第２８卷，总第１６４期 ２０１０年１１月，第６期 《节能技术》 ＥＮＥＲＧＹ Ｃ０ＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏ１．２８．Ｓｕｍ．Ｎｏ．１６４ Ｎｏｖ．２０１０，Ｎｏ．６ 小型燃煤蒸汽锅炉节能技术分析 朱字龙 ，陆涛 ，青俊 ，潘学明 （１．杭州市特种设备检测院，浙江杭州 ３１０００３；２．浙江省缙云县海龙锅炉厂，浙江 缙云３１３０００） 摘要：根据国内小型燃煤蒸汽锅炉节能现状，结合新《条例》及热工测试相关法规标准，从锅 炉设计选型、燃烧方式、锅炉硬件、辅助设备和锅炉运行管理等方面对小型燃煤蒸汽锅炉节能进行 分析，并针对各种情况提出了技术改造措施建议。 关键词：燃煤蒸汽锅炉；节能；节能技术 中图分类号：ＴＫ２２９．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—６３３９（２０１０）０６—０５６９—０４ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓａｖｉｎｇ ｏｆ Ｓｍａｌｌ Ｃｏａｌ——ｆｉｒｅｄ Ｓｔｅａｍ Ｂｏｉｌｅｒ ＺＨＵ Ｙｕ—ｌｏｎｇ ，ＬＵ Ｔａｏ ，ＱＩＮＧ Ｊｕｎ ，ＰＡＮ Ｘｕｅ—ｍｉｎｇ （１．Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １ ０００３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｊｉｎｙｕｎ Ｈａｉｌｏｎｇ Ｂｏｉｌｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｈｕｚｈｏｕ ３ １ ３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｓｍａｌｌ ｃｏａｌ—ｆｉｒｅｄ ｓｔｅａｍ ｂｏｉｌｅｒ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈｅ“Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ Ｏｉｌ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｕｐｍｗｉｓｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ”ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｃｏａｌ—ｆｉｒｅｄ ｓｔｅａｍ ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄ ｓｕｂｍｉｔｔｅｄ—ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ ｖａ￣ｏｕｓ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ，ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｂｏｉｌｅｒ ｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，ｂｏｉｌｅｒ ｈａｒｄｗａｒｅ，ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｂｏｉｌｅｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ， ｅｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ—ｆｉｒｅｄ ｓｔｅａｍ ｂｏｉｌｅｒ；ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ０引言 一 ］ 我国工业锅炉拥有量为五六十万台，其中７０％ ８０％以上，仅此一项，每年浪费原煤近１亿吨。 在用的工业锅炉以燃煤居多，由于种种原因， 如结构设计不合理，制造质量不良，辅机配套不协 调，可用的煤种与设计的煤种不符，运行操作不当 等，都会造成锅炉出力不足、热效率低下和输ｍ参 数不合格等问题，结果是能源消耗量过大，甚至不 能满足生产要求。以上问题比较普遍，所以节能潜 力很大。故针对小型燃煤蒸汽丁业锅炉的节能检 测，节能分析及节能技术改造势在必行。 是蒸汽锅炉，其余是热水锅炉。２００６年全国煤炭产 量为２３．３亿吨，锅炉用煤达到１９亿吨，其中火力发 电锅炉用煤１３亿吨，工业锅炉用煤６亿吨，锅炉用 煤占煤炭总产量的８１％。电站锅炉热效率普遍较 高，目前我国超临界机组锅炉热效率一般为９０％以 上，已达到世界同类型机组先进水平；工业锅炉热效 率普遍较低，据抽样调查，我国燃煤工业锅炉的平均 实际热效率仅为６８．７％，而＿丁业国家平均水平为 收稿日期２０１０—０７—２７ 修订稿日期２０１０—０９—２６ １ 节能背景 近期国家在节能方面出台或修订了很多法规， 作者简介：朱宁龙（１９７７～），硕士，从事锅炉检验相关工作。 如新修订《节能法》第十六条明确指出对高耗能的 特种设备，按照国务院的规定实行节能审查和监管。 ・５６９・ 《国务院关于修改（特种设备安全监察条例）的决 定》（简称《新条例》）已经２００９年１月１４日国务院 第４６次常务会议通过，自２００９年５月１日起施行。 《新条例》第十二条：锅炉、压力容器中的气瓶（以下 简称气瓶）、氧舱和客运索道、大型游乐设施以及高 耗能特种设备的设计文件，应当经国务院特种设备 安全监督管理部门核准的检验检测机构鉴定，方可 用于制造。《新条例》第十三条：按照安全技术规范 的要求，应当进行型式试验的特种设备产品、部件或 段送风。在链条炉中使用二次风有利于强化燃烧、 降低化学不完全燃烧损失和消烟除尘，是节能行之 有效的措施。 炉拱改造也可以产生节能效果。链条炉排锅炉 的炉拱是按设计煤种配置的，有不少锅炉不能燃用 设计煤种，导致燃烧状况不佳，直接影响锅炉的热 效率，甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种， 适当改变炉拱的形状与位置，可以改善燃烧状况， 提高燃烧效率，减少燃煤消耗。现在已有适用多种 煤种的炉拱配置技术，这项改造可获得１０％左右的 者试制特种设备新产品、新部件、新材料，必须进行 型式试验和能效测试。国家质监总局１ １６号令《高 耗能特种设备节能监督管理办法》于２００９年９月１ 日起施行。 ２锅炉选型与燃烧方式 Ｊ ２．１ 从节能角度分析锅炉的选型及旧锅炉的淘汰 和替换 从节能角度出发，锅炉选型时应注意以下问题： （１）通过合理的计算确定锅炉容量，还可绘制 负荷曲线图进行分析。 （２）确定锅炉型号及台数，尽量使锅炉在高效 经济条件下运行。 旧锅炉更新改造是用新锅炉替换旧锅炉，包括 用新型节能型锅炉替换旧型锅炉；用大型锅炉替换 小型锅炉；用高参数锅炉替换低参数锅炉；用适当台 数大容量循环流化床锅炉替换多台小容量层燃锅炉 等。 ２．２集中供热节能和热电联产节能 从节约能源消耗、提高能源转换利用效率的角 度看，工业锅炉用户区应实行集中供热的方式，从而 提高锅炉的容量和参数，提高锅炉运行的自动化程 度，节约能源消耗。在用户比较集中的区域，把分散 的、旧式小型工业锅炉替换下来，改用效率高、机械 化程度较好的中等容量锅炉，可以有效地减少城市 环境污染、能源消耗，使能源利用效率大大提高。 ２．３燃烧煤种与燃烧方式的匹配和炉拱改造节能 分析 锅炉不是通用产品，它的效率和燃用什么样的 燃料和采用什么燃烧方式有关，若锅炉炉型与燃用 煤种不符，就会出现燃烧不完全、燃料结焦严重等 问题，造成锅炉出力严重不足、热效率低、能源浪费 大。例如手烧炉，由于存在热力（通风）的周期性， 它不宜燃用高挥发分烟煤，否则，它的燃烧效率是很 低的。对链条炉，其燃料着火性能较差，应充分利用 炉拱和高温烟气的热辐射来助燃点火，应该做好分 ・５７０・ 节能效果。 ３锅炉硬件设备 ３．１锅炉保温堵漏 由于锅炉炉墙、汽水热力管道系统的温度总是 比周围的温度高，所以炉墙和汽水管道系统的部分 热量要通过辐射和对流方式散发到周围空气中，造 成锅炉的散热损失，造成锅炉热效率下降。因此， 应采用先进的保温材料，加强保温，减少热损失，提 高锅炉热效率。 小型燃煤蒸汽锅炉炉膛和尾部漏风现象很普 遍。漏风即使烟气量增加，还使炉膛温度降低，对燃 烧影响很大。因此，一旦发现漏风，要尽快设法堵 漏。另外锅炉房内热力管道及法兰、阀门填料处蒸 汽和热水的“跑、冒、滴、漏”现象普遍存在，这使锅 炉有效利用热量减少，补充水量增加，降低锅炉的热 效率。因此，要及时维修，减少热损失。 ３．２水处理节能 使用离子交换器，降低水的硬度，减少或者阻止 结垢，可提高锅炉热效率。一般锅炉给水中含有大 量的溶解气体和盐类，如果给水未经处理或处理不 当，会造成锅炉受热面腐蚀和结垢现象。锅炉受热 面结水垢时，受热面热阻增大，传热性能变差，燃料 燃烧所放出的热量不能迅速地传递到炉水中。在这 种情况，为了保持锅炉的额定参数，就必须更多地投 加燃料，提高炉膛和烟气温度，因此，造成能源的浪 费。水垢的导热系数很小，约为钢板导热系数的１／ ３０～１／５０。经测定，锅炉受热面结１ ｍｍ水垢，燃料 消耗要增加８％～１０％。’ ３．３选用合适的给水泵及鼓、引风机 给水泵是锅炉房的主要耗能设备，选用合适的 给水泵可以提高锅炉净效率。现有的小型蒸汽锅炉 多为卧式快装锅炉，多数锅炉出力很难达到额定出 力，而且用户在选用给水泵时已经考虑了安全系数， 导致大马拉小车的状况，因此应按实际运行压力选 型。锅炉给水泵选用原则： （１）小型蒸汽锅炉给水泵应以“效率”为选择原 则。用ＣＲ型多级离心泵替代原有的ＧＣ、ＤＧ型，可 以节能５０％以上。 为了节约能源和保证锅炉安全运行，必须保证受热 面不结垢不积灰，这就要求锅炉给水应按标准处理， 大型锅炉必须安装吹灰器，锅炉运行时必须吹灰。 锅炉结垢不但浪费燃料（水垢１．５ ｍｍ时，燃料量增 加６％；５ ｍｍ时燃料量增加１５％；８ ｍｍ时则增加 （２）小型蒸汽锅炉给水泵选用时可不考虑安全 系数，按照锅炉吨位直接选择相应的水泵。 （３）小型蒸汽锅炉给水泵扬程应按实际运行压 力选取，其扬程为：最高使用压力＋（０．２—０．３） ＭＰａ。 ３４％），使金属过热，还会引起水循环破坏，腐蚀，化 学清洗浪费人力物力，缩短锅炉寿命等一系列恶果， 应尽量做到无垢或薄垢运行，才能实现节省能源。 （４）锅炉给水泵变频节电效果不明显，在考虑 给水泵节电时应优先考虑高效水泵。除非水泵扬程 富裕过大，可考虑变频调速节电。 锅炉的鼓、引风机也是锅炉房的主要耗能设备， 约占锅炉房耗电量的６０％～８０％。因此，研究鼓、 引风机的节能方法是提高锅炉净效率的关键。近 １０年来，国内电泵制造业已陆续生产出一些高效节 能型锅炉鼓、引风机。耗能大的鼓、引风机应通过各 种途径予以改造，以提高其效率。 ３．４锅炉供热系统采用蓄热器 蒸汽蓄热器是一种蒸汽热能储存装置，具有均 衡供汽、调节尖峰负荷的作用。用于负荷波动的供 气系统，可使得锅炉负荷稳定；用于余热利用系 统，能有效地回收热能。常用的蒸汽蓄热器是一种 变压式蓄热器，可借助工作压力变化进行蓄热和放 热。使用变压式蒸汽蓄热器的必要条件是：工艺设 备的用汽负荷是波动的，日负荷曲线变化频繁和剧 烈；部分用户的用汽压力必须小于汽源（锅炉）的 工作压力，低压蒸汽消耗量必须大于或等于最大用 汽负荷与锅炉房额定蒸发量之差。蒸汽蓄热器是一 种行之有效的节能设备，合理使用蒸汽蓄热器后， 一般能节约燃料３％～２０％。１台６蒸吨带蓄热器 锅炉，年可节煤２００ ｔ，年减排ＣＯ ３４５ ｔ，寿命期内 可减排ＣＯ，约５ ０００ ｔ。 ４锅炉运行管理 ４．１锅炉按额定负荷运行 锅炉超负荷运行时，燃煤量增大，锅炉煤层加 厚，炉排速度加快，才能满足负荷增大的需要。煤层 加厚和炉排速度加快使机械不完全燃烧损失加大， 燃煤量增加使炉内温度升高、排烟温度增加、排烟损 失加大。锅炉负荷降低运行时，燃煤量减少，炉内温 度降低，使燃烧工况变差、化学不完全燃烧损失加 大。因此，应使锅炉按额定负荷运行以获得最经济 工况。 ４．２强化受热面，减少结垢，清除积灰 在正常情况下，锅炉受热面不结水垢，不积灰， 其传热情况较好。结水垢或积灰后，传热量显著下 降，如需保持同样的传热量，则必须增加燃料量，就 要浪费能源，且此时热阻增加，壁温将升高。因此， 同样积灰对锅炉热效率的影响是很明显的。灰 垢导热系数为水垢导热系数的１／１５，为钢板的ｌ／ ４５０～１／７５０，因此及时而有效地清除锅炉受热面的 积灰，可有效提高锅炉热效率。 ４．３排除堵灰 小型燃煤蒸汽锅炉中最容易发生堵灰的地方是 锅炉管束的下部和空气预热器。锅炉管束因为在运 行中沉积大量的飞灰，如果不及时将积灰排放掉， 积灰就会将一部分管子堵塞，烟道流通截面就减小， 使烟气局部阻力增大，受热面积减少。堵灰使锅炉 烟气侧的阻力和引风机的电耗增大，减少了锅炉管 束的受热面积，使排烟温度升高，锅炉热效率降 低，严重时会限制锅炉的出力。 ４．４降低排污热损失 降低锅炉排污热损失的途径有两条：一是锅炉 给水处理，对给水进行脱碱去盐处理，使锅炉排污量 减少。二是对排污水进行回收和利用，如设置定期 排污膨胀器或连续排污膨胀器，二次蒸汽用来加热 除氧器给水，高温排污水通过换热器预热给水。 ４．５排烟温度控制 排烟热损失是锅炉的主要热损失之一，可以达 到１０％～２０％。排烟热损失主要取决于排烟温度 和过量空气系数的大小。在锅炉运行中为了减少排 烟热损失，应在满足燃烧反应需要的前提下尽量保 持较低的空气系数，应尽可能避免燃料室及各部分 烟道的漏风，以降低排烟热损失。排炯温度也不是 越低越好，因为太低的排烟温度势必要增加锅炉尾 部受热面，这是不经济的；同时还会增加通风阻力， 增加引风机的电耗；此外过低的排烟温度若低于烟 气露点以下，将会引起受热面的腐蚀，危及锅炉的安 全运行。合理的排烟温度应根据排烟热损失和尾部 受热面的金属耗量与烟气露点等进行技术经济核算 来确定。 造成锅炉排烟温度升高除没有装设尾部受热面 以外，还受烟气短路、受热面积灰与结垢、运行负荷 等因素的影响。定期检查锅炉炉膛及水冷壁以及空 气预热器和省煤器的运行状况，及时对锅炉吹灰、清 除炯垢，以及采取其它一些有效的措施，保持受热面 清洁，最大限度地提高传热效率，充分吸收利用炉膛 ・５７１． 中燃煤的热量，从而降低了排烟温度，提高锅炉的使 提高能源利用率、降低产品单耗、加强能源科学管 用寿命和运行效率。 理，从而直接减少能源消耗量。二是间接节能。如 ４．６过量空气系数控制 降低原材料消耗、提高产品质量、延长设备使用寿命 过量空气系数是一项重要指标，国家工业锅炉 及调整经济结构，间接引起能源消耗量减少。从以 节能监测标准严格规定了锅炉运行中过量空气系数 上分析可以看出，除了设计制造节能的新型锅炉外， 的合格指标，并作为锅炉经济运行的关键指标之一 操作和管理也是重要的节能步骤。因此只要真正重 进行监控。从杭州地区近４００台中小型工业锅炉的 视能源的节约和合理利用，采取各种有效措施，就可 热平衡测试资料统计表明，有近三分之一的锅炉过 不断地提高工业锅炉的能源利用率，使有限的能源 量空气系数大都在２～４范围内。当过量空气系数 发挥更大的作用。 过大时，会造成燃煤与空气混合不均匀，有的区域出 参考文献 现空气不足，另外区域又严重过剩，致使炉膛温度降 ［１］俞珠峰，周然．１８个城市工业锅炉控制污染措施评 低，排烟量增大，带出热量增加，也就是排烟热损失 价［Ｊ］．节能与环保，２００４，（９）． 增加。最好的做法是在尽可能保证燃料得到充足的 ［２］封军．工业锅炉节能监测分析［Ｊ］．节能技术，２００６， 氧气而保证完全燃烧的前提下，过量空气系数越低 ２４（５）． 则燃烧越经济。 ［３］李昕明．由锅炉经济运行情况浅析节能技术管理工 过量空气系数的控制主要是平常锅炉运行和保 作［Ｊ］．节能技术，２００８，２６（２）：１９１—１９２． ［４］何文渊，何庆华．加快我国天然气工业发展的有关 养时对漏风和串风进行防范，例如防止炉排下部的 问题［Ｊ］．中国能源，２００４，（１）． 风室隔断不严，各风室互相串风，防止锅炉烟气系统 ［５］钱伟．浅论节能潜力分析方法［Ｊ］．应用能源技术， 的漏风、锅炉本体的漏风及炉墙漏风，重视锅炉燃烧 ２００３，（５）． 调整操作技术，使风量配置适当等。 ［６］杨泽亮，杨承．工业锅炉煤洁净工程［Ｊ］．动力工程， ２００４，（３）． ５ 结束语 ［７］王善武．我国工业锅炉节能潜力分析与建议［Ｊ］．工 挖掘节能潜力有两个方面：一是直接节能。如 、【 锅炉，２００５，（１）． （上接第５６４页） 工程设计、遥控机器人学、数据可视化、飞行模拟、多 ±０ｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｃｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ．Ｉ ９９０． 媒体远程教育、临床外科、远程医疗、艺术创作、游 ［３］汪成为，祁颂平．灵境漫话——虚拟技术演义［Ｍ］． 戏、娱乐等方面正在逐渐完善。２０１０年上海网上世 北京：清华大学出版社，１９９６． 博会的成功案例已经向世人明确：在网上建立一个 ［４］薛大维．虚拟现实技术的研究与分析［Ｊ］．科技与经 真正的三维互动社区已不再是梦想，人们可以在自 济，２００６，（４）：７３～７４． 己创造的虚拟世界自由驰骋。作为一种人机交互方 ［５］季景涛．虚拟现实技术在建筑节能设计中的应用价 值［Ｊ］．节能技术，２００８，２６（４）：３５８—３５９． 式，虚拟现实的应用领域将不断延伸和发展，成为当 ［６］陈玲，王春．虚拟制造技术透视世界精彩——访网 今一项发展中的且不断更新的低碳技术。在某种意 上世博会专家杜宝江［Ｎ］．科技１３报，２０１０—６—４，第００３ 义上可以说虚拟现实将改变人们的思维方式和生活 版． 方式，特别是在全球倡导低碳生活的今天，不断完善 ［７］当期编辑．企业新风［Ｊ］．上海信息化，２０１０，（９）： 的虚拟现实技术必将成为一种对多维信息处理的强 ９３—９４． 大系统，从而一步步走进人们的生活，成为人们进行 ［８］史兴．虚拟演播厅的现实技术［Ｊ］．上海信息化， 思维和创造的助手。它也将改变人们对世界、自己、 ２００９，（１）：３９—４０． 空间和时间的看法，人类社会的生活方式也将发生 ［９］张菁．低碳经济：转变经济发展方式的必然选 择——国家能源专家咨询委员会副主任周大地先生访谈录 革命性变化。 ［Ｊ］．综合运输，２０１０，（２）：８３—８４． 参考文献 ［１０］涂逢祥．建筑节能形势与政策［Ｊ］．中国建设信息 ［１］吴建中．世博文化解读［Ｍ］．上海：上海大学出版 供热制冷，２００６，（１）：５４—５７． 社．１９９６． ［１１］黄栋．气候变化、低碳经济与新能源发展［Ｊ］．华中 ［２］Ｒｉｃｈａｒｄ Ｔ．Ｔｈｅ Ｃｏｍｍｏｄｉｔｙ Ｃｕｌｔｕｒｅ ｏｆ Ｖｉｃｔｏｒｉａｎ Ｅｎｇ— 科技大学学报，２００９，（６）：９６—９７． ｌａｎｄ：Ａｄｖｅｒｔｉｓｉｎｇ ａｎｄ ｓｐｅｃｔａｃｌｅ １８５１—１９１４［Ｍ］．Ｓｔａｎｆｏｒｄ：Ｓｔａｎ一 ・５７２・
