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鏈條爐排鍋爐系統(tǒng)的節(jié)能研究

文檔作者：沈丁洋王建敏楊歡秦志剛文檔來源：紅云紅河煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司昆明卷煙廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月08日
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· 節(jié)能與改造· 鏈條爐排鍋爐系統(tǒng)的節(jié)能研究 21
文章編號(hào)：1004—8774(2010)06-21-04
鏈條爐排鍋爐系統(tǒng)的節(jié)能研究
沈丁洋，王建敏，楊歡，秦志剛
(紅云紅河煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司昆明卷煙廠，昆明650202)
Energy——Saving Technology on the Chain
Grate Boiler System
SHEN Ding—yang，WANG Jian—min，YANG Huan，QIN Zhi—gang
(Kunming Cigarette Factory，Hongyunhonghe Tobacco(Group)Co．Ltd，
Kunming 650202，China)
摘要：鏈條爐排鍋爐廣泛運(yùn)用于生產(chǎn)加工行業(yè)，總體上系統(tǒng)效率相對(duì)較低。首先論述了
準(zhǔn)確測(cè)量的重要性，接著結(jié)合實(shí)際工作情況，從燃燒、運(yùn)行和新技術(shù)方面分別論述了鍋爐節(jié)能主
要方法。伴隨技術(shù)革新和新技術(shù)的出現(xiàn)，企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身情況，不斷對(duì)鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，
提高節(jié)能效果。
關(guān)鍵詞：鏈條爐排鍋爐；節(jié)能；優(yōu)化控制
中圖分類號(hào)：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
0 前言
由于鏈條爐排鍋爐技術(shù)較為成熟、安裝方便、易
于操作、建設(shè)成本相對(duì)較低，廣泛運(yùn)用于生產(chǎn)加工行
業(yè)(如紡織、化工、煙草、機(jī)械、農(nóng)產(chǎn)品加工等)。但
是鏈條爐排鍋爐熱效率相對(duì)較低，一般熱效率在
75％左右，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比要低10％ ～15％ ，造
成大量能源浪費(fèi)。此外，鍋爐輔機(jī)系統(tǒng)中含有多臺(tái)
大功率電機(jī)，消耗大量電能。因此，全面研究鏈條爐
排鍋爐系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)十分必要。
1 參數(shù)測(cè)量
1．1 精準(zhǔn)測(cè)量的重要性
溫度、壓力、水位、流量、煙氣成分等參數(shù)都是作
為鍋爐運(yùn)行控制的重要依據(jù)，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對(duì)鍋爐
運(yùn)行效果的好壞有著至關(guān)重要的作用。準(zhǔn)確的測(cè)量
數(shù)據(jù)可以讓司爐工做出合理恰當(dāng)?shù)呐袛嗪筒僮鳎?
障鍋爐運(yùn)行安全以及鍋爐運(yùn)行高效率。因此，筆者
認(rèn)為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)是做好節(jié)能工作的第一步，盡管儀
表測(cè)量不屬于節(jié)能技術(shù)范疇，但是有必要將儀表測(cè)
量作為做好節(jié)能工作的第一部分重要內(nèi)容。
1．2 儀表的選擇安裝
根據(jù)工作環(huán)境、測(cè)量介質(zhì)、量程、等級(jí)精度等要
求，合理選擇不同類型的測(cè)量?jī)x表。儀表廠家一般
收稿日期：2010-09—28
第一作者：沈丁洋
(1982一)，熱能工程
專業(yè)，碩士，2008年
8月工作至今，從事
鍋爐維修工作。
對(duì)自己生產(chǎn)的儀表使用范圍要求都有明確的說明，
用戶根據(jù)自己的需求選擇合適的儀表，不可超越儀
表的適用范圍，否則就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的測(cè)量數(shù)據(jù)。
雖然儀表安裝說明書上都有安裝要求，但是實(shí)
際工作中，儀表位置的選擇最容易出現(xiàn)問題。除了
滿足儀表安裝要求外，還有其它諸多因素要考慮，最
重要的是測(cè)量點(diǎn)的選擇。例如，溫度表、壓力表安裝
點(diǎn)應(yīng)是流體流動(dòng)的中軸線上，不應(yīng)偏離流體的流線。
圖1中，左端溫度計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)始終會(huì)滯后于實(shí)際溫
度，在鍋爐試運(yùn)行期間升溫(降溫)過程中，左端溫
度低于(高于)主蒸汽管道蒸汽溫度最高近100℃。
主要是由于過熱器出口集箱左端蒸汽流動(dòng)性弱，形
成一個(gè)死角，傳熱速率較慢，所以溫度計(jì)測(cè)量位置的
蒸汽參數(shù)不能真實(shí)反映出實(shí)際的蒸汽溫度，這對(duì)于
鍋爐控制是極為不利的。
圖1 過熱器出口集箱示意圖
又如，爐膛內(nèi)部各溫度壓力測(cè)量點(diǎn)的選擇，要充
分考慮到內(nèi)部煙氣流動(dòng)情況、周邊檢修孑L鎘風(fēng)等對(duì)
儀表測(cè)量有影響的因素，才能讓儀表真實(shí)反映出煙
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工業(yè)鍋爐 2010年第6期(總第124期)
氣參數(shù)。若檢修孑L漏風(fēng)，或者測(cè)量點(diǎn)過分接近省煤
器管狀結(jié)構(gòu)，都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。例如，某
鍋爐省煤器處測(cè)量的煙氣溫度竟低于空氣預(yù)熱器出
口的煙氣溫度，煙氣壓力遞減規(guī)律與常規(guī)不相符。
因此，實(shí)際工作中，儀表安裝使用除了要滿足說
明書規(guī)定的要求外，還應(yīng)考慮到現(xiàn)場(chǎng)因素。另外，還
應(yīng)加強(qiáng)對(duì)儀表的維護(hù)工作，保證儀表在有效使用期
內(nèi)，儀表結(jié)構(gòu)完整等。
2 燃燒節(jié)能
2．1 合理的爐拱布置
爐拱的主要作用是促使?fàn)t膛內(nèi)氣體的混合，合
理組織爐內(nèi)的熱輻射和熱煙氣流動(dòng)。若爐拱設(shè)計(jì)得
當(dāng)，可使?fàn)t前燃料著火迅速，爐后燃料燃燒充分，從
而有效提高燃料的燃燒效率，降低機(jī)械未完全燃燒
熱損失Q ，提高鍋爐熱效率。設(shè)計(jì)改造爐拱時(shí)，應(yīng)
充分考慮到實(shí)際運(yùn)行所燃燒的煤質(zhì)狀況以及運(yùn)行負(fù)
荷變化等因素。
2．2 合理的供風(fēng)配比
煤炭在爐排上依次發(fā)生著火、燃燒、燃盡各階
段，燃燒是沿著爐排長(zhǎng)度方向分階段、分區(qū)進(jìn)行的，
如圖2所示，所以應(yīng)根據(jù)各分區(qū)燃燒情況，采取分段
供風(fēng)，合理分配供風(fēng)量。如爐排中間燃燒區(qū)應(yīng)加大
供風(fēng)量，而爐排前端和后端適度減少供風(fēng)量。合理
的供風(fēng)配比可以有效減小過量空氣系數(shù)，降低排煙
熱損失Q ，而Q 在總的熱損失中比重最大。據(jù)統(tǒng)
計(jì)，過量空氣系數(shù)每增加0．15，而p 就增加一個(gè)百
分點(diǎn) 。
圖2 爐拱結(jié)構(gòu)及分段供風(fēng)不意圖
各分段供風(fēng)量的比例關(guān)系，需要根據(jù)煤質(zhì)好壞、
爐排上煤層厚度、煙氣含氧量、CO含量、負(fù)荷大小等
確定，所以不同負(fù)荷和不同燃燒情況下的供風(fēng)配比
需要長(zhǎng)時(shí)間實(shí)際操作進(jìn)行總結(jié)，形成一整套數(shù)據(jù)，并
最終用于指導(dǎo)操作，提高鍋爐燃燒效率。
3 運(yùn)行節(jié)能
3．1 優(yōu)化合理的鍋爐操作
一般，對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)(如煙草行業(yè))都有自身的
生產(chǎn)任務(wù)特性，即：對(duì)于全年生產(chǎn)來說，負(fù)荷具有一
定規(guī)律可循，而在較短時(shí)間內(nèi)，負(fù)荷又是波動(dòng)。例
如，對(duì)于某地區(qū)的煙草企業(yè)，6～9月生產(chǎn)任務(wù)相對(duì)
較輕，而對(duì)于每個(gè)月，一般情況下月初生產(chǎn)任務(wù)較
重、而月尾生產(chǎn)任務(wù)相對(duì)較輕。鍋爐負(fù)荷應(yīng)隨著企
業(yè)生產(chǎn)任務(wù)變化采取相應(yīng)對(duì)策，把握總的趨勢(shì)，作出
相應(yīng)操作調(diào)整。例如，多臺(tái)鍋爐供汽，負(fù)荷減少時(shí)，
應(yīng)適時(shí)減少鍋爐運(yùn)行臺(tái)數(shù)，以保證鍋爐維持在高負(fù)
荷運(yùn)行。對(duì)于停爐保溫情況，企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身生產(chǎn)
任務(wù)情況，合理安排生產(chǎn)任務(wù)，盡量將生產(chǎn)任務(wù)集
中，考慮停爐保溫和鍋爐點(diǎn)火的能耗情況，避免長(zhǎng)時(shí)
間的停爐保溫，而應(yīng)讓鍋爐進(jìn)人停爐保養(yǎng)狀態(tài)。
鏈條爐排鍋爐DCS系統(tǒng)一般采用三沖量(鍋筒
水位、給水流量和蒸汽流量)給水控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)
控制，但是自動(dòng)控制系統(tǒng)是主要基于鍋爐常規(guī)運(yùn)行狀
態(tài)的，而在工況變動(dòng)情況下，鍋爐熱效率并不一定能
夠得到保證。例如，當(dāng)負(fù)荷急劇變化時(shí)，控制系統(tǒng)不
能夠準(zhǔn)確確定給煤層的厚度、爐排速度、供風(fēng)配比，給
水量大小、爐膛負(fù)壓等，而在鍋爐出現(xiàn)假水位時(shí)，系統(tǒng)
更是無法作出準(zhǔn)確響應(yīng)。因此鍋爐合理優(yōu)化運(yùn)行，始
終需要司爐工的準(zhǔn)確操作。鍋爐對(duì)應(yīng)某一負(fù)荷區(qū)間
都有一個(gè)較為合理的運(yùn)行參數(shù)，司爐工應(yīng)抓住負(fù)荷變
化規(guī)律，采用優(yōu)化燃燒控制，可以有效提高鏈條爐排
鍋爐熱效率。某廠對(duì)自己四個(gè)司爐工段進(jìn)行鍋爐熱
效率測(cè)定，同一臺(tái)鍋爐，不同工段在特定時(shí)問段內(nèi)熱
效率不盡相同，如圖3所示，所以不同司爐工段之間
還應(yīng)加強(qiáng)交流學(xué)習(xí)，縮短操作水平差距。
8O·5
8O
喜79·5
。
78·5
78
一- ?E段 52／I2段 三一段 四¨I 段
圖3 某廠35 Ch鏈條爐排鍋爐四個(gè)司爐工段熱效率
3．2 減少漏風(fēng)
鍋爐本體漏風(fēng)現(xiàn)象十分普遍，爐膛的漏風(fēng)會(huì)降
低爐膛溫度，對(duì)燃料燃燒影響較大，另外還會(huì)增加排
煙量，增大引風(fēng)機(jī)工作負(fù)荷，增加排煙熱損失 。
所以，工作中應(yīng)嚴(yán)格防止漏風(fēng)情況的發(fā)生。但通常
情況，工作人員容易忽略觀察窗、爐門和檢修口處的
漏風(fēng)，所以平時(shí)應(yīng)注意這些地方的漏風(fēng)情況，不是工
作所需，不要隨便開啟。
3．3 減小受熱面熱阻
鍋爐運(yùn)行一段時(shí)問后，鍋爐受熱管道外表面
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· 節(jié)能與改造· 鏈條爐排鍋爐系統(tǒng)的節(jié)能研究
(如水冷壁、過熱器、對(duì)流管束、省煤器、空氣預(yù)熱器
等)就會(huì)附著一層積灰，管道內(nèi)部形成一層水垢。
一般，灰的熱傳導(dǎo)率為鋼板的0．5％ ，水垢的導(dǎo)熱率
比鋼板小30～50倍；增加灰垢1 mm，熱損失將增加
4％ ～6％ ；增加水垢1 mm，維持同樣鍋爐負(fù)荷就要
浪費(fèi)3％左右的燃料 。所以，應(yīng)根據(jù)鍋爐實(shí)際運(yùn)
行情況，定期對(duì)鍋爐進(jìn)行除灰除垢，并進(jìn)行質(zhì)量檢
查。這不僅有利于提高鍋爐系統(tǒng)節(jié)能效果和運(yùn)行安
全，而且使鍋爐升溫升壓速率快，出力增大。
4 采用節(jié)能設(shè)備
4．1 分層分行給煤裝置
圖4為分層分行給煤裝置示意圖。分層分行給
煤技術(shù)主要是讓燃煤進(jìn)入爐膛時(shí)，煤炭顆粒能夠按
照下大上小逐級(jí)均勻分層排列，使煤炭顆粒之間留
有一定間隙，保證煤層的透氣性，增大燃燒強(qiáng)度，有
效降低化學(xué)未完全燃燒熱損失Q 和機(jī)械未完全燃
燒熱損失Q ，提高鍋爐對(duì)煤種的適應(yīng)性。分層分行
給煤技術(shù)可以有效解決原始煤層密實(shí)導(dǎo)致爐排上出
現(xiàn)火口和燃燒不均勻的現(xiàn)象，避免局部溫度過高而
出現(xiàn)燒毀爐排等故障的發(fā)生_4』。
圖4 分層分行燃燒裝置不恿圖
4．2 蒸汽蓄熱器
企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)所需蒸汽負(fù)荷是變化的，而鍋爐
對(duì)蒸汽負(fù)荷變化的響應(yīng)總會(huì)存在著滯后性，不斷調(diào)
整鍋爐運(yùn)行狀態(tài)不僅增加了司爐工勞動(dòng)強(qiáng)度，還會(huì)
降低鍋爐的熱效率。另外負(fù)荷頻繁變化導(dǎo)致鍋爐蒸
汽壓力的大幅度波動(dòng)，對(duì)于鍋爐安全運(yùn)行來說也是
非常不利的，而蒸汽蓄熱器可以解決這一問題。蒸
汽蓄熱器是利用水的蓄熱能力把熱能儲(chǔ)存起來的一
種裝置，主要功能是當(dāng)蒸汽負(fù)荷高于鍋爐供汽能力
時(shí)釋放蒸汽，當(dāng)蒸汽負(fù)荷低于鍋爐供汽能力時(shí)吸收
蒸汽，起到削峰填谷的作用，有利于穩(wěn)定負(fù)荷，避免
出現(xiàn)水擊現(xiàn)象，有效降低由于蒸汽負(fù)荷頻繁變化給
鍋爐帶來的沖擊，使鍋爐系統(tǒng)處于相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)
運(yùn)行，有利于提高鍋爐效率。所以，對(duì)于鍋爐和用戶
(制冷機(jī)、制絲線等)之間可考慮加裝蒸汽蓄熱器。
圖5為蒸汽蓄熱器示意圖。
破真率器
浮球疏
水閥
圖5 蒸汽蓄熱器不恿I
4．3 水處理系統(tǒng)
鍋爐排污率的大小與給水品質(zhì)息息相關(guān)。給水
的含鹽量和堿度越大，鍋爐的排污率就越高，鏈條爐
排鍋爐的排污率一般為鍋爐容量的3％ ～10％ 。排
污率越大，鍋爐損失的有效利用熱量Q 就越多，同
時(shí)還造成大量水資源的浪費(fèi)。因此，采用較為先進(jìn)
的軟水處理系統(tǒng)十分必要。企業(yè)應(yīng)充分考慮設(shè)備投
資成本、運(yùn)行成本、經(jīng)濟(jì)效益和鍋爐實(shí)際需要，選擇
合適的水處理設(shè)備，對(duì)于35 t／h鏈條爐排鍋爐來
說，可采用軟化脫堿水處理系統(tǒng)。例如，某廠采用軟
化脫堿水處理系統(tǒng)，弱酸陽(yáng)離子交換器將原水中的
堿度降到0．5 mmol／L以下，并除去水中的部分暫時(shí)
硬度，處理后的水進(jìn)入鈉離子交換器處理后，水質(zhì)硬
度降到0．015 mmol／L以下。由于水質(zhì)質(zhì)量的提高，
有效提高鍋水品質(zhì)，降低含鹽量，從而降低了鍋爐的
排污率，使鍋爐的排污率可以控制在3％左右，而之
前只采用鈉離子交換裝置時(shí)，排污率可達(dá)到7％ 。
圖5為軟化脫堿水處理系統(tǒng)示意圖。
一
．
P= ×100％ (1)
l 一 g
式中P——鍋爐排污率，％
．s ?！?給水中的雜質(zhì)含量，mg／kg
。
— — 飽和蒸汽的雜質(zhì)含量，mg／kg
s。 —— 鍋水的雜質(zhì)含量，mg／kg
霸
圖5 軟化脫堿水處理系統(tǒng)示意圖
4．4 變頻器
鍋爐輔機(jī)系統(tǒng)中采用多臺(tái)不同大功率電機(jī)，如
至 、 、r．．．， ，
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24 工業(yè)鍋爐 2010年第6期(總第124期)
鼓、引風(fēng)機(jī)、給水泵和爐排電機(jī)等。由流體力學(xué)理論
可知，風(fēng)機(jī)和泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚(yáng)程(風(fēng)壓)
與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，
轉(zhuǎn)速的改變，對(duì)軸功率的影響很大。而目前，鍋爐上
多采用節(jié)流方式(調(diào)整閥門或擋板)達(dá)到調(diào)節(jié)目的
(爐排電機(jī)采用滑差調(diào)速)，造成大量電能被浪費(fèi)。
采用變頻技術(shù)，就是通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)節(jié)的
目的，可以有效節(jié)約大量電能，大約可節(jié)省30％ ～
40％ 。另外，變頻技術(shù)使電機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正的軟啟
動(dòng)和軟停止，且變頻器提供給電機(jī)無諧波干擾的正
弦電流，有效延長(zhǎng)了電機(jī)的壽命。
4．5 連續(xù)排污設(shè)備
采用手動(dòng)控制連續(xù)排污時(shí)，為保證鍋水含鹽量
在可控范圍，經(jīng)常采取一直開啟方式進(jìn)行連續(xù)排污，
導(dǎo)致排污過量，造成熱量損失和水資源浪費(fèi)。所以，
企業(yè)可考慮加裝連續(xù)排污自動(dòng)控制裝置，縮短排污
時(shí)間，減少排污量。另外，連續(xù)排污排出的飽和鍋水
含有大量熱量，鍋水進(jìn)人連續(xù)排污擴(kuò)容器時(shí)，由于壓
力降低，閃蒸出大量蒸汽，所以連續(xù)排污擴(kuò)容器應(yīng)該
可以回收蒸汽，并且加裝軟水換熱器，用連續(xù)排污水
(上接第20頁(yè))
(2)改變結(jié)構(gòu)后，最大壁溫處的煙氣溫度降低
了125℃左右，一定程度上遏制了腐蝕成分的產(chǎn)生，
并降低了管壁表面積灰粘結(jié)性，減輕了腐蝕成分的
附著。
(3)通過適當(dāng)改善鍋爐結(jié)構(gòu)可以降低管材防腐
蝕等級(jí)，節(jié)約一定成本。另外過熱器受熱面積會(huì)有
所增加，綜合考慮約可節(jié)省成本53萬元。若將進(jìn)入
過熱器煙溫進(jìn)一步降低，則過熱器面積增加幅度較
大，其成本超過了管材節(jié)約的收益。
3 建議
(1)在鍋爐結(jié)構(gòu)改造的基礎(chǔ)上，可以在過熱器
表面進(jìn)行防腐蝕噴涂，延長(zhǎng)過熱器使用壽命，噴涂材
料使用壽命一般滿足一個(gè)大修期即可，這種方法在
我國(guó)勞動(dòng)力成本較低條件下也是較為經(jīng)濟(jì)且有效
的。
(2)垃圾焚燒爐余熱鍋爐過熱器積灰較嚴(yán)重，
可以通過進(jìn)一步改善過熱器結(jié)構(gòu)，如將順列改為錯(cuò)
列、調(diào)整管問距等措施，降低過熱器積灰厚度，從而
強(qiáng)化傳熱并減輕了過熱器積灰腐蝕程度。
的熱量加熱軟水，提高除氧器進(jìn)水溫度，降低除氧蒸
汽的消耗。
5 結(jié)束語(yǔ)
不同企業(yè)的生產(chǎn)任務(wù)、工作環(huán)境、使用設(shè)備都有
所不同，應(yīng)針對(duì)自身具體情況制定詳細(xì)的節(jié)能計(jì)劃，
而且隨著社會(huì)發(fā)展，節(jié)能技術(shù)不斷得到更新和完善，
企業(yè)應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，適時(shí)對(duì)鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)更新，不
斷提高鍋爐系統(tǒng)的節(jié)能效率。隧
參考文獻(xiàn)
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綜上所述，對(duì)垃圾焚燒爐余熱鍋爐進(jìn)行合理改
造，可以減輕鍋爐高溫腐蝕并較好地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。
該結(jié)構(gòu)改善設(shè)計(jì)是針對(duì)國(guó)內(nèi)普遍采用的中溫中壓工
況(4 MPa，400 oC)，對(duì)于溫度>450 qC或更高工況，
則必須對(duì)過熱器選用更高等級(jí)材質(zhì)。因此，應(yīng)根據(jù)
所設(shè)計(jì)鍋爐的不同情況，對(duì)鍋爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的合
理改善，調(diào)節(jié)煙氣、管壁溫度參數(shù)，以使鍋爐安全有
效運(yùn)行，達(dá)到節(jié)約成本的目的。強(qiáng)
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