李纹纹
江苏金鼎节能技术股份有限公司 江苏 徐州 221000
摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，工业发展十分迅速，工业锅炉已成为我国各大生产、制造领域的重要动力来源，提高锅炉使用效率是当前我国建设资源节约型、环境友好型社会的重要举措，采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉将是工业锅炉发展的趋势。介绍了我国工业锅炉使用现状，对锅炉使用中存在的节能问题进行了分析，提出了相应的节能措施。
关键词：工业锅炉；节能；低排放；
引言
在中国，工业锅炉在生产生活等各个方面发挥着非常重要的作用，但受自身性能、供热原料和工作人员能力等因素的影响，很多工业锅炉存在热效率低下、能耗浪费严重、排放超标的问题，不利于国民经济的健康发展。在国家大力提倡节能减排战略的今天，全面认识工业锅炉供热中存在的不足，并采取适当的节能措施尤为重要。
1锅炉使用过程中存在的问题
1.1能耗大户，热效率低
2015年我国锅炉耗煤量约24.8亿吨标煤，其中工业锅炉年耗煤量达7.2亿吨标煤。约占我国能源消费总量的20%【1】。工业锅炉运行效率与国际先进水平相差10%～15%。
1.2污染严重，大气污染物排放标准不达标
随国家排污标准越来越严格，我国大多数锅炉不能满足排污标准，关键原因在于老一代锅炉不能满足节能环保的要求，燃煤工业锅炉由于普遍缺少可靠的环保设施，污染排放强度较大，是重要污染源，燃烧技术水平亟待提高。
2节能分析
2.1节能设备-冷凝式燃油（气）锅炉
近年来，锅炉的“煤改气”工程已经普及全国各地，燃料洁净，较少有害物质的排放，降低排烟温度提高热效率。天然气的成份中99%为甲烷（CH4），含有大量的氢（H），燃烧后的烟气中含有大量的水蒸汽，经理论计算，烟气中的水蒸汽所占份额为18%左右；燃柴油锅炉燃烧后的烟气中，水蒸汽所占的份额为12%左右；若将水蒸汽冷凝成水，回收其中的汽化潜热，热量回收的潜力非常大。回收的方法是为锅炉加装冷凝器，实现将传统锅炉直接转换为冷凝式锅炉。通常锅炉的效率是按照低热值来计算的，当一个传统锅炉标定的热效率是90%时，这个效率对应的是低热值。冷凝锅炉也是按照低热值来计算它的热效率，则它的初始热效率达到95~96%，加上冷凝释放产生的大约5%的潜热（在水蒸汽汽化潜热被充分利用40~50%的情况下），冷凝锅炉可将锅炉的热效率提高至大于100%，大大提高锅炉热效率。
2.2排烟热损失q2
燃气锅炉最主要的损失是排烟热损失q2，它取决于排烟温度和排烟量。排烟温度对锅炉热效率影响很大，根据经验数据排烟温度每升高10～15度，热效率降低1%左右。对于一定的燃料（天然气），排烟量取决于过量空气系数的大小。排烟处的氧含量决定过量空气系数的大小，过量空气系数的大小与锅炉排烟热损失成正比关系，直接影响锅炉热效率的高低，根据最近几年测试数据，在用燃气锅炉平均过量空气系数1.5左右，如果能调整到1.2，则锅炉效率可提高2%。实际运行中，过量空气系数实质上是反映燃料和空气配合的一项数值，是衡量锅炉燃烧配风的尺度。过量空气系数过大，表示炉内供风过多，不仅降低炉温，恶化燃烧，而且使烟气量增加，从而引起锅炉排烟热损失增加，锅炉效率降低，同时也使风机的电耗增加。过量空气系数太小又不能保证燃料的充分燃烧，造成q3增大。过量空气系数对锅炉的燃烧和经济运行有很大的影响，一般锅炉房不配备烟气分析仪器，管理人员及司炉工又不懂燃烧器调试，建议每隔一段时间约请专业厂家调试，根据锅炉运行负荷确定一个经济合理的配风比，控制在1.10左右最好，并形成记录，便于对比。两年一次的在用锅炉能效测试是一种有效的督促手段。
2.3降低NOX排放
随着我国的环保压力越来越大，各大城市纷纷对标北京市，提高排放标准至30～50mg/m3(标态)的限定值【2】。
2.3.1影响氮氧化物生产的因素有
⑴NOx的生成与炉膛温度有关（图一）
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图一NOx的生成与温度变化
0-900℃几乎不产生NOx，900℃以上开始生成NOx,此时NOx产出速度随温度变化不大，1370℃NOx产出速度随温度增加急剧上升。
在热力型NOx机理中，温度是支配NOx生产的关键性变量，当温度低于1500℃时，热力型NOx生成的量很少；高于1500℃时，温度每升高100℃，反应速度将增大6-7倍【3】。
⑵ NOx生成与氧气浓度有关。氧气浓度越高，NOx生成量就越多。提高助燃空气压力、温度和氧气浓度会强化燃烧，可提高炉膛温度，但污染物排放量NOx会随之增多。
2.3.2低氮燃烧技术
目前，低氮燃烧技术主要包括：分级燃烧、无焰火燃烧、旋流燃烧、烟气再循环等。其中：“低氮燃烧+炉外烟气再循环”的技术，因减排效果好和成本低被广泛采用。
增加烟气再循环，即FGR可实现超低氮排放，NOx≤30mg/Nm3。将锅炉20%烟气通过管道接入燃烧机，进入炉膛参与燃烧（如图二）。
（1）降低燃烧温度；
（2）降低氧气的浓度；
（3）降低空气量以降低氮浓度；
（4）缩短在高温区的停留时间
图二 冷凝式锅炉烟气再循环装置
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2.4定期调试锅炉燃烧器
锅炉在使用过程中，负荷会不断变化，而锅炉燃烧器也要随着维持在最佳状态，依据锅炉负荷调整好最佳的进风量，使锅炉燃烧更加充分、完全。
结语
我国是一个能源大国，在使用能源、发展生产的同时，要节约能源，提高能源利用率，锅炉节能工作意义重大，我们要不断提高锅炉节能意识，在锅炉使用过程中，不断优化锅炉运行，这将使我国的能源起到巨大的经济效益和环境效益。
参考文献
[1］中华人民共和国国籍统计局.中国统计年鉴，2007～2016.
［2］中华人民共和国国家质量技术监督检验检疫总局.锅炉节能技术监督管理规程：TSGG0002—2010［S］.2010-08-31.
[3]宋少鹏.基于烟气再循环的工业锅炉天然气低氮燃烧研究【D】.北京：清华大学；2016.