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1、工业锅炉节能技术改造专题 主讲: 叶伟洁 高级工程师上海工业锅炉研究所锅炉系统节能锅炉系统：燃料 锅炉燃烧放热 烟气 排入大气 （高温烟气 余热锅炉放热 烟气 排入大气） 水 锅炉吸热 蒸汽（ 热水） 用户余热回收a. 余热分类 a) 高温烟气余热 b) 高温炉渣余热 c) 高温产品余热 d) 可燃废气、废液的余热 e) 化学反应的余热 f) 冷却水余热 上述a)d) 的余热，一般用余热锅炉回收。e)f)的余热，一般可通过热交换器和冷凝水回收系统 回 收余热锅炉 2005年各类类余热锅热锅 炉产产 量序 号余热锅 炉类别产量平均吨位/（ 台）台数（台 ）蒸吨1燃气轮机余热锅 炉35759821
2、7.12氧气转炉余热锅 炉89234426.33垃圾焚烧锅 炉1228023.34高炉煤气余热锅 炉15147598.35焦炉煤气余热锅 炉1335026.96干熄焦余热锅 炉13121693.57有色冶金余热锅 炉56562108硫酸余热锅 炉494549.39低热值 尾气余热锅 炉817121.410玻璃窑余热锅 炉14332.411小化肥造气余热锅 炉159353122.212水泥窑余热锅 炉242389.913柴油机余热锅 炉100540.514加热炉余热锅 炉523747.415炼油催化装置余热锅 炉123723116其他余热锅 炉391704.4冷凝式锅炉或冷凝回收装置 原理： 降
3、低排烟温度，使烟气中的水蒸汽充凝结 ，回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜 热。传统锅炉中，排烟温度一般在160 250，烟气中的水蒸汽仍处于过热状态 ，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热 。因此传统锅炉热效率一般只能达到87% 91%。而冷凝式余热回收锅炉，它把排 烟温度降低到5070，既回收了烟气 中的显热又回收水蒸汽的凝结潜热。所以 冷凝式锅炉的效率可以接近100%。冷凝式锅炉或冷凝回收装置 高位热值Qgr：燃料完全燃烧时释放 出来的全部化学能，并认为烟气中的 水蒸气已凝结； 低位热值Qnet：是扣除燃料所含水分 及氢燃烧生成水蒸汽气化潜热后的热 量 高位热值和低位热值之间的换算： Qne
4、t.ar=Qgr.ar-206Har-3Mar (kJ/kg)冷凝式锅炉或冷凝回收装置 适用燃料： 1燃天然气锅炉 2燃LPG、城市煤气锅炉 天然气的主要成分是甲烷（CH4）而其他 成分也主要是碳氢化合物，几乎不含硫分 （S）。因此在完全燃烧后所生成烟气的 成分中除氮气（N2）及氮氧化物（NOX） 外，主要是二氧化碳（CO2）和水蒸汽（ H2O）。冷凝式锅炉或冷凝回收装置 天然气燃烧后产生的烟气中水蒸汽的含量比 其它任何一种燃料的含量高很多。当水蒸汽 冷凝凝结后有大量的热量释放，也就是释放 汽化潜热。冷凝式锅炉正是利用了天然气的 这个特点，它将冷凝凝结换热原理应用于锅 炉尾部受热面的换热，当烟
5、气温度逐渐降低 ，达到相应水蒸汽分压力的饱和温度的时候 ，烟气中的水蒸汽开始冷凝而形成冷凝水。 随着烟气温度的继续降低，冷凝水量也逐渐 增加。通过降低烟气温度并使烟气中的部分 水蒸汽达到冷凝，最大限度的提高锅炉的换 热效果，提高锅炉的热效率。冷凝式锅炉或冷凝回收装置由于燃油、煤炭中含S较高，它的酸露点 高，而且烟气具有腐蚀性，当烟气温度低 于酸露点时，会对尾部受热面产生腐蚀， 同时，燃油和煤炭的灰分高，灰分粘结在 受热面管子上，造成受热面堵塞，影响锅 炉出力。因此对于燃油、燃煤锅炉不建议 用冷凝器，只是加节能器把烟气温度降低 至不冷凝为止。燃用不同燃料锅炉的经济分析 从上表可以看到，装有冷凝换
6、热装置 的锅炉，可以有效地降低排烟温度， 热效率有明显地提高。通过燃料消耗 费用和改造费用的数据所计算出的收 回投资时间来看，锅炉容量越大，收 回成本的时间越短，从中可以看出节 能降耗所带来的可观效益。小容量的 锅炉，基本也能在两年内的时间收回 成本。专利： 冷凝换热式锅炉由上海工业锅炉研究 所研制、开发，属中国科学技术部的 冷凝式锅炉的研制开发项目。并 申请了使用新型发明专利“自调节节 能装置”（专利号为： 200520046808.X），和发明专利“燃 油燃气锅炉的自调节节能装置”（专 利号为：200510110671.X）d)蒸汽冷凝水回收 蒸汽冷凝水回收和利用是节约能源的组成部分 。越
7、来越被重视。间接加热的冷凝水，除了加 热有毒有害物体，回收率要求达到6080%。 冷凝水回收有开式回收和闭式回收两种方式。 闭式回收就是将管路压力的饱和水直接回收， 也称高温冷凝水回收，这种回收方式是蒸汽锅 炉供热系统中较好的一种节能方式，避免了氧 腐蚀。在此系统中的关键设备是防汽蚀高温冷 凝水回收泵。它将喷射泵和离心水泵结合起来 ，有效地解决了气蚀问题，克服了一般离心泵 只能泵吸75以下过冷水的问题，可以输送100 120的饱和热水， 高温冷凝水回收系统介绍酒店冷凝水回收案例2）蓄热器原理 蓄热器是一种能够储存热能的压力容器，在蒸汽供热系 统中一般采用变压式蓄热器。变压式蓄热器又分为储存 直
8、接储存蒸汽的蓄汽包（或称干汽包）和储存高温热水 的蓄热器。 蓄热器的原理是以热水为介质来储存热能的压力容器。 在用气负荷有波动的情况下，利用蓄热器充热和放热作 用，调节负荷需要，保持锅炉稳定运行，达到节约燃料 ，提高锅炉效率的目的。 从热力学中可知，在不同压力下，饱和水的焓值是不同 的。高压饱和水降压时，焓值也要下降，多余的热量就 会把部分饱和水气化，放出蒸汽以供使用，在供气系统 中，蓄热器进汽侧与锅炉相接，出汽侧与用户相接。当 用汽量低于锅炉的额定蒸发量时，将多余的蒸汽充入蓄 热器内的水中，并压力上升。当用汽量大于锅炉的额定 蒸发量时，蓄热器的压力自动下降，释放出储存的热能 ，以补充用汽不足
9、。将多余的蒸汽充入蓄热器内的水中 ，并使压力上升。工业锅炉给煤 分层给煤装置存在的问题 社会上的分层给煤装置普遍存在着下列问题： (a) 烧优质煤如类烟煤时，效果尚好，表现 在增负荷快、炉渣含碳量较低，但是火床燃烧 不均衡，有“风口”，有“火垅”。高负荷时炉排尾 部有跑红火现象，使炉渣含碳量升高。 (b) 烧类烟煤或贫煤等较差的煤种时，有效 果或效果不明显，炉渣的含碳量仍然偏高，有 的效果还不如改造前，有的拆掉不用了。 (c) 分层给煤装置性能差，操作不灵便，故障 率高，寿命短，维修量较大。10t/h锅炉多功能分层给煤 装置 新一代分层给煤装置的特点 新一代的分层给煤装置经过不断改进已成为完善
10、、 成熟的系列产品，不存在上述三方面的问题。改进 后有以下特点： (a) 根据煤种设计煤颗粒筛分器，该筛分器可调角 度，操作灵活，可以手工振动除去杂物，确保分层 给煤质量。 (b) 给煤辊上设有自动封闭机构，动间隙不漏煤， 确保分层煤层的质量（煤层下面没有小颗粒煤）。 (c) 给煤辊上设有自动清除粘结煤的机构，使其均 匀给煤，确保分层煤层上表面平整，煤层厚度等同 。 (d) 煤闸起落采取特殊设计，操作自如，起落灵便 ，确保分层煤层的指令厚度和上表面平整，并有厚 度指示计。 (e) 有侧密封保护机构，调整炉排两侧煤层的形状 ，保护侧密封构件，减免烧毁。 新一代分层给煤装置的特点(f) 装置后板上
11、装有水冷却构件，防止前炉拱万一烧 毁时后板变形或烧毁。 (g) 装置上有设计完善的过载保护器（可调整），动 作时不影响装置和炉子运行。 (h) 装置上有自动报警器，当有煤矸石、木头、砖等 异物卡住时，自动报警，一分钟内清除故障。 (i) 装置上有多种门、孔，便于观察内部情况和方便 检修。 (j) 装置结构合理，部件强度高，给煤辊采用厚壁大 直径无缝钢管，采用双列调心轴承，并有密封构件 ，运行安全可靠，装置造型美观与众不同。 除此之外，还有单炉电子式煤耗计配套，显示和记 录煤层厚度、用煤量的瞬时值和累计值。锅炉输配系统、辅机节能改 造 （1）锅炉输配系统改造 (a) 采用下图所示煤仓自动均匀布煤
12、机械， 使煤仓（斗）内的大小煤块均匀分布。 (b) 改造落煤管，使其均匀下煤、不堵煤。 (c) 采用多功能均匀分层给煤装置。煤仓自动均匀布煤机 （2）辅机节能改造 i)鼓、引风机，炉排的转速箱采用变频 电机。 ii)用好排污扩容器；流化床锅炉的特点 自六十年代初，第一台FBC锅炉在美国投运 以来，FBC技术发展很快，锅炉出力900t/h 配250MW机组。上世纪70年代美国F-W公 司开始研发CFB锅炉，经过对75TH级的 逐步改进和完善后升级至220TH以上。 我国最大CFBC机组300兆瓦循环流化床示 范电站锅炉1000t/h在四川内江白马电厂投 入运营。 流化床燃烧分鼓泡床流化床(FBC
13、)和循环流 化床（CFB）。循环流化床（CFB）又分为 低倍率循环床，循环床和增压循环床（ PCFB）。流化床种类及参数表FBC鼓泡流化床（fluidized bed combustion）CFBC循环流化床circulating fluidized bed combustion流化床燃烧方式的特点 1清洁燃烧： 脱硫率可达8095，N0x排放可减少50 ； 2燃料适应性强，特别适合中，低硫煤； 3燃烧效率高，可达9599； 4负荷适应性好；负荷调节范围30100，调节速度5 10min； 5PFBC还有运行自适应能力强、电站效率高、占地少、 节水等优点。 因为流化床是低温燃烧（850左右），
14、此温度最有利 于脱硫而最不利于产生氮氧化物，是减少有害气体污染 最有效的燃烧技术之一，因而称为清洁燃烧。流化床燃烧技术与别的固体燃料燃烧 技术的机理不同：一般固体燃料燃烧 是先析出挥发分，挥发分着火后再引 燃固体燃料。流化床燃烧是床料在流 化状态下依靠强烈的传质和传热，直 接使燃料着火燃烧，因而燃料适应性 很广。它能燃烧许多别的燃烧技术无 法燃烧的低挥发分的劣质燃料。循环流化床因物料反复循环降低 了灰渣和飞灰的含碳量，燃烧效 率大大提高。它的飞灰份额只有 5560%（煤粉炉的飞灰份额85 90%）。循环流化床用于一般工业锅 炉的 局限性 对于一般工业锅炉，因其容量较 小，要达到循环流化床燃烧必
15、需 的燃烧空间和合理布置布风装置 ，锅炉体积会过于庞大； 燃烧效率比应该达到的燃烧效率 低得多； 除尘和鼓风机耗电量大大高于层 燃炉，飞灰份额高，（层燃炉的 飞灰份额约15%）；4. 初投资高，运行维护费用高。 水煤浆技术 现状： 截止2005年底全国生产水煤浆生产总规模突破 1000万吨，实际使用量超过500万吨，年产100万 吨的制浆厂 已超过5家。 各种吨位的水煤浆锅炉（ 2670t/h）相继投运成功。在国内已有20余台电站 燃油锅炉（经改造）、300余台工业锅炉及数百台 工业窑炉长期、连续、稳定燃用水煤浆。水煤浆燃 料在电力、石油、化工、冶金、建材、轻工等行业 中普遍应用。根据国家水煤浆工程技术研究中心的 调查研究，国内水煤浆应用市场正由改造向新建转 移，其中中小型工业锅炉和窑炉成为主要方向。 水煤浆技术在20世纪70年代全球范围内的石油危机 中发展起来，目的是改造国外普遍使用的燃油电厂 ，应对石油危机。80年代我国有关科研人员也开始 对水煤浆燃烧技术进行研究。水煤浆的技术条件和测定方法 （GB/T18855-2002） 水煤浆厂分类水煤浆生产厂分为矿山水煤浆厂、用户水 煤浆厂、集中型水煤浆厂 矿山水煤浆厂水煤浆就地利用，减少 了运输量，有利于集中处理污染问题。 用户水煤浆厂为大型动力和发电锅炉 而建，便于管理
