸热成为一定温度的过热蒸汽〔目前大多300MW、600MW机组主汽温度约为540℃左右〕，然后送往汽轮机。在燃烧和烟风系统方面，送风机将空气送入空气预热器加热到一定温度。在磨煤机中被磨成一定细度的煤粉，由来自空气预热器的一局部热空气携带经燃烧器喷入炉膛。燃烧器喷出的煤粉与空气混合物在炉膛中与其余的热空气混合燃烧，放出大量热量。燃烧后的热烟气顺序流经炉膛、凝渣管束、过热器、省煤器和空气预热器后，再经过除尘装置，除去其中的飞灰，最后由引风机送往烟囱排向大气。其工作原理图如图1-1所示：图1-1某锅炉工作原理概图第二章我国中小型锅炉及局部锅炉整改措施2.1我国现有中小型锅炉2.1.1链条炉链条炉是机械化程度较高的一种层燃炉。因其炉排类似于链条式履带而得名。是工业锅炉中使用较广泛的一种炉型，在10-65t/h中等容量，甚至1-2t/h的小容量锅炉中都有采用。链条炉是一种前饲式炉子，煤的燃烧过程是在移动中完成的，它的燃烧工况稳定，热效率较高，运行操作方便，劳动强度低，烟尘排放浓度较低。它属于单面着火方式，运行时燃料无自身扰动，沿炉排长度方向燃料层有明显的分区。为使燃料中的可燃物和飞灰可燃物燃尽，可以采用“二次风〞。由于着火条件不好，拨火又必须人工操作，因此它不适于烧水分很大、灰分又多、结焦性强的煤。它的另一个缺点是金属耗量大[2]。链条炉如图2-1所示：图2-1链条炉结构简图1—煤斗；2—煤闸门；3—炉排〔包括主动轮和从动轮〕；4—分段送风仓；5—防焦箱；6—看火孔；7—老鹰铁；8—渣井；9—灰斗；10—人孔；11—下导轨2.1.2粉煤锅炉粉煤锅炉的煤经过研磨得到的煤粉，颗粒很小，单位质量的煤粉具有很大的外表积，能与空气很好地混合，燃烧得很完全。机械不完全燃烧损失、化学不完全燃烧损失和炉膛出口过量空气系数均比链条炉低，因此，煤粉炉的热效率比链条炉高。煤粉炉是室燃炉，采用悬浮燃烧，因此负荷调整比链条炉迅速。

由于煤粉炉有完善的制粉系统，可以燃用劣质煤，而链条炉不但对煤的粒径有一定要求，而且要求燃用水分、灰分含量低，灰分熔点高，不具有强烈结焦性的优质煤。但煤粉炉需要庞大复杂的制粉设备，占地较大，投资较多，厂用电量增加，而且制粉系统工作时噪声较大，制粉和燃烧系统以及锅炉的对流受热面磨损比拟严重，维护工作量较大。这些都是煤粉炉的缺点。煤粉炉的这些优缺点，决定了只有大、中型锅炉采用煤粉炉才能利大于弊。所以煤粉炉只适宜大、中型锅炉，而小型锅炉很少采用[3]。2.1.3循环流化床锅炉循环流化床锅炉是在鼓泡床锅炉〔沸腾炉〕的根底上开展起来的，锅炉采用床下点火〔油或煤气〕，分级燃烧，一次风率占50—60%飞灰循环为低倍率，中温别离灰渣排放采用干式，分别由水冷螺旋出渣机、灰冷却器及除尘器灰斗排出。炉膛是保证燃料充分燃烧的关键，采用湍流床，使得流化速度在3.5—4.5m/s,并设计适当的炉膛截面，在炉膛膜式壁管上铺设薄内衬〔高铝质砖〕，即使锅炉燃烧用不同燃料时，燃烧效率也可保持在98—99%以上[4]。循环流化床锅炉缺点：①循环流化床锅炉所用燃料比煤粉炉所用煤粉要粗得多。燃料越粗，越不易燃尽，因而机械不完全损失较大②循环流化床锅炉的炉膛温度较煤粉炉要低得多。假设炉温低于800～900℃时那么CO(一氧化碳)不易着火燃烧或燃烧不完全，从而增加了化学不完全燃烧热损失③循环流化床锅炉在运行中应保证料层厚度在一定范围内，以确保良好的沸腾工况；因而要进行放料这样大量的热量被放掉，使得灰渣物理热损失很大。循环流化床锅炉的缺乏之处还表现在：为克服布风板和料层阻力而采用高压风机，因而风机电耗量大；锅炉容量增大，沸腾床面积也随之增大。因而床内燃料和空气不易分布均匀，影响沸腾质量[5]。2.1.4燃油锅炉燃油锅炉第一个优点是设备投资少。燃油燃烧迅速，而且不存在炉膛结焦问题，炉膛容积热负荷较高，可比燃煤锅炉高近一倍。这样炉膛的容积显著减少，锅炉钢架亦可相应减小。燃油中的灰分很少，烟气中灰分对尾部受热面的磨损很轻，可以选用较高的烟气流速，强化尾部受热面的传热，可使尾部受热面减少。不需要庞大的制粉设备，也不需要建立庞大的储煤场、储灰场和储粉仓，燃料油系统很简单。第二个优点是由于油中灰分很少，燃料和烟气对设备的磨损很轻，设备的检修和维护工作量较小。第三个优点是燃料油不需要进一步加工，输送方便只要提高温度，通过泵升压即可送入锅炉。因此，燃油炉的每吨蒸汽所消耗的电能较少[6]。

燃油锅炉的缺点是要消耗大量珍贵的高质量燃料。燃油是重要的化工原料，作为燃料大量烧掉实在可惜。在当前能源短缺、燃料油价很高的情况下，不烧油或少烧油有着重要的经济意义。2.1.5新型水火管锅炉新型水火管锅炉主要采用拱形管板；锅筒底部内侧加设改进的吸污口、外侧加装了上升管；采用了单回程螺纹烟管，锅筒两侧加设了对流管束。新型水火管的主要效益：由于大为减少锅炉直径、减少了烟管数量，所以尽管增加了对流管排，依然使钢耗明显降低；拱形管板的弹性改善，单回程烟管较之原左右返烟管对后管板的左右热疲劳大为减轻；由于锅筒底部的内外完善措施，使锅筒下部鼓包问题大为缓解；烟管与新增加的对流管排配合而形成的单回程烟气流程，减少了烟流阻力、略加大了炉膛负压，减少了积灰、原KZL锅炉普遍存在的正压现象消除；高效传热的螺纹烟管、横向冲刷的对流管束，使锅炉出力有明显提高[7]。现运行的DZ水火管锅炉存在两个突出问题：一是排烟温度偏高，二是灰渣含碳量偏大。其危害是明显的：直接降低了锅炉效率，同时也污染了环境[7]。较小容量的SHL型工业锅炉多采用如图SHL20-13-A型锅炉〔图2-2〕所示：图2-2SHL20-13-A型锅炉结构示意图1—上锅筒；2—下锅炉筒；3—链条炉排；4—水冷壁；5—对流受热管束；6—前拱；7—后拱；8—空气预热器；9—省煤器2.1.6垃圾燃烧锅炉垃圾燃烧锅炉是随着城市经济建设的持续开展和市民生活水平的不断提高，城市生活垃圾源不断大量产生，生活垃圾已成为一个污染环境、影响人们生活和经济开展的社会问题，由此而产生。垃圾燃烧锅炉的优点①工艺简单、运行可靠，余热锅炉、蒸汽动力循环、热电联产等集成技术成熟可靠；②处理垃圾速度快，处理量大；③垃圾燃烧后减容量大，减容率为70％～90％，灰渣可制砖或铺路，还能从中回收少量的金属，可有效遏制垃圾堆存量的迅速增长；

④在高温燃烧过程中，垃圾携带的大量病原体被灭除，具有改善城市卫生环境的积极意义；

⑤实现垃圾中化学能向高品位电能转换．变废为宝，具有可观的经济效益[8]。2.1.7燃生物燃料链条炉燃生物燃料链条炉用于燃生物燃料如木屑、糠醛渣、稻壳、甘蔗渣等，其产生之前已有多年的历史其燃烧技术已相当完备，尤其是近几年随着燃烧技术的进一步完善，其技术水平已日臻完善。其燃料稻壳比重小，体积是煤的数倍，因此它的燃烧需要更大的炉排面积，和较小的通风截面，才能保证稻壳的充分燃尽且不致飞出炉膛，所以该炉的设计中采用了横梁式炉排，炉排有效面积38㎡，其截面流率仅为6%，这样既保证了适宜的通风，又保证了通风的均匀性，同时为生产锅炉燃烧副产品提供了更为合理的炉排。加上宽大的炉膛设计，又使这种比重轻的燃料不易飞出炉膛，从而到达充分燃烧[9]。2.2局部锅炉的整改措施[10]链条炉在我国锅炉里占的比例非常大，所以链条炉的整改非常重要，它的燃烧调整是锅炉节能的关键环节,应该抓好以下工作:〔1)煤层厚度的调节。链条炉煤层厚度为80～140mm,可按煤的灰分、水分、颗粒度、灰熔点等特性进行调整,以炉排上煤层平整、通风良好、不起堆、不冒火口,着火均匀为原那么。可以采用分层给煤装置进行调整，分层给煤装置主要由煤量调节板、给煤滚筒、筛分装置和滚筒链条传动装置等组成。煤仓下来的煤用调节板控制给煤量，经过转动滚筒疏松，转动滚筒的动力来自炉排主动轴。煤落到筛分装置上，筛子与炉排安装成一定的夹角，筛条缝上小下宽，使粒度不同的煤经过筛子落向炉排时，造成时间差和位置差，再加上颗粒煤滑落方向与炉排转动方向成反方向，煤在炉排上形成了从下至上的大颗粒、中小颗粒、粉层次清楚的疏松煤层，疏松煤层对组织燃烧起着关键的作用。它使煤与空气充分接触，均匀燃烧，为燃烧室内形成多种粒度燃烧提供了保证。〔2)炉排速度的调整。主要根据锅炉负荷调整。正常,炉排后部能燃尽,形成灰渣为标准；防止增加负荷时不看炉排后部是否燃尽,一味增加炉排速度的错误做法。〔3)风量调节。一要合理调节各风室风板开度,一般炉排前面的风室小开或不开,中部风室开得较大,最后面的风室根据燃烧情况小开或不开。二要根据锅炉热负荷和炉排速度调节锅炉鼓风总量,使炉膛过量空气系数保持在1.2左右,以降低排烟热损失。〔4)锅炉应按额定负荷运行。一般燃煤锅炉的经济负荷为其额定负荷的70%～80%。超负荷或低负荷都会降低锅炉热效率,因此,应防止长期低负荷或超负荷运行。如果局部地区或厂家经济实力雄厚还可以选择淘汰落后低效的层燃炉型,引进和开发高效的先进炉型。传统锅炉应强制采用冷凝式余热回收锅炉技术。传统锅炉排烟温度一般在160～250℃，烟气中的水蒸汽仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。众所周知，锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得，未考虑燃料高位发热值中汽化潜热的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能到达87%～91%。而冷凝式余热回收锅炉，它把排烟温度降低到50～70℃，充分回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜热，提升了热效率；冷凝水还可以回收利用[1]。锅炉尾部可以采用热管余热回收技术，余热是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反响余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。超导热管是热管余热回收装置的主要热传导元件，与普通的热交换器有着本质的不同。热管余热回收装置的换热效率可达98％以上，这是任何一种普通热交换器无法到达的。热管余热回收装置体积小，只是普通热交换器的1/3。其工作原理如下图：左边为烟气通道，右边为清洁空气〔水或其它介质〕通道，中间有隔板分开互不干扰。高温烟气由左边通道排放，排放时高温烟气冲刷热管，当烟气温度＞30℃时，热管被激活便自动将热量传导至右边，这时热管左边吸热，高温烟气流经热管后温度下降，热量被热管吸收并传导至右边。常温清洁空气〔水或其它介质〕在鼓风机作用下，沿右边通道反方向流动冲刷热管，这时热管右边放热，将清洁空气〔水或其它介质〕加热，空气流经热管后温度升高。由假设干根热管组成的余热回收装置,安装在锅炉烟口，将烟气中热量吸收并高速传导至另一端，使排烟温度降至接近露点而减少热量排放损失。加热后的清洁空气可烘干物料或补充到锅炉内循环使用。提高锅炉和工业窑炉的热效率，降低燃料消耗，到达节能的目的。热管余热回收器可将烟气热量回收，回收的热量根据需要加热水用作锅炉补水和生活用水，或加热空气用作锅炉助燃风或枯燥物料。节省燃料费用，降低生产本钱，减少废气排放，节能环保一举两得。改造投资3-10个月回收，经济效益显著[1]。提倡使用富氧燃烧技术。空气中氧气含量≤21%。工业锅炉的燃烧也是在这样空气下进行的工作。实践说明：当锅炉燃烧的气体氧气量到达25%以上时，节能高达20%；锅炉启动升温时间缩短1/2－2/3。而富氧是应用物理方法将空气中的氧气进行收集，使收集后气体中的富氧含量为25%－30%。富氧助燃是一种最新节能环保技术。近十几年来，随着环保要求的不断提高以及节约能源的需要，富氧燃烧作为一种新兴的燃烧技术在世界各国蓬勃开展，现在西方一些兴旺国家要求全部新增工业炉窑、工业锅炉不得用普通空气助燃，都得用富氧空气助燃。提倡采用旋流燃烧锅炉技术。众所周知，传统锅炉存在着两大弊端，一是燃烧时有烟雾烟尘冒出，成为重要的污染源；二是煤渣燃烧不充分，能源浪费极为严重。采用纯无烟再节能旋流燃烧锅炉新技术与传统工业锅炉相比拟，有着绝对的优势。它比手烧式锅炉节煤30%~35%，比链条式自动化锅炉节煤25%。由于纯无烟再节能技术使用了PID变频和ABM节电系统，比传统锅炉节电40%，挥发份可实现90%以上的燃烧和利用，而传统锅炉的挥发份的燃尽率只有78%左右，有22%的烟尘排向大气层，纯无烟再节能旋流燃烧技术使灰渣燃尽率到达了97%，而传统锅炉煤渣的燃尽率只有80%左右，正是由于这些原因，纯无烟再节能燃烧技术可使炉温从原来的1200℃提高到1500℃左右，提高了燃烧效率，节省了燃料，满足了客户的需求。在锅炉设计方面，欲令工业锅炉运行效率出力双低的局面彻底改观，就必须对炉子、对燃烧系统进行以拓宽对煤种适应性为目标的技术改造，而炉子的燃烧工况正常与否的关键在炉拱，在于炉拱的设计是否优化。合理的、科学的炉膛设计布置，辅之以科学的运行调整手段，才能到达节能环保要求指标和经济运行的目的。对机械炉排锅炉，除了制造、安装上必须按相关标准严格执行外，在设计中，必须优先考虑炉子的优化，即炉排上的及时着火、稳定燃烧和炉膛内的充分燃烧两者必须兼顾，解决好炉内燃烧问题，才是节约能源、消除黑烟的治本之策。同时炉内的水冷壁的结构和布置必须得当，这样可以保护炉墙，防止结焦，既保证水循环平安，又能保证辐射面的面积。同时炉排炉拱的设计必须按照一定的原那么，在总结一定实际经验的根底之上进行炉排炉拱的更新[7]。前面谈到的流化床锅炉应该推广使用，更应将推行环境保护法对SO2排放限制的要求和推广流化床锅炉结合起来，流化床锅炉的宽煤种以及它的高效、低污染、宽煤种的品质更是符合我们提出的环保节能的原那么[11]。燃煤锅炉的分级燃烧技术是采用薄煤层、低风速、低过量空气系数。薄煤层、低风速可以使煤层的煤粉末不容易扬起,减少炉膛中的飘尘,降低排烟中的粉尘浓度。低过量空气系数可以使煤层在缺氧条件下燃烧,使局部可燃质气化产生煤气,而在煤层上部空间供入一局部空气,组织生成的煤气和局部扬起煤末的空间燃烧,防止炭黑的生成,杜绝冒黑烟的情况,并进一步降低排烟中的粉尘浓度。一局部空气由正向燃烧炉排下面的风室送入,经炉排均布后进入煤层,使煤燃烧、气化,另一局部空气由正向燃烧炉排的煤层外表上方送入,供煤气和局部扬起煤末的空间燃烧。这局部燃烧产物,包括为燃烬的煤气和细煤粒,以及剩余的空气进入逆向燃烧炉排,经过逆向燃烧炽热煤层的过滤,进入逆向燃烧炉排下部的空间。在炉排下外表和出烟口之间送入另外的空气,使逆向燃烧炉排产生的煤气和炉排上掉下来的细煤粒在这局部空间中燃烧,而掉下来的大煤粒落在逆向燃烧的下炉排上继续燃烧。这种特殊的空气动力特性,不仅使煤气和其中的微细炭粒在流动中燃烬,而且使大局部微细炭粒返回。煤层外表燃烧,因而大大降低了炉膛出口烟尘浓度[12]。这些锅炉在我国的大局部地区还存在着水质问题，水是工业的血液，锅炉是工业的心脏，锅炉水处理是为心脏提供合格血液，保证锅炉平安经济运行的必不可少的手段。水处理不当给锅炉所造成的后果可概括为结垢、腐蚀和汽水共腾。结垢直接影响传热和汽水正常循环，轻那么造成垢下腐蚀、燃料浪费和缩短锅炉寿命，重那么引发胀管、变形或爆管事故。腐蚀直接影响材料强度，轻那么缩短锅炉寿命，重那么造成裂纹、泄露甚至爆炸事故[13]。汽水共腾直接影响蒸汽质量，可能导致过热器及其它用汽设备结垢甚至引起平安事故。据资料显示，全国在用工业锅炉配置水处理设备的有33.585万台，占工业锅炉总数5274万台的63.68%。可见，扔有很大一局部工业锅炉没有使用水处理设备，尤其是地处遥远地区和乡镇地区的工业锅炉，既未安装水处理设备，也未采用锅内加药处理方式。就是已配置的水处理设备其实实际利用率也缺乏70%，据辽宁省调查，该省工业锅炉水处理设备配置率不到70%，实际使用率不到50%。况且许多使用的水处理设备，并未起到应有的作用。锅炉水质的好坏将直接影响锅炉的平安经济运行。对锅炉而言，按照有关的法规和标准加强水处理的使用、管理、监督是保证锅炉平安经济运行的重要措施，是保证锅炉符合环境保护与节约能源的需要。使用单位应严格按照?锅炉水处理监督管理规那么?规定，对在用锅炉进行日常水质检测，发现问题及时解决。国家检验检测机构在锅炉内部检验时发现锅炉结垢≥1mm，复盖率≥80%的〔一般锅炉结垢1mm热效率降低10%〕，应按照?锅炉化学清洗规那么?的规定对使用单位提出锅炉除垢要求。通过防垢、除垢，合理控制锅炉的排污率，提高锅炉水质，减少水垢，增强传热，减少热损失，到达直接节能减排的目的[14]。

锅炉水处理技术是以平安和节能为开展战略，现在已获得了很大进步，许多重大研究开发成果已转化成一系列技术标准和法规。如对低压锅炉，普遍采用软化水以防止结垢，用机械除氧器一化学除氧剂(亚硫酸钠)以防止腐蚀。对中、高压锅炉，普遍采用去离子水以防止结垢，采用机械除氧器～化学除氧剂(亚硫酸钠或联氨)除氧以防止腐蚀。对更高压力特别是亚临界压力和超临界压力锅炉，普遍采用全挥发处理技术。这些技术使锅炉的平安经济性大大提高，保证了锅炉的正常运行[13]。第三章国家政策的影响在兴旺国家,节能观念已从上世纪70年代初为应付能源危机而实行节约和缩减,演变成以提高效益、减少污染、改善生活质量和改进公共关系为目标。在我国,补缺、缩减的观念仍然存在,这是能源供给缓和就放松节能工作的认识根源。而1994年财税体制改革以后,原先对节能工程和产品实行税收减免、贷款优惠等鼓励政策措施大大减弱甚至取消,对节能也十分不利。借鉴一下国外先进国家锅炉方面的节能立法和节能措施对切实改进我国工业锅炉的节能工作将有所帮助[15]。3.1一些兴旺国家工业锅炉政策法规3.1.1欧盟国家关于工业锅炉的政策建立锅炉效率分级制度节能是欧盟国家的主要政治目标之一,不仅每个国家制定了锅炉效率及节能导那么,整个欧盟还成立了节能指导委员会,通过立法推动整个欧盟的节能工作。如欧盟推出的锅炉效率导那么(Guidelines92/42/EUCouncil)定义了锅炉分类,规定了生活和商业供热锅炉的最低热效率要求(minimumefficien2cy)。现以生活和商业中使用的400kW以下的锅炉举例加以介绍[15]。(1)锅炉分为标准、低温、冷凝式锅炉；(2)标准效率为选取30%负荷下的锅炉效率加权平均值,该标准效率也称为欧盟标准效率；(3)根据测试后的锅炉热效率,分为三个标准效率等级(按低位发热值计算),即：标准锅炉，欧盟标准效率为82%～88%；低温锅炉，欧盟标准效率为88.5%～91.5%；冷凝式锅炉，欧盟标准效率为97.5%～99.5%。3.1.2德国关于工业锅炉的政策[15]德国规定了更细致的标准效率，通过选取五个不同负荷下的锅炉效率进行加权平均，确定锅炉的标准效率。该标准效率称为德国标准效率(按低位发热值计算)。如DIN4702-8规定的效率，锅炉负荷分别为13%、30%、39%、48%和63%，测试计算获得锅炉的标准效率后,按标准效率将锅炉进行分类，共分为7级(涵盖了欧盟标准效率指标)。分别为：1975年制造的恒定供热温度锅炉，标准效率为65%～80%；标准锅炉，(欧盟)标准效率为82%～88%；低温锅炉，(欧盟)标准效率为88.5%～91.5%；现代型低温锅炉，标准效率为92%～95%；冷凝式锅炉，(欧盟)标准效率为97.5%～99.5%；改进型冷凝式锅炉，标准效率(75/60℃)为101%～105%；改进型冷凝式锅炉，标准效率(40/30℃)为106%～109%。德国1998年制订了BimSchV法规，对大气排放物进行了严格限制，规定功率大于50kW的燃油、燃气系统的排烟热损失不能高于9%，对已经安装使用的燃油、燃气系统提出了一定的整改正渡期，同时规定在2024年11月1日前，所有旧的燃油、燃气系统必须执行新的法规要求。这一限制排烟热损失的规定，实际上是对燃油、燃气系统热效率的限制，因为对燃油、燃气系统，主要的热损失就是排烟热损失。3.2我国政府的政策法规及做法[7]从2024年起，我国政府机构改革后有所改变，宏观能源管理的职能全部归于国家发改委，并在发改委内增设了能源局和环境和资源综合利用司，各地也都设立了相应管理机构，但相应的专业节能管理支撑体系还未建立或健全，也缺少配套的专业节能管理法规、制度，各级政府和终端用能单位在节能管理、节能信息、节能政策等方面还存在明显的信息不对称[15]。就工业锅炉而言，除少数地方(如北京、甘肃、山东等)在当地?节能法实施细那么?中对锅炉节能提出了相应的要求和实施方法外，我国至今没有工业锅炉的节能监督管理法规、制度和专业的节能政策措施，更没有建立相应的健全的工业锅炉节能管理机构和监督机构。就是现有的各地作为事业性单位的节能中心,近年来也因人力和财力的制约没有很好地履行甚至没有履行政府委托的监测工作。由国外一些兴旺国家的经验以及近些年我国的一些经验可以知道工业锅炉的管理工作不能只依靠某个部门，而是应该统筹管理，统筹节能，通过统一的立法，使劳动局，能源检测部门，环保局，锅炉检验所，节能中心，环保检测站等等部门进行合作，这样对节能事业极为有利。我国已经公布?节约能源法?，各市地也相应制定了一些节能管理方法、规定。世界上大多数工业兴旺国家和局部开展中国家的节能工作都有法可依，并起了很大的作用，很值得我们借鉴。统一的能源管理系统，用运筹学的方法进行能源的充分利用与节约工作。这个系统应为包括劳动局、环保局、能源检测中心在内的统一的机构，并应统筹考虑耗能设备制造和运行中的平安、节能和环保工作。没有它的批准，不合格的耗能设备不能出厂，不准安装、运行，得不到能源供给。这就能防浪费于未然。成批公布已经上市或正在运行的耗能设备为浪费型被淘汰产品的做法只治标而非治本，既不能根绝新的费能设备的出现，又造成不断更新设备的人力、物力和财力的极大浪费。在锅炉技术改造实践中，各企业对这种状况意见很大：新购入的有劳动部门签章的锅炉，安装运行后不久，就发现热效率低而且又污染环境，节能环保部门就要求改造。为什么不在过滤出厂时就由劳动平安、节能、环保三方面共同把好关？除锅炉本体外，蒸汽流量计安装不久就停摆、疏水阀几周就坏……，不少锅炉辅机、附件、仪表产品质量低劣，却仍不断充满市场。统一的能源管理系统，使分散的各能源管理机构从体制上一体化，便于使各类耗能产品的能耗定额标准化，应该设置专门的改炉技术研究机构，统一领导锅炉改造的技术研究，逐步使耗能设备从设计制造上就更新换代、到达标准化。工业锅炉节能技术和产品研究开发力量薄弱、分散，节能技术和产品推广不力。目前，工业锅炉节能技术和产品研究开发缺少有效的组织和实施,既没有为政府节能决策提供技术支撑的工业锅炉专业技术研究机构,也缺乏足够的经费用于工业锅炉节能技术和产品研发以及相关节能技术和产品的推广。随着政府机构改革，原来的工业锅炉技术归口管理已经消失，产品投产前的技术审查仅限于平安性能，个别地方一些已经被淘汰的产品又死灰复燃，企业的技术开发动力因过度的市场竞争而减弱，投放市场的产品也未作性能测试。一些兴旺国家的政策很值得我们学习，例如一些兴旺国家在财政上安排资金，在信贷、物价、税收上对节能的部门、产业、产品实行优惠政策，推动、鼓励节能工作的开展。日本为了鼓励企业进行节能技术改造,设立特别利率贷款,企业可向日本开发银行及其金融金库申请，特别利率为5.35%～5.55%，1992年的贷款总额为4550亿日元。为了鼓励推广节能设备，购置国家公布的节能设备(1992年公布的节能设备有232个)，可以从税额中扣除设备购置费的7%作为补助。为了改善能源供给结构，提高能源利用效率,政府组织实施著名的“月光方案〞,并在每年政府预算中安排资金(1992年为119亿日元)。美国为了提高能源利用率和减少环境污染，政府每年为节能技术预算拨款(1992年为6.35亿美元)。德国对节能投资给予7.5%的补助。英国为支持用户采用节能的冷凝式锅炉,设立了节能信托基金(EST)补助方案，对安装冷凝式锅炉的家庭补贴200英镑至250英镑,而使用常规锅炉的家庭那么不能获得此项补助。质监部门应针对我国工业锅炉存在的这些问题，指导企业积极推广节能装置与技术，使在用锅炉提高效能，减少浪费[16]。1．推广工业锅炉加装余热回收装置。指导企业加装蒸汽“余热回收装置〞，对有机热载体炉的尾部高温烟气进行回收二次利用，使锅炉烟气温度降低至150~C～200~C。2．推广干冰清洗技术。以前企业一直采用水和压缩空气等机械方法清洗锅炉的油垢、煤垢，清洗效果差，且易损坏锅炉炉墙。干冰清洗技术，有效破解了去除锅炉结焦的难题，通过高压空气将颗粒状的干冰粒喷射到锅炉受热面的外表，利用温差的物理反响使不同的物质在不同的收缩速度下产生脱离，当-78℃3．推广工业锅炉水处理技术。据测算，锅炉本体内部每结1毫米水垢，整体热效率下降3％，而且影响锅炉的平安运行。通过指导企业采取有效的水处理技术和除垢技术，加强对锅炉的原水、给水、锅水、回水的水质及蒸汽品质检验分析，实现锅炉无水垢运行，整体热效率平均提高10％。4．推广冷凝水回收技术。锅炉所产生的蒸汽，经过生产用热设备后会生成冷凝水。在一般的热电厂、造纸企业、化纤企业、石油化工、宾馆等行业，锅炉补给水利用蒸汽冷凝水，有如下好处：(I)热量利用，蒸汽冷凝水回水温度一般为60℃～95℃，可以提高锅炉给水温度40℃～60℃，节煤效果明显。(2)冷凝水回收量一般可到达锅炉补给水量的40％～80％，大大节约锅炉软水用量，既节约用水又节约用盐。(3)给水温度的提高，提高了锅炉炉膛温度，有利于煤的充分燃烧。5．推广低耗电量的变频技术。锅炉在运行过程中，通常都是由操作人员凭经验手动调节，峰值能耗浪费较大。而采用变频调速技术的优势在于．电机转速降低，减少了机械磨损，电机工作温度明显降低，检修工作量减少；电机采用软启动，启动电流从零逐渐上升到额定电流值，不仅节能而且不会对电网造成冲击，节能效果显著，一般情况下可以节能约30％。6．推广区域集中供热。热电联产与热、电分产相比，热效率提高30％，集中供热比分散小锅炉供热热效率高45％左右。质监部门应引导企业采用区域集中供热工程，既帮助企业节约了本钱，又解决了企业生产场地及环境污染的问题。7．推广使用清洁能源。根据当前能源价格居高不下，企业本钱上升的不利因素，指导企业进行生物质、垃圾及油改气工程。水煤浆、桔杆、固体垃圾及天然气等清洁能源根本上能完全利用，其热效率在95％以上。8．推广纯低温余热锅炉应用技术。纯低温余热锅炉可利用生产系统中产生的中低温废热来推动低参数的汽轮机组做功发电，且不用任何补燃，是企业提高能源利用效率、降低本钱、节能减排的有效措施之一。第四章锅炉的原料4.1我国工业锅炉原料的现状我国煤碳储量丰富，但人均储藏量远远小于世界平均水平，同时我国是世界第一产煤大国，也是煤炭消费大国，其中工业锅炉燃煤约占我国煤炭消耗量的30%，由于其燃烧效率低，加之低烟囱排放，它们在近地面大气污染中所占份额超过其在燃煤使用量中所占份额，现在环境和我国的煤炭储量迫切要求我们提高锅炉的技术水平，提高效率，进而缓解各方面的压力。煤的种类主要有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种，而且煤在我国的分布极为不均衡，主要集中在不兴旺的地区，我国煤炭资源赋存丰度与地区经济兴旺程度呈逆向分布的特点，使煤炭基地远离了煤炭消费市场，煤炭资源中心远离了煤炭消费中心，从而加剧了远距离输送煤炭的压力，带来了一系列问题和困难，其中优质燃料多用于冶金、化工等部门，工业锅炉只能依赖煤炭市场，市场供给什么煤种就燃用什么煤种，这就导致工业锅炉供给煤种的多变，但工业锅炉是依据行业标准的规定、按设计用代表性煤种进行设计与制造的，如果煤质不符合要求，那么锅炉的燃烧效率和锅炉效率都会降低[17]。市场供煤实际品种与锅炉理想燃煤品种之间存在着比拟大的差距，这是造成我国工业锅炉运行效率低的原因之一。所以采用动力配煤是缓和供需矛盾，提高锅炉运行效率的有效途径[18]。应认真重视国外经验,除大型电厂直供煤外,国家要坚决下决心改变原煤直接供给燃煤市场的现状。加快开展洗选分级煤,洗选和采矿产生的末煤在矿区就地生产型煤,形成多品种优质煤燃煤市场。石煤、煤矸石等劣质煤供坑口循环流化床锅炉电厂,变输煤为输电。只有根本改变燃煤市场品种结构,才能根本改变燃煤污染环境状况,还有利于改变矿区产业结构,减少城市燃煤加工污染与运输量。4.2动力配煤及原煤洗选4.2.1动力配煤动力配煤的效果在于提供质量稳定的燃煤，同时又充分发挥单种煤的特点，提供可满足不同燃煤设备要求的产品，进而提高效率，节约煤炭，从总量上减少污染物的排放。我国的动力配煤技术自问世以来，首先一些大城市应用，并取得了一定成效，现已在这些城市普遍推广动力配煤生产线，为国家节约了大量锅炉改造资金。但从总体上看，目前配煤技术还有待提高，个别市的配煤配方简单，工艺方便，科学性低，实用性差，用户反响也差，所以动力配煤在配方上要讲究科学，要根据当前的设备状况，按一定的配置原那么，配置程序进行配置。由于动力配煤中劣质煤比例较大，为煤炭科学利用开辟了新的途径，并在一定程度上减少了资源的浪费，对资源的可持续开展有益，所以应当加大在动力配煤人力和物力上的投入[19]。(1)合理配煤:1)选煤及配煤。根据锅炉设计煤种,按挥发份、发热量、灰分、含硫量和焦渣特性选煤种。如没有适宜的煤,可选两种煤进行配煤。2)粒度控制。链条炉所燃烧的煤应保持一定的颗粒直径,细碎的煤粉不宜过多,最大的煤块直径应<40mm。为保存较多的煤粒,可从煤的运输和碎煤环节采取措施,一是在煤场尽量减少机械碾压;二是在原煤进入碎煤机以前要经过筛选,把细小煤粒从旁通管通过,只让颗粒较大的煤块经过碎煤机。3)水分控制。煤中水分的含量要适中,一般控制在6%～8%,水分应浸透,拌和应均匀。4.2.2煤炭的加工、洗选煤炭的加工、洗选对于提高锅炉热效率，降低燃煤排烟对大气的污染也非常重要。据资料介绍，煤炭在开采出来以后进行加工洗选，可以脱除原煤中50%-80%的灰分、30%-40%的全硫〔或60%-80%的无机硫〕，燃用洗选煤可减少烟尘、SO2和Nox的排放，入洗1亿t加工煤一般可以减少燃煤排放的SO2到达100-150万t;随着煤炭质量的提高，可以显著提高煤炭利用效率，一项研究说明：炼焦煤的灰分降低1%，炼铁的焦炭耗量降低2.66%，炼铁高炉的利用系数可提高3.99%；合成氨生产使用洗选的无烟煤可节煤20%；发电用煤灰分每增加1%，发热量下降200～360J/g,每度电的标准煤耗增加2～5g；工业锅炉和窑炉燃用洗选煤，热效率可提高3%~8%;同时开展煤炭洗选有利于煤炭产品由单结构、低质量向多品种、高质量转变，实现产品的优质化;进行煤炭洗煤还可以减少运力浪费，煤炭经过洗选，可以除去大量杂质，资料显示：每入洗100Mt原煤，可节省运力9600Mt.km[18]。煤炭洗选是利用煤和杂质〔矸石〕的物理、化学性质的差异，通过物理、化学或微生物分选的方法使煤和杂质有效别离，并加工成质量均匀、用途不同的煤炭产品的一种加工技术。按选煤方法的不同，可分为物理选煤、物理化学选煤、化学选煤及微生物选煤等。物理选煤是根据煤炭和杂质物理性质〔如粒度、密度、硬度、磁性及电性等〕上的差异进行分选，主要的物理分选方法有①重力选煤，包括跳汰选煤、重介质选煤、斜槽选煤、摇床选煤、风力选煤等。②电磁选，利用煤和杂质的电磁性能差异进行分选，这种方法在选煤实际生产中没有应用。物理化学选煤—浮游选煤〔简称浮选〕，是依据矿物外表物理化学性质的差异进行分选，目前使用的浮选设备很多，主要包括机械搅拌式浮选和无无机械搅拌式浮选两种。化学选煤是借助化学反响使煤中有用成分富集，除去杂质和有害成分的工艺过程。目前在实验室常用化学的方法脱硫。根据常用的化学药剂种类和反响原理的不同，可分为碱处理、氧化法和溶剂萃取等。微生物选煤是用某些自养性和异养性微生物，直接或间接地利用其代谢产物从煤中溶浸硫，到达脱硫的目的。物理选煤和物理化学选煤技术是实际选煤生产中常用的技术，一般可有效脱除煤中无机硫〔黄铁矿硫〕，化学选煤和微生物选煤还可脱除煤中的有机硫。目前工业化生产中常用的选煤方法为跳汰、重介、浮选等选煤方法，此外干法选煤近几年开展也很快[4]。一般来说，选煤厂由以下主要工艺组成，原那么流程：〔1〕原煤准备：包括原煤的接受、储存、破碎和筛分。〔2〕原煤的分选：目前国内的主要分选工艺包括跳汰-浮选联合流程；重介-浮选联合流程；跳汰-重介-浮选联合流程；块煤重介-末煤重介旋流器分选流程；此外还有单跳汰和单重介流程。〔3〕产品脱水：包括块煤和末煤的脱水，浮选精煤脱水，煤泥脱水。〔4〕产品枯燥：利用热能对煤进行枯燥，一般在比拟严寒的地区采用。〔5〕煤泥水的处理。原煤洗选设备如图4-1所示：图4-1原煤洗选设备4.2.3锅炉燃料的煤气化目前，我国燃煤锅炉的使用具有以下弊端：首先是能源浪费，我国燃煤工业锅炉总体平均运行热效率只有65%左右。从我国在用工业锅炉台数来看，容量2t/h以下的锅炉占35%左右，的锅炉占60%左右，10t/h以上的锅炉约占5%。10t/h以下的锅炉用煤量约占工业锅炉用煤总量的50%。因为涉及面广、自动化程度不高、运行人员素质不高，容量2t/h以下的锅炉很多还停留在手烧炉的水平，运行热效率仅有55%-65%，容量1t/h以下的锅炉热效率甚至只有50%左右，能源浪费惊人。其次是环境污染严重。在我国，容量10t/h以下的锅炉主要使用在中小企业及事业单位，受经济条件约束，相应的环保设备很不完善，造成的污染问题十分严重。所以,改进中小型锅炉的燃料结构,提高技术装备水平或改变燃烧方式,以提高锅炉热效率,减少污染排放使之符合我国现阶段的根本国情是当务之急。虽然推广燃油、燃气或“燃电〞能缓解城市烟尘污染,但是由于我国能源供给紧张和经济承受能力缺乏,目前操作起来仍然存在较大难度。实践证明,依托煤炭,在固定床煤气发生炉成熟经验的根底上,实现中小锅炉的煤炭气化及热煤气燃烧,进而完成它们燃料结构及燃烧方式的改变来实现节能和环保目标,比建设城市煤气厂和煤气管网热效率更高,是目前乃至今后相当长一个时期中小型锅炉节能和环保协调开展最有效、最经济可行的方法之一。煤气化燃烧是煤炭的清洁燃烧方式。煤气化燃烧技术应用于中小型锅炉,设计上只要根据锅炉运行特点选取适宜的气化强度、炉膛负荷、配煤方式、炉膛燃烧温度,就能符合环保要求同时提高综合热效率[20]。中小型锅炉采用煤气化燃烧技术对消减我国姗煤型大气污染具有重要意义具有广阔的市场前景。第五章锅炉操作人员素质及锅炉辅助设备的影响5.1司炉人员的素质对工业锅炉的影响及解决方法由于我国工业锅炉起步晚，又由于我们长期以来把工业锅炉看作是一种简单粗糙的设备，将工业锅炉的操作技术看成是一种简单的体力劳动，致使绝大多数使用锅炉的单位没有专业工程技术人员，司炉工人普遍文化水平偏低而且没有经过系统的培训，甚至在北方地区采暖锅炉的司炉工人不少是季节性的临时工，烧锅炉只管供上汽，不管是否浪费煤，操作中的习惯作法是：大鼓风、厚煤层。这导致了过量空气系数偏大，能源的浪费，实际运行效率低于设计效率[7]。加强对锅炉运行人员节能知识和运行操作技能培训鉴于目前锅炉运行人员节能知识贫乏和运行操作技能不高的现状，应对锅炉运行人员开展从能源形势、节能法律法规、节能专业知识、运行操作技能等方面相关知识和技能的强制教育和培训，并通过严格的考试、考核,合格者颁发?工业锅炉经济运行上岗证?，不合格者不予上岗司炉。为此,建议国家节能主管部门在锅炉运行人员节能知识和运行操作技能的培训方面开展以下工作[15]：〔1〕制定类似?锅炉司炉工人平安技术考核管理方法?的?锅炉司炉工人节能技术考核管理方法?，对司炉人员节能技术考核内容,培训、考核的组织、实施、?工业锅炉经济运行上岗证?的发放与管理加以标准;〔2〕组织有关节能管理、锅炉研究、运行操作方面的专家制订全国统一的培训教学大纲,编写全国统一的相关培训教材(包括多媒体教材);〔3〕在全国建立符合相关要求(师资要求、机构要求、培训手段等方面)的培训机构，并对培训机构、培训质量进行监督;〔4〕培训师资,并颁发培训上岗证；〔5〕制定培训规划和年度方案，并分解落实，对各地的培训工作纳入部门工作考核内容。从长远来看，国家节能主管部门应取得与国家质检总局特种设备局、国家环保总局、人事部的合作,整合培训资源,统编培训教材，将司炉工职业教育和培训纳入国家职业资格认证范围。加强锅炉节能管理人员节能知识培训随着政府机构改革与职能转变、节能工作开展的不断深入、知识更新速度的加快，锅炉节能管理人员无论是管理部门的还是用能单位的，他们的知识结构已经逐渐老化，越来越不适应节能管理工作的需要，应对锅炉节能管理人员进行有关节能法律、节能管理、节能新知识、锅炉专业知识等方面的培训，一方面学习国外先进的节能管理经验、管理方法、管理理念、锅炉专业新知识、节能新知识，另一方面更新知识、转变观念，提高新形势下的节能管理水平。为此建议:(1)采用类似上述锅炉运行人员节能知识培训的方法对锅炉节能管理人员进行相关知识培训，并严格考核；(2)设立能源管理师,将能源管理师职业的教育和培训纳入国家职业资格认证范围。今后，凡从事能源管理的人员必须获得相应的职业资格认定。同时国家应在建立节能监督管理体系时建立能源管理师网络，向重点用能单位派遣能源管理师。5.2我国工业锅炉的附属设备的现状及解决方法目前我国锅炉配置的运行监测仪表不全，很难到达自动化燃烧控制，尤其是缺少显示锅炉经济运行参数的仪表。所以，运行人员在调整锅炉时，往往由于缺少数据，不能对锅炉的运行状况随时做出准确判断并实行相应的运行调整，使锅炉处于最正确工况运行。燃煤工业锅炉控制水平很低，且多为位式、开环控制，没有实现连续闭环控制，不能根据外界变化调节锅炉运行状态，无法使锅炉运行较快地适应工况的变动和处于持续稳定状态,锅炉运行效率的保证和提高受到了限制。也使锅炉运行人员的劳动强度加大,对运行人员的依赖性增大,因此提高锅炉控制技术水平成为提高锅炉效率的重要手段[7]。同时鉴于我国司炉工人素质普遍较低，为了提高热效率、节约煤炭、防止污染环境的目的，还可以按照下面两点来解决这个问题[7]：〔1〕定期进行热工测试。测试结果参数，一方面供操作者作为改善运行工况的参考，另一方面作为节能管理部门检查节能工作的科学依据，应当学习日本，把标准a值写入节能法，限期到达，逾期不达者予以处分，推开工业锅炉逐步到达低氧燃烧控制。〔2〕安装必要的低氧燃烧控制仪表。目前绝大多数工业锅炉没有安装低氧燃烧监控仪表。目前绝大多数工业锅炉没有安装低氧燃烧监控仪表，运行中，司炉工人只凭经验看火势，只注意水位表、压力表等，对燃烧工况不能科学地做出正确判断。只有安装上司炉运行的仪表，才能够在负荷的不断变化中，随机地调整运行操作，保持低氧节煤燃烧状态。低氧燃烧控制在我国正趋于系统化，其目的是在锅炉的稳定负载即便是变动负载中，也能使炉内保持必要的、不过量的空气浓度，以强化燃烧，防止冒黑烟，到达节省燃料的效果。由于锅炉的低氧燃烧使排烟损失减少，实现了在热效率最大、a值最正确的范围内燃烧，这就减少了燃料的消耗量。目前锅炉一般都用氧量表进行监控，但由于管理及锅炉本身制造上的问题，导致氧量表的保养出现问题而不能及时处理，最终使得氧量表失去本来的意义，造成氧量表的失灵。所以提高司炉工人的素质还是非常必要的。第六章某种锅炉的节能改造通过分析某种组环式热水炉的结构改造，进一步理解锅炉节能技术的重要性。传统的热水炉大多用提高炉体的换热系数和降低排烟温度来提高热效率，这样势必会增加炉子对烟气的对流换热面积，造成炉子体积庞大，内部结构复杂，热应力集中，增加了产品本钱和生产过程中的能耗。6.1组环式热水锅炉换热机理及技术特性[21]图6-1为炉体采用多个筒形水套和上下盖组合成的可拆式热水锅炉内部结构示意简图。它由外、中、内环三个水套组成，环与环别离且无刚性连接。中、内环相对于外环偏置，外、中环之间构成较大空间的燃烧室；水套间的环形腔构成烟道，由彼此错开180°的相应导烟孔贯穿。其换热机理是：燃料燃烧时，火焰与燃烧室内的水冷壁进行辐射换热，烟气进人各层烟道，主要进行对流换热，最后从内层烟道排出炉体；而水那么是先进人内环然后到中环，最后通过外环水套输出。这样水在炉子的水套中由内向外逐渐由低温被加热成高温，烟气那么由外层烟道向内逐层被冷却，两者根本呈逆流换热型式。组环式热水锅炉的根本技术特性有：〔1〕因为其换热构件内没有烟管或水管，无管板结构，故结构刚性引起的热应力很小。炉体的燃烧室是由没有刚性连接的换热面包围而成，其圆柱体状的径向形变只有材料形变的1／π，圆周曲率相等，应力分布均匀，抗径向热应力能力强；考虑其轴向形变，由于炉体上下两端均垫铺有耐热棉(如硅酸铝板)，因此换热构件(圆柱型水套)在轴线方向上处于相对自由的可伸缩状态，不致产生大的热应力。因而整个换热器由于热应力造成的裂损故障减少。〔2〕炉体呈完全组合式结构。因为每个换热面构件相互别离且可拆卸，所以有利于去除积灰、水垢，防止因积灰膜和水垢层增加换热面的热阻而使锅炉的热效率降低、油耗增加的现状，为保证锅炉长期高效运行提供了技术手段。另外组合式结构特点也便于维修和产品的运装。〔3〕组环式换热器内的冷热工质(水和烟气)根本上呈逆向流动，换热流程长，水套水量少，热惰性小，温升快，进出口温差大，表达出较好的热动态特性。例如，以每小时10t泵水量，相同的B40燃烧器油量和循环箱水量配置，在水温65℃以下的范围内，测得组环式炉温升约15℃／min，管壳式炉温升3℃／min，因此前者具有良好的动态特性。〔4〕组环式炉在换热机制上侧重加强辐射换热，其烟道和水道规定了换热工质(烟气和水)在炉体内只能作圆周运动或以圆周为主的运动，通过烟气运动状态的改变来使对流换热得到增强。根据火焰或高温烟气与水冷壁之间的辐射换热量和两者温度的四次方之差成正比，而对流换热量和两者温度的一次方之差成正比的原理⋯，在总换热量恒定的情况下，提高炉体内辐射换热量的比率，可以有效地减少换热面积，即能有效地降低锅炉的体积和换热面的金属耗用量，从而降低本钱。6.2组环式热水锅炉烟道内的换热将烟气视为理想气体，在换热过程中，金属和水侧的热阻远远小于烟侧的热阻，换热面的对流换热系数主要取决于烟气侧的对流换热系数。烟道内烟气运动：内环烟道是竖直短圆管烟道(如图6-1)，烟气在人口处运动时发生弯曲。烟气在中环和外环烟道内主要作圆周运动，其流场不仅受到惯性力和粘性力的作用，而且还受到离心力的作用(如图6-2)。烟气进入中环烟道时被一分为二，在烟道内作环绕流动，于出口处会合流出中环烟道。对样机进行实测，人口处的烟温在165—200℃范围。外环烟道的烟气流动和中环烟道的根本一样。另外，由于外环烟道与炉膛直接连通，炉膛中火焰辐射(射程大于平均射程的)射线可以透射到外环水套的内壁上，而且外环烟道内的烟气温度很高，平均可达727K(454％)，烟气与水冷壁进行的辐射换热不可忽略，因此外环烟道内烟气的换热要高于中环和内环烟道的换热，占锅炉总换热量的43.7％。外环烟道换热面积为4.05m，占整个锅炉的换热面积的52％。图6-2中环烟道示意图烟气运动状态对换热的影响：这里仅列出组环式炉体中最有代表性的XVH350L型炉体的一些技术指数和分析。(1)炉膛有效容积和炉膛容积热负荷q将等效辐射射线的平均行程范围内的空间视为火焰辐射换热空间，即为炉膛容积，V0=0.257，整个锅炉内火焰和烟气所占的空间为0.426炉膛容积热负荷q=350kW／0.257=1362kW／>1200kW／那么炉膛内火焰黑度完全为发光火焰黑度(2)炉膛有效辐射受热面S和热有效系数øSb=2.29，ø=0.492锅炉总换热面积为7.79(3)炉膛黑度用1340燃烧器，配置在空气过量系数a=1.25的状态，并在燃用柴油的条件下：=0.333(4)火焰的平均温度经计算=1352℃。利用红外线测温仪测试成品炉的炉膛火焰，值为1300℃左右。(5)辐射换热量=166kW由计算结果可知，炉膛辐射换热量占燃料发热量的47％。假设锅炉热效率为90％，那么要实现的换热量为315kW，166／315=0.527，即炉膛换热面仅用锅炉换热面积(7.79)的29％，就可完成换热任务的52.7％，充分说明了加强辐射换热对锅炉换热的意义。(6)烟道内平均烟气温度=347％(620K)(7)烟道内烟气平均流速和烟气所受到的平均离心加速度a在之下，将烟气视为理想气体，燃烧器产生的烟气量为14.914m／s，炉体平均烟道截面面积S为0.096，因此由于烟道为圆环形，烟气运动时将受离心力的作用，在中环烟道上圆周半径R：=0.18m，因此，平均离心加速度上述的离心加速度是一种宏观的运动状态。在常见的热水锅炉中，当平均烟温为350℃时，要使烟管(管的内径D在φ25～50mm范围)内烟气处于紊流状态，烟气的流速一般要很大，即Re=V×D／v＞10000式中：Re--雷诺数；v--烟气运动粘度,Pa·s。V>10000×v／D=10000×35×／(0.025～0.050)=7～14(m／s)可以看出，烟气的平均流速至少要大于10m／s才到达紊流状态。由于结构和条件上的限制，目前一些燃油燃气热水锅炉的烟气流动状态多处于层流或过渡流，其平均努谢尔特准那么数Nu多在Nu=25以下，因此其烟气侧对流换热系数为式中：

λ导热系数，W／(m·K)。设计发热量是350kW、燃用O#柴油、高度为0.8m，主体体积为0.75的组环式热水锅炉，其对流换热面积为5.5，实测的热效率为90.2％，锅炉对流换热量=90.2％×350-166(辐射换热量)=150kW，对流换热面的平均对流换热系数为在传统的烟管锅炉中，假设烟气以组环式炉中的平均速度(2.89m／s)运动，那么其雷诺数Re和努谢尔特数Nu值为式中：Pr—普朗特数；μ—动力粘度。此时换热面最大的对流换热系数为可见，组环式热水锅炉烟气的对流换热系数要大得多，基于其独特的烟道结构，组环式炉体的换热面面积可以做得比同等发热量和热效率的壳管式锅炉的换热面积少一倍，为降低本钱和缩小炉体体积提供了条件。6.3辐射换热空间及炉体体积比在此，提高炉膛辐射换热量是通过增大炉膛辐射换热空间和辐射吸热面积来实现，而不像管壳式炉体设计时受结构烟道阻力等因素的限制。如果将火焰的有效辐射射线的平均行程范围内的炉膛空间视为辐射换热空间，可以得表6-1辐射换热空间比拟形式组环式管壳式发热量〔kW〕350350总换热面积〔〕7.7923.12辐射换热面积〔〕2.291.67辐射换热面比率29.47.22火焰和烟道总空间〔〕0.4260.546辐射换热空间〔〕0.2570.