工業(yè)鍋爐運(yùn)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(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)計時，基于工業(yè)發(fā)展需求，鍋爐容量設(shè)計得比較大，超過用戶實(shí)際需求，再加上鍋爐使用時，其負(fù)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(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(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，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(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(yīng)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(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)對于煙氣含氧量的精確控制，可以應(yīng)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(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?，能夠進(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，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，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，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，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
