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工业锅炉的节能与安全探讨

文档作者：徐先满虞斌文档来源： 1．安徽省特种设备检测院铜陵分院 2．南京工业大学机械与动力工程学院		点击数：	更新时间： 2021年06月05日
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· 探讨园地· 工业锅炉的节能与安全探讨 3
文章编号：1004—8774(2011)01—31-03
工业锅炉的节能与安全探讨
徐先满 ，虞斌。
(1．安徽省特种设备检测院铜陵分院，铜陵244000；
2．南京工业大学机械与动力工程学院，南京210009)
Energy Saving and Safety Analysis
of Industrial Boiler
XU Xian—man ．YU Bin
(1．Branch Institute of Tonling Anhui Province Special Equipment Inspection，
Tonling 244000，China；2． School of Mechanical and Power Engineering，
Nanjing University of Technology，Nanjing 210009，China)
摘要：基于工业锅炉的使用运行特点，从炉型与供热方式选择燃烧效率提高、能源的梯
级利用、烟气余热回收几个方面进行节能可行性探讨，并提出相应建议，同时，结合节能工作对
锅炉运行安全方面提出建议措施。
关键词：锅炉；节能；安全
中图分类号：TK227 文献标识码：B
O 引言
近年来能源价格高涨和社会环保意识的增强，
能源最大限度的充分利用以及减少污染物的排放成
为工业生产中的趋势，在工业生产中，锅炉对能源的
消耗很大，因此有效地降低锅炉能耗，在保证安全生
产的前提下，进一步提高锅炉效率，减少热损失，实
现能源的充分利用，使工业锅炉达到节能、降耗、减
污的目标成为当务之急⋯ ，而锅炉又是具有高温、
高压的特种设备，必须在运行安全的前提下实现经
济运行，节能降耗。
1 锅炉节能分析
基于工业锅炉机组的热平衡分析，锅炉输出热
量为生产蒸汽的有效利用能量与运行过程中的各种
热损失，热损失主要为以下几项：机械未完全燃烧热
损失，排烟损失、散热损失，灰渣带走物理热损失及
冷却热损失。因而工业锅炉的节能主要从燃料的充
分燃烧，减少散热损失以及余热回收几个方面来实
现。
1．1 合理选择炉型，优化供热方式
锅炉的燃烧方式有层燃、室燃以及沸腾燃烧。
一般小型工业锅炉都是采用层燃燃烧方式，其适应
收稿日期：2010-08—13
第一作者：徐先游
(1985一)，安徽安E1
人，硕士，锅炉检
员，主要从事锅炉译
规检验，锅炉能效澳
试，无损检测工作
主要研究方向为铮
炉节能、锅炉安全
缺陷研究分析。
范围比较广，对煤种没有要求。由于空气和煤的j
触面较小，煤不容易燃尽，而煤灰的覆盖也使得燃4
工况不佳，燃烧效率不高。通过改进炉排，可以使j
燃烧效率有所提高。室燃方式主要应用于煤粉炉l
及燃油燃气锅炉，将燃料以粉状、雾状或气态随同
气喷入炉膛进行燃烧。煤粉炉主要应用于电站{
炉，投入成本高，对煤种要求也较高，燃烧效率也j
高。流化床燃烧方式是通过炉膛里面的风帽将煤
起，在炉膛内呈沸腾状的燃烧，适用煤种较广，但
炉埋管磨损较为严重，飞灰多。基于工业生产的，
热需要以及初投资考虑合理选择锅炉的燃烧方式。
工业生产中用热量随工况的变化而波动，选于
锅炉容量时应满足用热高峰时最大供热量，这就
致大部分锅炉在用热低峰期低负荷运行，造成燃井
不完全燃烧及排烟热损失增大 j，降低锅炉热鸯
率。通过采用区域供热措施，对化工产业及其他
热单位进行规划，采用容量较大锅炉，并采用可靠自
调度措施，合理错开各厂家的需热高峰期，保证锅内
负荷平稳运行。
1．2 提高燃烧效率
针对量大面广的层燃锅炉，基于炉膛中煤的
段燃烧特点，耗氧量的不同特征，可采用分段送风
措施，并随不同的煤种控制送风量。在保证炉膛
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32 工业锅炉 2011年第1期(总第125期)
度的同时，通入适量的二次风，延长烟气流程，使烟
气中的煤粉充分燃烧 J，这也和文献[4]中提出控
制空气比来提高热效率相同。文献[5]中提出通过
经济燃烧来提高热效率，就是在炉膛内合理布置炉
拱，利用其辐射热作用加热新煤，同时使烟气形成一
个流场，利用其紊流作用来起到强化传热的效果，提
高热效率。
1．3 能源的梯级利用
传统意义上的节能都是从数量上来评价能源利
用的优劣，如热效率等，但是对能源的利用评价不应
该停留在数量上，而在品质上必须充分重视。基于
热力学第二定律，热力系统所具有的在理论上能够
转换为机械能的那部分能量称为“炯”，也就是公认
的Exergy。通过对锅炉系统进行整体“炯”分析，可
以得出提高锅炉整体“炯”效率的侧重点。杨佳等
对锅炉进行“J炯”分析。。 ，得出燃烧不可逆的“炯”损
失最大，其次为传热“炯”损失，而排烟“炯”损失最
小；文献[7]中对“炯”的传递进行分析，得出“炯”效
率随着烟温的降低而逐渐降低，同时对空气预热器
进行分析，其在换热过程中对“炯”回收较少，在整
个系统中“炯”损率并不高，对于锅炉中“炯”的传递
影响并不大；文献[8]中指出必须从燃烧和传热两
个方面人手，来减少“炯”损失，这也和文献[6]的论
述基本相同。减少燃烧“炯”损失可以通过提高炉
膛内烟温来解决，而减少传热“炯”损失可以通过通
过降低烟气的平均放热温度、增加锅水的平均吸热
温度来实现；文献[9]采用O ／CO，的富氧燃烧技术
可大大提高锅炉热效率，且锅炉的辐射吸热量增加、
对流吸热量降低。文献[1O]中提出燃烧自动化的
观点，随着锅炉负荷的变化进行必要的燃烧调整，以
达到更好的燃烧效率。由上述可见，能源充分利用
应从燃烧和传热两个方面来强化。随着锅炉制造水
平的提高，燃烧技术已经较为成熟，在燃烧效率上提
高较为困难，因而在传热过程中来提高锅炉的能源
利用效率。在能源利用中应优先考虑高品位能源的
充分利用与回收。可利用能源温度越高则品质也就
越高，在考虑投资运行成本的基础上，应尽量提高蒸
汽的温度，并充分利用。同时考虑不同工况的能源
梯级利用，上一工况出口处能源品质，在保证满足下
一T况的压力、温度要求的条件下，供下一T况使
用 基于上述分析，通过能源的梯级利用，尽量提高
高品位能源的利用效率。传热温差越大，传热的
“炯”损失越大，实现能源的梯级使用，将不同温度
的能源实现梯级利用，将大大降低“炯”损失，进而
使能源得到充分的利用，产生很好的经济效益。
1．4 应用热管技术回收余热
在工业锅炉运行过程中存在着排烟温度高、炉
膛温度低、燃烧不充分、锅炉热效率低等问题。排烟
热损失中的能源品质较低，回收成本较高，但能源数
量庞大。将这一部分能源充分利用，来预热空气和
水，提高空气温度以及给水温度，在一定的程度上也
能够提高燃烧效率以及减少“炯”损失。回收尾部
烟道烟气余热，在保证烟气温度大于露点温度的基
础上，尽量降低排烟温度，提高锅炉的热效率。常用
的余热回收设备有省煤器、空气预热器，主要是以水
和空气为介质。热管换热器是利用密封在真空管子
内的液态工质的相变来进行换热，液态工质在蒸发
段吸热相变成为蒸汽，在微小的压力差下，流向冷凝
段，而在冷凝段冷凝液化，将热量导出，并且在毛细
吸液芯的作用下，流回蒸发段，完成一个循环_】 。
热管换热器结构简单，传热效率高，无需动力，能在
较低的温差下传递较多的热量。可根据烟气参数将
热管的受热面温度控制在露点温度以上，这样能有
效地防止尾部受热面酸蚀，达到经济安全的目的，从
而提高能源的利用效率。
2 锅炉的运行安全
工业锅炉在运行过程中，承压部件长期受到高
温高压的作用，如何防止事故的发生，对实现锅炉的
安全运行十分重要。
2．1 定期检验，消除隐患
参照《锅炉定期检验规则》对锅炉设备进行定
期的内检和外检，发现锅炉运行中存在的安全隐患
并及时整改。调试安全附件，看其是否安全可靠，观
察承压部件是否存在异常，检查排污是否正常。在
锅炉停炉时，首先对锅筒、封头、管板、水冷壁等主要
受压部件进行宏观监测，必要时对其硬度、厚度进行
监测，看其材质是否改变，对锅筒主焊缝进行无损探
伤，确保缺陷及时被消除；另外还要检查锅炉中结垢
现象是否严重，水垢的存在会影响传热，使得能耗加
大；也可能导致受压部件局部过热，使材质变坏，造
成严重的安全隐患。因而对锅炉运行定期检验对其
运行安全十分重要。
2．2 加强锅炉运行管理
大部分锅炉事故是司炉人员对锅炉疏忽管理、
麻痹大意造成的。
(1)应在建立健全锅炉操作规程、安全操作制
度、水质管理规程、安全管理制度等制度文件的同时，
通过对司炉人员的培训考核，使其得到严格执行。
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· 探讨园地· 工业锅炉的节能与安全探讨 33
(2)加强锅炉水质管理，司炉人员首先应对给
水、锅水的水质进行送样检验，看水质是否满足要
求。司炉工应根据锅水化验记录情况进行排污，在
高水位、低压力下排污可以将沉积下来的水垢水渣
排走，并可以将多余的盐分带出锅炉，减少其对锅炉
的腐蚀。
(3)每班在巡视的时候应观察安全阀是否灵
敏，观察水位是否在规定范围之内，应尽量减少水位
的波动。水位波动太大，锅筒材质在温差应力的作
用下，可能会发生蠕变变形，造成安全隐患。
3 结语
(1)实现锅炉的节能应因地制宜的选择燃烧方
式，采用区域供热措施。通过实现能源的梯级使用，
在燃烧和传热过程中减少“炯”损失，最大限度地利
用能源，并通过余热回收，减少排烟热损失，以提高
能源利用效率。
(2)通过锅炉的定期检验、强化运行管理，实现
锅炉的安全平稳运行。盈
参考文献
[1]陈楚容，方湛梁，廖聪，陈文婷．工业锅炉的“节能、降耗、
(上接第15页)
(2)进行水动力计算时，除文献[1]外还可参考
国内外一些单位推荐的管子粗糙度、局部阻力系数、
锅筒凝汽率 等参数对计算进行修正。在计算程
序中不宜对锅内分离器取一个固定的值。
(3)已有的计算分析，可以认为亚临界自然循
环锅炉技术可以推广到单台容量≥600 MW及锅筒
压力≤20 MPa的锅炉机组上。除下降管外，引入管
(上接第2l页)
期以来也保证了安全，但不能准确反映出设置加强
件后的应力状态。
(3)本计算选用尺寸较小型钢，使较大集中载
荷对应的立柱上、下端面平均应力or。i与平均应力+
弯曲应力 都已接近允许应力值，而横梁与立柱
其它部位的应力明显小于许用应力。
(4)由于有限元计算较易掌握，应用颇方便，而
且能够精确计算出各部位的应力状态，故建议尽量
用有限元计算取代手算。链
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尤其是引出管与上升管的截面比宜取0．8—1．0(比
文献[1]中推荐值更高)。强
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