锅炉节能减排那些事儿
前 言
2016年7月1日起《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271—2014)要求所有燃煤锅炉执行新的排放标准的法律法规，国家要求全面整治燃煤小锅炉，加快重点行业脱硫脱硝、除尘改造工程建设。锅炉节能是一种技术，它可以提高锅炉的热效率，能够使锅炉的热效率达到70%-80%，可以节煤10%-15%。锅炉节能是通过锅炉信息化节能控制系统对锅炉设备中的引风机、鼓风机、炉排、水泵等部分自动化控制，从而实现强化燃烧，充分燃烧甚至完全燃烧。下面让我们了解锅炉节能减排你应该知道的那些事！
什么是锅炉？具体的定义是什么？
锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。
在《特种设备安全法》中，对锅炉的定义是利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并对外输出热能的设备。其范围规定为容积大于或者等于30L的承压蒸汽锅炉；出口水压大于或者等于0.1MPa（表压)，且额定功率大于或者等于0.1Mw的承压热水锅炉；有机载体锅炉。
锅炉节能的基本原理是什么？
锅炉节能是一种技术。它可以提高锅炉的热效率，能够使锅炉的热效率达到70%-80%，可以节煤10%-15%。锅炉节能是通过锅炉信息化节能控制系统对锅炉设备中的引风机、鼓风机、炉排、水泵等部分自动化控制，从而达到提高锅炉热效率效果。
在锅炉控制柜中加装可编程序控制器。将压力给定值和水位给定值根据用户要求提前写入可编程序控制器，由压力传感器和水位传感器检测到的信号回馈给可编程序控制器后，进行运算、比较，然后输出频率信号，合理控制各个电机的转速，达到引风、鼓风、炉排、水泵电机的同步调节，进而达到输出恒定的气压值并节约能源的目的。
锅炉节能的基本原理是把高新材料技术、燃烧技术和锅炉综合技术有机结合在一起，通过一系列物理、化学变化，使燃烧煤达到强化燃烧，充分燃烧，完全燃烧的一种全新的燃烧方式。这一技术已经得到了国家和用户的认可。
锅炉节能有哪些技术？
1、加装燃油锅炉节能器。
2、安装冷凝型燃气锅炉节能器。
3、采用冷凝式余热回收锅炉技术。
4、锅炉尾部采用热管余热回收技术。
5、采用防垢、除垢技术。
6、采用燃料添加剂技术。
7、采用新燃料，用清洁可再生的能源替代。
8、采用富氧燃烧技术。
9、采用旋流燃烧锅炉技术。
10、采用空气源热泵热水机组替换技术。
11、燃煤锅炉改装成燃油(气)锅炉。
当然上面说的这么多的技术都是要建立在拥有对锅炉信息化监控系统的基础上的。只是拥有了锅炉信息化监控系统才能够更好的发挥这一系列锅炉节能技术的价值。
锅炉节能的八大方案
1、蒸汽的有效利用：
蒸汽是锅炉的产品，应严格按计划使用。在有多台锅炉的锅炉房，每台锅炉负荷（供汽量）的分配应按机组总效率最高的原则分配。锅炉负荷先由效率高的锅炉承担，至满负荷后，再由效率低的锅炉承担负荷。
1）为有效利用蒸汽，在各种情况下均不应将高压蒸汽白白地膨胀为低压蒸汽而未得到功的利用。
2）加装排污扩容器或换热器回收利用锅炉排污，并控制其排污量在5%以下，最佳为2%。
3）利用扩容器回收疏水器的热量，保持疏水器正常工作。
4）疏水器里的蒸汽凝结水，水质好，是优质锅炉给水，回收后可节省水处理费用。
5）防止各种管道、阀门漏汽漏水，总泄量不超过2～3%。
6）回收各种余热和废热。
2、管道保温：
蒸汽管道、热水管道及各种用热设备都会向周围的空气散失热量，另外为了安全的目的，必须对输汽、水管道进行保温处理。
保温用绝热材料应符合以下要求：
1）导热系数低、绝热性能好。导热系数λ<0.12千卡/米.时.℃
2）管内介质达到最高温度时，性能仍较稳定，而且机械性能良好，一般抗压强度不低于3公斤/平方厘米。
3）当热介质温度大于120℃时，保温材料不应含有有机物和可燃物。只有当介质温度在80℃以下时，保温材料内可含有有机物。
4）保温材料要求吸湿性小，对管壁无腐蚀，易于制造成型，便于安装。
符合上述要求的保温材料有膨胀珍珠岩、碱玻璃纤维、泡沫塑料、石棉和矿渣棉等。
保温层的厚度一般按以下原则确定：
1）保证管道的热损失在规定值以下。
2）保温层表面温度不超过55～60℃。
3）保温层的经济厚度为应使保温层的费用及热损失折合为燃料费用之和最小。
为减少蒸汽管道的散热损失，应尽可能采用小的管径，并缩短输送距离，同时应使其压降较小。在输送蒸汽前将汽压降低到最低必须的数值。如压降较大，则应利用其作功。对于动力装置，应采用高温高压蒸汽。对供热设备和管道进行良好的保温是重要的节能措施。
3、热水供暖：
除了生产工艺必须使用蒸汽以外，对于供暖、通风和热水供应等应采用热水供热。其主要优点是：
1）热水供暖可以节约大量燃料（相比于蒸汽），约20～40%。因为它没有凝结水和二次蒸发损失。其次，热水供暖管道散热损失小。蒸汽供暖管道漏汽损失较大。蒸汽锅炉需要连续和定期排污，而热水锅炉只需少量的定期排污。最后，热水供暖可根据室外环境温度的变化，灵活地对热水进行质量调节，达到既节约燃料又保证供热质量的要求。
2）高温热水供暖系统的维修费用比蒸汽供暖低。实践证明，热水供暖系统维修费用只是蒸汽供暖系统的1/3，维修人员可相应地减少一半。
3）热水供暖热半径大，可达几十公里，而蒸汽供暖受管道阻力损失限制，一般仅为2～3公里。
4）高温水供暖适合于区域性供热事业的发展。而采用区域性集中供热不仅可以节约大量燃料，又可减少锅炉对大气环境的污染。
热水采暖的缺点是外部管网的投资比蒸汽供暖要大，尤其是供水和回水的温差较少时更为显著。热水采暖循环泵的容量大，消耗电能多，增加了运行费用。由于水的比重大，对于地形高度差大的地区以及高层建筑中会产生相当大的重位压差，给系统设计和运行带来了很大的复杂性。但是从全面衡量，热水供暖经济效益显著，因此，应大力发展热水供暖，在区域锅炉房安装高效率大容量的热水锅炉。
4、区域锅炉房集中供热：
我国供热系统基本上是采用小锅炉分散供热的方式，锅炉效率低、能源利用率差、环境污染严重，而采用具有规模和场地的选择比较灵活、以及不定因素少、投资少、建设周期短、能较快发挥投资效益的区域锅炉房集中供热可节省燃料，提高能源的利用率。区域锅炉房集中供热就是用高效率大容量锅炉代替分散小锅炉的一种集中供热方式。集中供热就是由一个大型的热源通过热力管网向一个或几个较大区域或工业企业供热的方式。它由热源、热网和热用户组成。
集中供热的热效率由锅炉、管道和热网三部分效率组成。由于锅炉热效率提高所获得的效益足以补尝热网系统输送热量所产生的损失时，就开始节省燃料。区域锅炉房节能的关键是要采用高效率的锅炉代替分散低效率的小锅炉，因此，区域锅炉房的容量不能太小，至少应有容量不少于10t/h两台，即供热量应在50GJ/h以上，相应的供暖面积应在20万平方米以上。
5、热电联产：
凝汽式发电厂的主要热损失是汽轮排汽的热量在凝汽器中被冷却水带走，无法加以利用，这部分热损失通常占40%—60%，因而使凝汽式电厂的效率不高。如果采用热电联产方式，将汽轮机的排汽或抽汽用于供热，可大大减少汽轮机的排汽损失，同时用高效率大容量的锅炉代替低效率小锅炉，可使能源利用率大大提高，因此能取得很大的经济效益。可采用建设大型热电厂、凝汽式电厂改造供热及企业自备中小型热电厂等热电联产方式。
在工业集中的地区可以建设大型热电厂，在采暖热负荷大的北方大中城市可以建设供暖热电厂，在供暖季节按热电联产运行，在非供暖季节按凝汽方式运行。对有凝汽式机组，可采用冷凝器低真空运行或在汽轮机高低压缸连通管上打孔抽汽的办法供热，可取得显著的节能效果。
对于不具备由中心热电厂供热的大中型企业，当具有连续稳定的用汽量在20t/h以上时，一般均有建立自备热电厂的条件。这类企业可以选择20t/h次中压锅炉式或35t/h中压及次高压锅炉，1.5MW或3MW背压式汽轮发电机组，建立以供热为主，发电为辅的自备热电厂，可取得很大的经济效益。与分散的小型工业锅炉相比，由于锅炉热效率提高，热电联产的燃料消耗与小型锅炉相当。在同样的供热条件下，利用热电联产，可获得额外的电能。
6、裕压发电：
在印染、纺织、制糖、造纸、化肥、化工等许多行业，大量需要工艺用汽，但所需压力不高，一般小于3×105Pa，而热源供汽，包括自备锅炉供汽或热电厂供汽，其压力较高，多在13×105Pa以上，因此在供汽与用汽设备之间存在一定的压差，利用这一压差发电的方式叫裕压发电。它是将热源供给的蒸汽先进入背压汽轮机发电，再将其排汽供用热设备使用，这样可使热能得充分利用，因而提高了能源利用率。
裕压发电，具有如下一些优点：
1)背压发电效率高，能耗低，可大量节省燃料。
2)背压机组设备简单，投资少，建设快。裕压发电的投资一般可在三年内回收，建设周期大约为一年左右，因而能较快地取得经济效益。
3)裕压发电成本低，经济效益显著，裕压发电成本略低于电力系统发电成本，如将裕压电供本企业使用，则与电网供电价格相比，便宜得多，能为企业取得较大的经济效益。
4)在供电紧张地区，可增加供电的可靠性，对保证企业正常生产有很大意义。
5)裕压发电运行和管理简便可靠，而且不需要大量冷却水源。
7、热管换热器回收锅炉烟道余热：
热管是一种高效传热元件，由热管组成的换热器体积小、重量轻、传热功率大，流动阻力小等许多优点。热管换热器属于热流体互不接触的表面式换热器，作为工业锅炉的尾部受热面，可充分利用锅炉的排烟余热，提高锅炉效率，节约能源。可用作为热管空气预热器、热管式省煤器和热管式热水器。热管式空气预热器用来加热燃烧用的空气，不仅可以降低排烟损失，而且采用热空气可大大加强燃烧，能有效地降低灰渣含炭量和化学不完全燃烧损失，因此可大大提高工业锅炉效率。热管省煤器用来加热锅炉给水，热管热水器用来加热生产和生活用的热水，都可以提高能源的利用率，应用也很普遍。
8、蒸汽蓄热器：
蒸汽蓄热器是利用水的蓄热能力把热能储存起来的一种装置，它是由蓄热器本体和控制蒸汽进出自动调节阀两个主要部分组成的。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。
当蒸汽使用量不大时，将剩余蒸汽以通过喷嘴进入容器，使蓄热器内的水温和压力逐渐上升，直到额定压力下的饱和温度，完成热能的储存。当蒸汽使用量增大时，就由蓄热器供汽，蓄热器内的压力就下降。蓄热器的工作压力受锅炉压力的限制，当锅炉额定压力与汽压有很大的压差时，蓄热器单位容积所产生的蒸汽量就多，使用蓄热器的经济效益就高。在采用蓄热器时，宜选用工作压力较高的锅炉，用汽部门按不同压力分类，分别配置蒸汽管路，以提高蓄热器工作的经济性。
工业锅炉的节能有系统节能、软件节能与硬件节能相结合等措施。我们要有效地利用蒸汽，回收和利用余热蒸汽。对各种管道进行保温，利用热管换热器、蒸汽蓄热器等装置进行节能。采用热水锅炉供暖、区域锅炉房集中供热、热电联产和裕压发电等方式提高能源的利用率，可取得很大的经济效益。这里只是简单介绍一些基本和常见的节能措施，还有很多节能措施等待我们去研究和利用。只要真正重视能源的节约和合理利用，采取各种有效措施，就可不断地提高工业锅炉的能源利用率，使有限的能源，发挥更大的作用，为国民经济的发展奠定坚实的物质基础。
