1、工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)改造專題,主講: 葉偉潔 高級工程師 上海工業(yè)鍋爐研究所,鍋爐系統(tǒng)節(jié)能,鍋爐系統(tǒng)：燃料 鍋爐燃燒放熱 煙氣 排入大氣 （高溫?zé)煔?余熱鍋爐放熱 煙氣 排入大氣） 水 鍋爐吸熱 蒸汽（熱水） 用戶,余熱回收,a. 余熱分類 a) 高溫?zé)煔庥酂?b) 高溫爐渣余熱 c) 高溫產(chǎn)品余熱 d) 可燃廢氣、廢液的余熱 e) 化學(xué)反應(yīng)的余熱 f) 冷卻水余熱 上述a)d) 的余熱，一般用余熱鍋爐回收。 e)f)的余熱，一般可通過熱交換器和冷凝水回收系統(tǒng)回 收,余熱鍋爐,2005年各類余熱鍋爐產(chǎn)量,冷凝式鍋爐或冷凝回收裝置,原理： 降低排煙溫度，使煙氣中的水蒸汽充凝結(jié)，回收了煙氣中的顯熱和水

2、蒸汽的凝結(jié)潛熱。傳統(tǒng)鍋爐中，排煙溫度一般在160250，煙氣中的水蒸汽仍處于過熱狀態(tài)，不可能凝結(jié)成液態(tài)的水而放出汽化潛熱。因此傳統(tǒng)鍋爐熱效率一般只能達(dá)到87%91%。而冷凝式余熱回收鍋爐，它把排煙溫度降低到5070，既回收了煙氣中的顯熱又回收水蒸汽的凝結(jié)潛熱。所以冷凝式鍋爐的效率可以接近100%。,冷凝式鍋爐或冷凝回收裝置,高位熱值Qgr：燃料完全燃燒時釋放出來的全部化學(xué)能，并認(rèn)為煙氣中的水蒸氣已凝結(jié)； 低位熱值Qnet：是扣除燃料所含水分及氫燃燒生成水蒸汽氣化潛熱后的熱量 高位熱值和低位熱值之間的換算： Qnet.ar=Qgr.ar-206Har-3Mar (kJ/kg),冷凝式鍋爐或冷凝回

3、收裝置,適用燃料： 1燃天然氣鍋爐 2燃LPG、城市煤氣鍋爐 天然氣的主要成分是甲烷（CH4）而其他成分也主要是碳?xì)浠衔?，幾乎不含硫分（S）。因此在完全燃燒后所生成煙氣的成分中除氮?dú)猓∟2）及氮氧化物（NOX）外，主要是二氧化碳（CO2）和水蒸汽（H2O）。,冷凝式鍋爐或冷凝回收裝置,天然氣燃燒后產(chǎn)生的煙氣中水蒸汽的含量比其它任何一種燃料的含量高很多。當(dāng)水蒸汽冷凝凝結(jié)后有大量的熱量釋放，也就是釋放汽化潛熱。冷凝式鍋爐正是利用了天然氣的這個特點(diǎn)，它將冷凝凝結(jié)換熱原理應(yīng)用于鍋爐尾部受熱面的換熱，當(dāng)煙氣溫度逐漸降低，達(dá)到相應(yīng)水蒸汽分壓力的飽和溫度的時候，煙氣中的水蒸汽開始冷凝而形成冷凝水。隨著煙氣

4、溫度的繼續(xù)降低，冷凝水量也逐漸增加。通過降低煙氣溫度并使煙氣中的部分水蒸汽達(dá)到冷凝，最大限度的提高鍋爐的換熱效果，提高鍋爐的熱效率。,冷凝式鍋爐或冷凝回收裝置,由于燃油、煤炭中含S較高，它的酸露點(diǎn)高，而且煙氣具有腐蝕性，當(dāng)煙氣溫度低于酸露點(diǎn)時，會對尾部受熱面產(chǎn)生腐蝕，同時，燃油和煤炭的灰分高，灰分粘結(jié)在受熱面管子上，造成受熱面堵塞，影響鍋爐出力。因此對于燃油、燃煤鍋爐不建議用冷凝器，只是加節(jié)能器把煙氣溫度降低至不冷凝為止。,燃用不同燃料鍋爐的經(jīng)濟(jì)分析,從上表可以看到，裝有冷凝換熱裝置的鍋爐，可以有效地降低排煙溫度，熱效率有明顯地提高。通過燃料消耗費(fèi)用和改造費(fèi)用的數(shù)據(jù)所計(jì)算出的收回投資時間來看，

5、鍋爐容量越大，收回成本的時間越短，從中可以看出節(jié)能降耗所帶來的可觀效益。小容量的鍋爐，基本也能在兩年內(nèi)的時間收回成本。,專利： 冷凝換熱式鍋爐由上海工業(yè)鍋爐研究所研制、開發(fā)，屬中國科學(xué)技術(shù)部的冷凝式鍋爐的研制開發(fā)項(xiàng)目。并申請了使用新型發(fā)明專利“自調(diào)節(jié)節(jié)能裝置”（專利號為：200520046808.X），和發(fā)明專利“燃油燃?xì)忮仩t的自調(diào)節(jié)節(jié)能裝置”（專利號為：200510110671.X）,d)蒸汽冷凝水回收 蒸汽冷凝水回收和利用是節(jié)約能源的組成部分。越來越被重視。間接加熱的冷凝水，除了加熱有毒有害物體，回收率要求達(dá)到6080%。 冷凝水回收有開式回收和閉式回收兩種方式。閉式回收就是將管路壓力的飽

6、和水直接回收，也稱高溫冷凝水回收，這種回收方式是蒸汽鍋爐供熱系統(tǒng)中較好的一種節(jié)能方式，避免了氧腐蝕。在此系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備是防汽蝕高溫冷凝水回收泵。它將噴射泵和離心水泵結(jié)合起來，有效地解決了氣蝕問題，克服了一般離心泵只能泵吸75以下過冷水的問題，可以輸送100120的飽和熱水，,高溫冷凝水回收系統(tǒng),介紹酒店冷凝水回收案例,2）蓄熱器,原理 蓄熱器是一種能夠儲存熱能的壓力容器，在蒸汽供熱系統(tǒng)中一般采用變壓式蓄熱器。變壓式蓄熱器又分為儲存直接儲存蒸汽的蓄汽包（或稱干汽包）和儲存高溫?zé)崴男顭崞鳌?蓄熱器的原理是以熱水為介質(zhì)來儲存熱能的壓力容器。在用氣負(fù)荷有波動的情況下，利用蓄熱器充熱和放熱作用，調(diào)節(jié)

7、負(fù)荷需要，保持鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到節(jié)約燃料，提高鍋爐效率的目的。 從熱力學(xué)中可知，在不同壓力下，飽和水的焓值是不同的。高壓飽和水降壓時，焓值也要下降，多余的熱量就會把部分飽和水氣化，放出蒸汽以供使用，在供氣系統(tǒng)中，蓄熱器進(jìn)汽側(cè)與鍋爐相接，出汽側(cè)與用戶相接。當(dāng)用汽量低于鍋爐的額定蒸發(fā)量時，將多余的蒸汽充入蓄熱器內(nèi)的水中，并壓力上升。當(dāng)用汽量大于鍋爐的額定蒸發(fā)量時，蓄熱器的壓力自動下降，釋放出儲存的熱能，以補(bǔ)充用汽不足。將多余的蒸汽充入蓄熱器內(nèi)的水中，并使壓力上升。,工業(yè)鍋爐給煤,分層給煤裝置存在的問題 社會上的分層給煤裝置普遍存在著下列問題： (a) 燒優(yōu)質(zhì)煤如類煙煤時，效果尚好，表現(xiàn)在增負(fù)荷快、

8、爐渣含碳量較低，但是火床燃燒不均衡，有“風(fēng)口”，有“火垅”。高負(fù)荷時爐排尾部有跑紅火現(xiàn)象，使?fàn)t渣含碳量升高。 (b) 燒類煙煤或貧煤等較差的煤種時，有效果或效果不明顯，爐渣的含碳量仍然偏高，有的效果還不如改造前，有的拆掉不用了。 (c) 分層給煤裝置性能差，操作不靈便，故障率高，壽命短，維修量較大。,10t/h鍋爐多功能分層給煤裝置,新一代分層給煤裝置的特點(diǎn),新一代的分層給煤裝置經(jīng)過不斷改進(jìn)已成為完善、成熟的系列產(chǎn)品，不存在上述三方面的問題。改進(jìn)后有以下特點(diǎn)： (a) 根據(jù)煤種設(shè)計(jì)煤顆粒篩分器，該篩分器可調(diào)角度，操作靈活，可以手工振動除去雜物，確保分層給煤質(zhì)量。 (b) 給煤輥上設(shè)有自動封閉機(jī)

9、構(gòu)，動間隙不漏煤，確保分層煤層的質(zhì)量（煤層下面沒有小顆粒煤）。 (c) 給煤輥上設(shè)有自動清除粘結(jié)煤的機(jī)構(gòu)，使其均勻給煤，確保分層煤層上表面平整，煤層厚度等同。 (d) 煤閘起落采取特殊設(shè)計(jì)，操作自如，起落靈便，確保分層煤層的指令厚度和上表面平整，并有厚度指示計(jì)。 (e) 有側(cè)密封保護(hù)機(jī)構(gòu)，調(diào)整爐排兩側(cè)煤層的形狀，保護(hù)側(cè)密封構(gòu)件，減免燒毀。,新一代分層給煤裝置的特點(diǎn),(f) 裝置后板上裝有水冷卻構(gòu)件，防止前爐拱萬一燒毀時后板變形或燒毀。 (g) 裝置上有設(shè)計(jì)完善的過載保護(hù)器（可調(diào)整），動作時不影響裝置和爐子運(yùn)行。 (h) 裝置上有自動報(bào)警器，當(dāng)有煤矸石、木頭、磚等異物卡住時，自動報(bào)警，一分鐘內(nèi)清

10、除故障。 (i) 裝置上有多種門、孔，便于觀察內(nèi)部情況和方便檢修。 (j) 裝置結(jié)構(gòu)合理，部件強(qiáng)度高，給煤輥采用厚壁大直徑無縫鋼管，采用雙列調(diào)心軸承，并有密封構(gòu)件，運(yùn)行安全可靠，裝置造型美觀與眾不同。 除此之外，還有單爐電子式煤耗計(jì)配套，顯示和記錄煤層厚度、用煤量的瞬時值和累計(jì)值。,鍋爐輸配系統(tǒng)、輔機(jī)節(jié)能改造,（1）鍋爐輸配系統(tǒng)改造 (a) 采用下圖所示煤倉自動均勻布煤機(jī)械，使煤倉（斗）內(nèi)的大小煤塊均勻分布。 (b) 改造落煤管，使其均勻下煤、不堵煤。 (c) 采用多功能均勻分層給煤裝置。,煤倉自動均勻布煤機(jī),（2）輔機(jī)節(jié)能改造 i)鼓、引風(fēng)機(jī)，爐排的轉(zhuǎn)速箱采用變頻電機(jī)。 ii)用好排污擴(kuò)容器

11、；,流化床鍋爐的特點(diǎn),自六十年代初，第一臺FBC鍋爐在美國投運(yùn)以來，F(xiàn)BC技術(shù)發(fā)展很快，鍋爐出力900t/h配250MW機(jī)組。上世紀(jì)70年代美國F-W公司開始研發(fā)CFB鍋爐，經(jīng)過對75TH級的逐步改進(jìn)和完善后升級至220TH以上。我國最大CFBC機(jī)組300兆瓦循環(huán)流化床示范電站鍋爐1000t/h在四川內(nèi)江白馬電廠投入運(yùn)營。 流化床燃燒分鼓泡床流化床(FBC)和循環(huán)流化床（CFB）。循環(huán)流化床（CFB）又分為低倍率循環(huán)床，循環(huán)床和增壓循環(huán)床（PCFB）。,流化床種類及參數(shù)表,FBC鼓泡流化床（fluidized bed combustion）,CFBC循環(huán)流化床circulating fluid

12、ized bed combustion,流化床燃燒方式的特點(diǎn),1清潔燃燒： 脫硫率可達(dá)8095，N0 x排放可減少50； 2燃料適應(yīng)性強(qiáng)，特別適合中，低硫煤； 3燃燒效率高，可達(dá)9599； 4負(fù)荷適應(yīng)性好；負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍30100，調(diào)節(jié)速度510min； 5PFBC還有運(yùn)行自適應(yīng)能力強(qiáng)、電站效率高、占地少、節(jié)水等優(yōu)點(diǎn)。 因?yàn)榱骰彩堑蜏厝紵?50左右），此溫度最有利于脫硫而最不利于產(chǎn)生氮氧化物，是減少有害氣體污染最有效的燃燒技術(shù)之一，因而稱為清潔燃燒。,流化床燃燒技術(shù)與別的固體燃料燃燒技術(shù)的機(jī)理不同：一般固體燃料燃燒是先析出揮發(fā)分，揮發(fā)分著火后再引燃固體燃料。流化床燃燒是床料在流化狀態(tài)下依靠強(qiáng)

13、烈的傳質(zhì)和傳熱，直接使燃料著火燃燒，因而燃料適應(yīng)性很廣。它能燃燒許多別的燃燒技術(shù)無法燃燒的低揮發(fā)分的劣質(zhì)燃料。,循環(huán)流化床因物料反復(fù)循環(huán)降低了灰渣和飛灰的含碳量，燃燒效率大大提高。它的飛灰份額只有5560%（煤粉爐的飛灰份額85 90%）。,循環(huán)流化床用于一般工業(yè)鍋爐的 局限性,對于一般工業(yè)鍋爐，因其容量較小，要達(dá)到循環(huán)流化床燃燒必需的燃燒空間和合理布置布風(fēng)裝置，鍋爐體積會過于龐大； 燃燒效率比應(yīng)該達(dá)到的燃燒效率低得多； 除塵和鼓風(fēng)機(jī)耗電量大大高于層燃爐，飛灰份額高，（層燃爐的飛灰份額約15%）； 4. 初投資高，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。,水煤漿技術(shù),現(xiàn)狀： 截止2005年底全國生產(chǎn)水煤漿生產(chǎn)總規(guī)模突

14、破1000萬噸，實(shí)際使用量超過500萬噸，年產(chǎn)100萬噸的制漿廠 已超過5家。 各種噸位的水煤漿鍋爐（2670t/h）相繼投運(yùn)成功。在國內(nèi)已有20余臺電站燃油鍋爐（經(jīng)改造）、300余臺工業(yè)鍋爐及數(shù)百臺工業(yè)窯爐長期、連續(xù)、穩(wěn)定燃用水煤漿。水煤漿燃料在電力、石油、化工、冶金、建材、輕工等行業(yè)中普遍應(yīng)用。根據(jù)國家水煤漿工程技術(shù)研究中心的調(diào)查研究，國內(nèi)水煤漿應(yīng)用市場正由改造向新建轉(zhuǎn)移，其中中小型工業(yè)鍋爐和窯爐成為主要方向。 水煤漿技術(shù)在20世紀(jì)70年代全球范圍內(nèi)的石油危機(jī)中發(fā)展起來，目的是改造國外普遍使用的燃油電廠，應(yīng)對石油危機(jī)。80年代我國有關(guān)科研人員也開始對水煤漿燃燒技術(shù)進(jìn)行研究。,水煤漿的技術(shù)條

15、件和測定方法 （GB/T18855-2002）,水煤漿廠分類,水煤漿生產(chǎn)廠分為礦山水煤漿廠、用戶水煤漿廠、集中型水煤漿廠 礦山水煤漿廠水煤漿就地利用，減少了運(yùn)輸量，有利于集中處理污染問題。 用戶水煤漿廠為大型動力和發(fā)電鍋爐而建，便于管理。 集中型水煤漿廠即不靠近煤礦也不靠近用戶，受運(yùn)輸半徑、生產(chǎn)與需求匹配、管理體制矛盾等因數(shù)制約。,水煤漿特點(diǎn),外觀象重油，可以象油一樣通過管道泵送運(yùn)輸、裝卸、 用罐儲存，可通過閥門控制流量； 可以象重油一樣用壓縮空氣或蒸汽進(jìn)行霧化后燃燒，著火，燃燒穩(wěn)定，保留了煤粉 的燃燒特性，負(fù)荷變動適應(yīng)性強(qiáng)。但啟動時間比煤粉爐長。 水煤漿約含32%水分，在常溫全封閉狀態(tài)下輸送

16、不會爆炸、自燃，減少了儲存運(yùn)輸?shù)姆阑鹨螅?沒有煤炭在貯運(yùn)過程中的物料損失（3%），沒有煤場、輸煤、制粉及干燥系統(tǒng)。環(huán)境衛(wèi)生、噪音與燃油機(jī)組相識。 貯存，運(yùn)輸粉塵污染小。,水煤漿的不足,燃料系統(tǒng)復(fù)雜； 水煤漿燃燒器不成熟；燒嘴、泵、閥等壽命較短。 著火困難，燃燒速率慢，水煤漿霧化顆粒沒有燃盡便帶出爐膛，造成燃燒效率低。 提高爐膛容積熱負(fù)荷后，鍋爐容易結(jié)焦。 每10噸水煤漿浪費(fèi)3噸水，浪費(fèi)水資源。 制漿過程中產(chǎn)生污染。 燃燒自身的能耗、燃料運(yùn)輸能耗（增加附加水的運(yùn)輸）增加。 煙塵原始排放量約為層燃爐的4倍。,新型拋煤機(jī)鍋爐（帶回燃式拋煤機(jī)鍋爐）,拋煤機(jī)鍋爐采用半懸浮燃燒方式，介于層燃和室燃之間，

17、燃燒性能好，一般效率可達(dá)80%以上。但許多微細(xì)末隨煙氣排出爐外，普遍存在排煙中煙塵大、碳黑多，達(dá)不到環(huán)保與節(jié)能要求，為解決這個問題，開發(fā)出拋煤機(jī)鍋爐強(qiáng)化燃燒飛灰回燃技術(shù)，既可以消煙除塵又能提高鍋爐效率。 新型拋煤機(jī)鍋爐在爐內(nèi)用強(qiáng)化燃燒拱將爐膛分成燃燒室和燃盡室，拱作用是提高爐膛燃燒溫度，捕捉部分飛灰粒子，使之在爐排上繼續(xù)燃燒；增加爐內(nèi)燃燒擾動；提高燃燒溫度燃燒效率。同時爐外設(shè)置一個回燃分離器，分離器下部置有回料裝置，分離器的作用是將未燃盡的含碳飛灰分離出來，再從爐后送入爐排上燃燒。提高燃燒效率，從而降低飛灰含碳量和飛灰排放濃度。,新型拋煤機(jī)鍋爐（帶回燃式拋煤機(jī)鍋爐）,帶回燃式拋煤機(jī)鍋爐將鏈條爐

18、拱的強(qiáng)化燃燒技術(shù)和循環(huán)流化床的循環(huán)燃燒技術(shù)集成，使鍋爐具有啟動速度快，符合調(diào)節(jié)比大，煤種適應(yīng)性強(qiáng)，鍋爐效率高等優(yōu)點(diǎn)，徹底解決了拋煤機(jī)鍋爐冒黑煙的問題。 帶回燃式拋煤機(jī)鍋爐具有高效率和低污染的特點(diǎn)，可以廣泛用于現(xiàn)役拋煤機(jī)鍋爐改造和新型工業(yè)鍋爐定型產(chǎn)品。特別適用層燃工業(yè)鍋爐的改造。鍋爐容量在1065t/h。,新型拋煤機(jī)鍋爐的特點(diǎn)：,煤種適應(yīng)性較廣，可以燒高水分的褐煤、和低揮發(fā)份的無煙煤，大大超過一般的鏈條爐。對煤的顆粒度要求不高，燃用原煤。煤塊在爐排上燃燒，煤末在空間燃燒。 未燃盡的含碳飛灰經(jīng)分離器分離后，大于40m的含碳顆?；氐綘t排上重新燃燒，故鍋爐的飛灰含碳量和飛灰排放濃度大大下降，鍋爐的效率

19、提高。 負(fù)荷適應(yīng)性好，調(diào)節(jié)靈敏。,工業(yè)鍋爐節(jié)能維護(hù)與保養(yǎng),1工業(yè)鍋爐系統(tǒng)的節(jié)能維護(hù) 提高鍋爐的效率，減少各項(xiàng)熱損失 =100- q2- q3 q4- q5- q6 %,工業(yè)鍋爐系統(tǒng)的節(jié)能維護(hù)與保養(yǎng),減少鍋爐排煙損失q2 ： 降低化學(xué)不完全燃燒損失q3 降低機(jī)械不完全燃燒損失q4 降低散熱損失q5 降低灰渣熱物理損失q6 鍋爐系統(tǒng)的維護(hù),減少鍋爐排煙損失q2,降低排煙溫度 在鍋爐受熱面確定的情況下，要降低排煙熱損失，只有增加受熱面的利用率。 i）經(jīng)常吹灰，省煤器經(jīng)常捅灰。保證受熱面干凈。 ii）防止?fàn)t內(nèi)結(jié)垢。,減少鍋爐排煙損失q2,減少鍋爐排煙損失q2,降低過量空氣系數(shù) i）爐排、側(cè)密封完整；

20、ii）各風(fēng)室的調(diào)風(fēng)門調(diào)節(jié)自如； iii）看火門、撥火門、爐排檢查門（月亮門）關(guān)閉，保證不漏風(fēng)。 iv）爐墻完好。,漏風(fēng)降低后的經(jīng)濟(jì)效益,有的鍋爐漏風(fēng)較嚴(yán)重，尾部煙氣中O211,2.1，當(dāng)氧量O2下降到8時，1.62，降低0.5， 排煙熱損失q2就下降2.5%，效率因此上升2.5%。以10t/h鍋爐舉例，燃5000kcal/kg的三類煙煤，效率上升2.5%，每小時燃煤量節(jié)約52 kg。按每天滿負(fù)荷運(yùn)行10小時計(jì)，一天可節(jié)煤520 kg，一年（300工作日）節(jié)煤156噸，每噸煤按600元計(jì)算，一年可節(jié)約燃料費(fèi)9.36萬元。,降低機(jī)械不完全燃燒損失q4,i) 爐排片不缺損； ii) 側(cè)密封完整 ii

21、i) 放灰門要能關(guān)緊。 iv) 爐篩完好； v）定期校驗(yàn)煤閘門的平整度，并與標(biāo)尺基本相符。,鍋爐系統(tǒng)的維護(hù),（a）管道保溫完好，閥門也要有完整的保溫 （b）連續(xù)排污擴(kuò)容器使用正常，二次蒸汽接至除氧器。 （c）除氧器排氣閥的正常，排出水中的氧氣等，而不能有蒸汽泄漏。 （d）保證水處理出口的軟水達(dá)到GB1576工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。不然，容易在鍋內(nèi)形成水垢，非但影響熱的傳遞，而且會產(chǎn)生爆管，帶來安全隱患。,鍋爐效率上升15%情況下的經(jīng)濟(jì)分析,如果鍋爐運(yùn)行效率能從65提高到80，可節(jié)約燃煤18.75 %, 以10t/h鍋爐舉例,燃5000kcal/kg的三類煙煤，65時，燃煤量為1723 kg/h，80時，燃煤量為1400 kg/h，每小時節(jié)煤323 kg/h。按每天滿負(fù)荷運(yùn)行10小時計(jì)，一天可節(jié)煤3.23噸/天，一年（300工作日）節(jié)煤969噸，每噸煤按600元計(jì)算，一年可節(jié)約燃料費(fèi)58.15萬元。,鏈條爐排鍋爐用煤技術(shù)條件GB18342-2001,煤炭實(shí)際供應(yīng)情況,煤炭供應(yīng)根本不能達(dá)到 GB18342-2001標(biāo)準(zhǔn)。 小于3mm的占60%，大于10mm塊煤一般為15%30% 煤的黏