工业行业常用节能技术(一)剖析

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1、工业行业常用节能技术 白 磊 总工程师 南阳市节能监察中心 Tel: 13937750639 E-mail: bailei2008 南阳节能信息网 2016年 4月 武 汉 工业行业常用节能技术 工业行业主要能源消费种类及耗能设备 以煤炭为主的固体化石燃料 主要能耗设备为各种电站锅炉、工业锅炉、工业窑炉等，各类加热设备 以天然气、各种煤气、沼气等为主的气体燃料 主要能耗设备为各类加热炉、燃气轮机、工业窑炉等 以蒸汽为主的的二次能源 各种蒸汽加热设备、干燥设备等 以电力为主的二次能源 主要能耗设备为各类电热设备、电解设备、风机、水泵、压缩机 、制冷机组、输送设备、粉碎设备等 工业行业常用节能技术

2、 2、工业锅炉的主要节能技术及应用 锅炉是一种将燃料燃烧，使其中的化学能转化为热能，并将此热 能传递给水，使水变为具有一定压力和温度的蒸汽或热水的设备。 （1）燃气（油）工业锅炉 采用的主要节能技术有： 改善燃烧状况、加强保温、减少排烟热损失等。 改善燃烧 改善燃烧节能技术包括高效燃烧器、燃料添加剂、合理调节送 风量、采用二次回风系统等。此类技术是使炉子燃烧过程更加完全 、充分、并且尽量减少过剩空气。 工业行业常用节能技术 A、高效能燃烧器 常用燃烧器有自然引风式扩散燃烧器、鼓 风式燃烧器、大气式燃烧器、无焰式燃烧器等 ，不同燃烧器的特点和应用范围不同。 工业行业常用节能技术 l自然引风式扩散

3、燃烧器 自然引风式扩散燃烧器燃烧稳定，不回火、运行可靠、结构 简单，制造方便，操作简单，容易点火，可应用于低压燃气、 燃气压力为200400kPa或更低时，仍能正常工作，但此种燃 烧器燃烧热强度低，火焰长，需要较大的燃烧室，容易产生不 完全燃烧，为使燃烧完全，必须提供较多的过剩空气；由于过 剩空气系数较大，因而燃烧温度低。该燃烧器适合于温度要求 不高，但要求温度均匀，火焰稳定的场合。 工业行业常用节能技术 l鼓风式燃烧器 鼓风式燃烧器具有较大的调节比，可以预热空气或预 热燃气，预热温度甚至可以接近燃气的着火温度。实现煤 粉一燃气、油一燃气联合燃烧，这种燃烧器是目前工业锅 炉应用最广的燃烧器。

4、其缺点一是因鼓风需增加电耗，二是不具备燃气与空 气成比例变化的自动调节特性。 工业行业常用节能技术 l 大气式燃烧器 按照燃烧前部分预混助燃空气方法设计的燃烧器。由喷嘴、 引封管和燃烧器头部组成。一次空气系数为0.450.75。一定压力 的微气从喷嘴喷出，依靠引射作用将一次空气吸入引射管，燃气和 空气混合均匀后经排列在燃烧头部的火孔喷出燃烧，形成本生火焰 。常用在中小型锅炉及某些工业加热炉中。 优点：比自然引风式扩散燃烧器火焰短、火力强、燃烧温度 高，可以燃烧不同性质的燃气；燃烧比较充分，燃烧效率比较高。 工业行业常用节能技术 l无焰式燃烧器 无焰式燃烧器燃烧完全，过剩空气系数小，=1.05

5、1.1，适宜燃烧成分稳定的低热值燃气，由于不需鼓风，因而 节省电能及鼓风设备。常用于工业加热炉上。 工业行业常用节能技术 B、燃料添加剂 在燃料中加入添加剂，可起到助燃作用。是一种新型的 节能燃烧技术。它是在不改变锅炉设备现况下，促进锅炉燃 烧、提高热效率、减少环境污染的有效措施。一般可使锅炉 的热效率提高2%左右。 工业行业常用节能技术 C、合理配风 燃料在锅炉内燃烧，不同个锅炉燃烧的过程不 同，情况也不同。合理的配风有助于燃料的充分燃 烧，减少排烟热损失。配风的合理性可通过烟气中 的含氧量来判断。 工业行业常用节能技术 加强保温 加强锅炉保温主要是新型高效保温材料，提高炉体保温 效果，减少

6、散热损失。 新型高效保温材料主要有：硅酸盐复合保温材料、有机 泡沫保温材料等。 工业行业常用节能技术 减少排烟损失 l减少炉膛空气过剩系数和堵塞烟道的漏风量，以降低 排烟温度。一般排烟温度每提高10C时排烟热损失约增加1 。空气过剩系数控制可按国标工业锅炉经济运行执 行。 l增加或选择合适的空气预热器、余热锅炉等有效的节 能设备 。 （2）燃煤工业锅炉主要节能技术 链条锅炉节能技术改造 链条炉为层燃炉，历史悠久，技术成熟，操作容易，负荷调 节范围大，压火、升炉快，已被广泛使用。据统计，小于 35t/h的工业和生活锅炉中，链条炉占70%以上。但是，当 设计燃料与使用燃料不一致时，或燃煤质量变化时

7、，链条 炉往往出力不足，热效率低。 工业行业常用节能技术 现状 老式锅炉炉拱通常按选定煤种设计， 常采用抛物面前拱和水平后拱的结构。如 图1，对不同煤种适应性差。这样的炉拱结 构，往往在后拱区温度偏低，着火难的劣 质煤或雨淋湿煤因火焰燃程短而难以燃净 ，因而导致锅炉燃烧不良、效率不高、出 力不足等现象。 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能技术改造主要有： l宽煤种节能炉拱和自动分层给煤燃烧技术 宽煤种节能炉拱节能机理 该技术是运用前拱辐射传热理论，把前后 拱设计成有利于引导炉内高温烟气流向的人字形 节能炉拱(见图2)。人字形前拱保证了火焰顺利向 上流出拱区，并把热量有效地辐射到新煤

8、上，提 高煤的烘干和着火能力。压低的前拱，又可以避 免火焰灼烧煤闸门和煤斗的情况出现。具有一定 反倾度的人字形后拱，可以保持后拱区足够的炉 温，让火焰燃程延长，便于煤炭残渣燃尽。同时 又能引导后部高温烟气流向前拱区，提高前拱区 温度，有利于劣质煤和雨雪淋湿煤的着火燃烧。 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能改造技术主要有： l宽煤种节能炉拱和自动分层给煤燃烧技术 自动分层燃烧技术的节能机理 自动分层燃烧技术，主要适用于采用闸板式给煤方式的正转链条炉的燃煤锅 炉。是利用播煤辊和筛分器相结合，使进入锅炉的原煤达到分层和改善煤层均匀 度及通风率的目的。当煤从煤仓下来，进入到播煤辊上，经双辊

9、转动，将煤播到 筛分器上，筛分器的分层作用和落煤的重力作用，使进入炉排上的煤层疏松，并 按颗粒大小，上下有序排列为二层或多层均匀分布，在炉排上形成下大上小的疏 松煤层。这就避免了因煤层密实、粒径无序掺混而带来的很多缺点。 分层的目的， 使煤层疏松，煤层阻力小，空气与煤混合好，减少了通风阻力 ，增加了通风面积和通风量，并使煤层均匀，有效地避免了炉排上出现火口和燃 烧不匀的现象，显著地提高了火床热强度和煤层燃尽速度。从而提高燃烧效率和 并改善煤种的适应性 。 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能改造技术主要有： l宽煤种节能炉拱和自动分层给煤燃烧技术 宽煤种节能炉拱和自动分层燃烧综合节能

10、技术改造的优点： 1）燃烧热效率一般可以提高6-20%； 2）炉渣含炭量可以降至国家锅炉节能监测标准以下； 3）降低空气过剩系数； 4）改造后锅炉实际出力可提高5%以上； 5）升温升压快，点火方便。 6）故障率低，使原来烧损挡渣器、侧密封、烧煤斗的现象从根本上 消除； 7）消除因重力作用造成的炉排煤层密实、无序的缺陷，达到均匀、 疏松布煤并分层； 8）能高效燃用普通烟煤或贫煤。 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能改造技术主要有： l链条炉（煤粉）复合燃烧技术 “链条锅炉加煤粉复合燃烧技术”是一项成熟的高效节能新技术 ，其原理是将炉排层状燃烧和煤粉悬浮燃烧优化组合，并使其在燃 烧过程

11、中互为辅助、扬长避短，具有对负荷变化和煤种变化的双重 适应性。应用该技术改造链条锅炉，能强化炉内燃烧过程，大幅度 提高现有锅炉出力及热效率。 复合燃烧技术主机为风扇磨煤机及多级风扇磨煤机，辅机为皮 带、刮板、螺旋给煤机。 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能改造技术主要有： l链条炉（煤粉）复合燃烧技术 改造方法有两种：一种是小改造，即锅炉加煤粉复合燃烧时，原锅炉本 体及辅助设备基本不动或部分改动；另一种是大改造，即锅炉加煤粉复合燃 烧时，需对锅炉本体及辅助设备进行较大改动，炉体加高、增加辅射及对流 受热面、增大鼓引风机等。改造后，蒸汽锅炉实际出力提高0.41倍，热水 锅炉实际出力提

12、高0.51.5倍，热效率提高1520%，烟气黑度林格曼1级， 选用适合除尘设备，环保可达到国家要求，节煤15-20%。 改造范围：蒸汽锅炉475t/h,热水锅炉2.858mw。 改造费用：仅为新增锅炉费用的2050%，运行费用节省1530%。改 造资金回收期：小改造项目不超过半年；加高炉体大改造项目不超过二年。 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能改造技术主要有： l快装链条锅炉改成组装循环流化床锅炉 循环流化床锅炉技术是国家推广应用的一项洁净煤燃烧技术，有 利于改善劣质煤的燃烧问题和减轻硫化物排放。其基本原理是：将破 碎成一定大小的颗粒煤送入炉膛，在高压风力的吹送下煤颗粒在炉膛 一

13、定高度内呈现翻腾，其煤层表面如液面沸腾燃烧。 该项技术可使锅炉的布风系统均匀，炉膛密相区煤粒流化燃烧完 全，稀相区粉煤接触面积大、悬浮燃烧充分，高温烟气中的可燃颗粒 经高温分离器、中温分离器循环回到炉膛中充分燃烧，燃烧效率高达 99%，从而改变了煤在锅炉中的燃烧方式，使锅炉热效率得到提高。 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能改造技术主要有： l快装链条锅炉改成组装循环流化床锅炉 采用循环流化床技术改造链条炉有两种方案： 采用组装（快装）循环流化床锅炉，替代快装链条锅炉。即拆去 原链条锅炉，在原锅炉房安装相同吨位的组装（快装）循环流化床锅 炉。与普通循环流化床锅炉改造相比，投资省、工

14、期短、节能效益好 。 在原快装锅炉前墙，增加前置组装（快装）循环流化床炉膛及系 统设施。 改造后，锅炉由原来的出力不足可以有10%超负荷能力，节能 25%以上。 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能改造技术主要有： 低效循环流化床锅炉节能改造 循环流化床(CFB)燃烧技术是一项近二十年发展起来的清洁煤燃 烧技术。它具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、低成 本石灰石炉内脱硫、负荷调节比大、负荷调节快等突出优点。 l技术发展历程：以分离器的性能来划分： 第一代，应用绝热旋风筒作为分离器； 第二代，应用水(汽)冷圆形旋风筒分离器； 第三代，采用方型水冷式旋风分离器。 工业行业常用

15、节能技术 l 主要问题： 热效率低： 有效容积低、分离器效率不高、渣灰可燃物含 量高、排烟温度高等。 磨损问题： 对高速床，水冷壁管磨损严重，对低速床，密 相区的磨损明显严重。 工业行业常用节能技术 l流化床锅炉节能改造途径： 降低飞灰含碳量，减少机械不完全燃烧热损失 采用第三代方型水冷式旋风分离器、 H阀新型返料器改 造主循环系统；应用高温红外节能环保涂料； 降低排烟温度，减少排烟热损失 采用复合相变换热技术对锅炉尾部换热器进行改造；安 装自动控制声波吹灰器； 锅炉余热回收 除渣器进行改造，将冷却水换热后作为锅炉补充水；安 装连排疏水扩容器，对锅炉连续排污水的余热进行回收等。 工业行业常用节

16、能技术 l流化床锅炉节能改造途径： CFB燃烧过程优化控制系统 实现蒸汽压力、负荷的自动调节；实现燃烧过程的主汽 温度、一次风量、二次风量、引风和氧量的自动控制等。 降低排烟温度，减少排烟热损失 采用复合相变换热技术对锅炉尾部换热器进行改造；安 装自动控制声波吹灰器； 锅炉余热回收 除渣器进行改造，将冷却水换热后作为锅炉补充水；安 装连排疏水扩容器，对锅炉连续排污水的余热进行回收等。 工业行业常用节能技术 l流化床锅炉节能改造途径： 多元循环流化床锅炉技术 现状：现有的循环流化床锅炉多为高速床，采用高倍率 燃烧方式，锅炉磨损严重，造成经常停炉维修。 技术原理：循环流化床锅炉的物料循环是由内循环和外 循环组成的。增加内循环量，就可减少外循环量，