节能技术在锅炉系统中的应用
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作者: 李戈 乐立平
摘要：全国目前供热采暖耗能全年约为1.3亿吨标准煤，占全社会总能耗的10%。因此，对供热行业加强节能管理，提高能效，促进能源的合理利用，具有很大的现实意义。文章通过对锅炉系统的节能潜力进行分析，提出了锅炉系统的节能措施。
关键词：锅炉系统；节能技术；节能潜力；变频调速技术；热网运行管理
中图分类号：S210 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）07-0103-02
国家“十二五”规划强调，必须从战略和全局高度认识节能减排的重大意义，真正把节能减排工作放在经济工作的重要位置。到2015年，实现全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤（按2005年价格计算），比2010年的1.034吨标准煤下降16%，比2005年的1.276吨标准煤下降32%。据统计，全国目前供热采暖耗能全年约为1.3亿吨标准煤，占全社会总能耗的10%。因此，对供热行业加强节能管理，提高能效，促进能源的合理利用，具有很大的现实意义。
一、锅炉系统节能潜力分析
锅炉房的主要耗能设备有锅炉、燃料输送及除渣设备、鼓引风机、上水系统的水泵；它们耗用的能源是燃料（主要是固体燃料煤）、电能等。
锅炉热效率是锅炉有效利用热量占燃料带入锅炉热量的百分数，是衡量燃料热利用率的指标。目前，燃煤供热锅炉的设计热效率一般在75%～85%。但在实际使用中，由于锅炉结构、受热面的污染、操作技术水平、管理水平、人员素质等各种不同的原因，锅炉的实际运行效率差别很大。好一点的能达到设计热效率的95%；较差的燃烧不完全、排烟温度高，各项热损失大，热效率甚至达不到设计值的65%，锅炉效能大幅度降低，导致能源浪费，大气环境污染增加。
水泵、风机效率是衡量转化为有用功的部分占输入电能百分数，体现电能有效利用的程度。泵、风机的流（风）量和扬程（压头）的选择与实际需求的配置是十分重要的。选择与配置得当，电机功率合适，运行工作点处于设备高效率区，电耗少；选择与配置不得当，电机功率偏大，运行工作点偏离设备高效率区域，电耗多。况且锅炉的鼓、引风机配置不当，还会导致锅炉热效率下降，循环水泵配置不当，影响系统水力工况。
热能输送由热网来完成，热力管道敷设主要有管沟敷设、架空敷设和直埋敷设三种方式，一般热力管道由钢管、隔热层、保护层、防腐层组成。热能损失主要有沿途散热损失、输送介质泄漏水损失及热损失。
热网输送热效率是输送过程热能损失程度的衡量指标，主要决定于管道保温结构的隔热效果。按规范，热网输送热效率应大于95%。一般情况下，直埋敷设管道能基本达到要求；而架空敷设和管沟敷设就难以达到，其热损失远大于10%。如果管理、维修不到，地沟积水，管道浸泡，保温性能遭破坏，其热损失甚至大于裸管。
热网补水率是衡量热能输送过程输送介质的损失程度。正常情况下，应当控制在循环流量的1%～3%。据对大量的供热企业调查，热网运行补水率差别较大，运行管理较好的，补水率在1%～2%以下；较差的，管道泄漏和用户放水、窃水严重，补水率达10%以上，形成恶性循环。系统泄漏丢失的是热水，补入热网的是比回水温度低得多的冷水，要把它加热到供水温度需要的热量是循环回水的3～4倍，可见，系统水损失不仅是水损失问题，更是热能的流失。也就是说，热网补水率是1%，相当于减少3%的供热量；补水率是10%，则相当于减少30%的供热量。
二、锅炉系统节能措施
（一）提高燃料燃烧效率
1．改善配风。配风的关键在于空气量合适以及空气与燃料的混合要充分。空气量合适与否，最好是通过烟气成分分析来判断。若没有这样的设备，可通过火焰的颜色或者烟气的颜色判断，火焰明亮表明空气量适合，若火焰颜色暗淡则表明空气量不足，颜色发白则表明空气过量。合适的配风可通过以下几点实现：（1）给风方向与燃料入炉方向有一定的夹角，但一般来说也不会逆向相遇，因为这样会破坏炉内整体的气流，个人分析认为30°～90°之间为宜；（2）燃料或者给风旋转入炉。如果两者都旋转，则旋向应当相反，这对室燃锅炉尤为重要；（3）多点进料多点供风。供热点太集中则燃料与空气难以充分混合，而且容易局部温度过高造成结焦；（4）提高风速，增加炉内气流紊流度。
2．防止结焦。要防止结焦，首先要保证炉膛温度在设计的范围内。炉膛温度是由负荷决定的，并非在任何时候都能在设计负荷下运行。在实际操作中注意观察，发现结焦要立即清理，不要造成焦块越来越大。其次，运行中使用些防止结焦的化学药剂，根据用煤量及锅炉燃烧情况，合理使用锅炉清灰剂；再次，保证燃料品质的均匀。这里说的均匀包括热值的均匀和颗粒、密度的均匀。燃料热值发生变化时，最直接的后果是温度的变化，温度的变化如果没及时调整，则容易结焦。
（二）减少散热损失
1．降低排烟散热损失。降低排烟温度有两个途径：一是加强对流管束、省煤器和预热器的清灰；二是降低进水温度。运行中做好定期清灰工作，根据仪表显示的温度判断积灰程度进行定期清理；适当降低锅炉给水温度是降低排烟温度的有效方法。通常，中低压锅炉的给水温度是热力除氧之后的温度即105℃，采用热力除氧则不可能再降低给水温度，因此唯有采用常温除氧可以有效降低给水温度，进而降低排烟温度，达到提高锅炉热效率的效果。
2．降低排污散热损失。排污的回收有两种途径，一是回收闪蒸蒸汽，二是回收排污水显热。闪蒸蒸汽一般用于热力除氧，闪蒸蒸汽压力越低，回收率越大，但是闪蒸蒸汽压力低又无法利用，因为热力除氧器的温度是105℃，对应的压力是0.25MPa，因此闪蒸蒸汽的压力最低控制在0.25MPa。排污水的显热，通过在补水箱安装换热盘管，利用排污水显热加热循环外网补水，利用热能，换热后的排污水排入渣池，充分利用其碱性中和冲渣水的酸性，减少酸性冲渣水对冲渣管道的腐蚀。
（三）变频调速技术应用
交流变频调速技术是目前交流电动拖动机械理想的控制方式，采用变频器对风机、水泵类机械进行调速来调节风量、流量，对节约能源具有重要意义。锅炉房的风机、循环泵，锅炉上水泵等均为大功率电动机，应用变频调速技术改造后电耗降低20%～30%，设备机械磨损同时降低。
（四）分层给煤装置应用
分层给煤装置和分层燃烧技术，适用于固体燃煤正转链条炉。分层给煤装置通过机械筛分的办法，原煤在由给煤滚筒出口落向炉排时，先经过筛分机构，筛子与炉排有一定角度，颗粒煤的滑向方向形成反方向，使不同颗粒的煤落向炉排时形成大颗粒在下，中颗粒居中，细颗粒煤居上，层次分明，煤层疏松。大大改善了通风效果，锅炉的燃烧工况明显改善，火床平整，燃烧剧烈，煤种适应性增强。一般炉膛温度可提高100℃～200℃，锅炉出力明显提高，炉渣含碳量可低至8%～15%。
（五）加强热网运行维护管理
减少沿途散热的热损失和泄漏的水，热损失选用保温性能良好的材料对热力管道保温，定期维护，确保保温层及保护层结构完好，减少热量损失；加强热力管网的维修、维护，杜绝“跑、冒、滴、漏”现象；加强宣传和教育工作，采用控制用户放水现象新型产品，消除暖气上私接水笼头向外放热水产生的“丢水”问题，减少泄漏的水、热损失。
三、结语
节能是一个系统工程，单从某一个方面下手是无法获得最佳效果的。必须从影响供热能耗的各个环节全盘综合考虑。但只要供热企业能从思想观念上克服和根除以往盲目、无序和随意性的粗放运行摸式，建立科学、合理、高效、安全的运行机制，充分挖掘现有设备的潜力和裕量，制定出符合企业自身现状的节能运行方案和实施计划，在整个锅炉运行过程中认真组织落实，逐步完善提高，将获得预期的节能
效果。
参考文献
[1] 汤学忠．热能利用与转换[M]．冶金工业出版社，2002．
[2] 石兆玉．供热系统运行调节与控制[M]．清华大学出版社，1994．
（责任编辑：赵秀娟）
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