陈建芳

(西山煤电集团有限责任公司机电处特种设备检验所，山西太原030053)

实际生产生活中，社会的节能意识不强导致用能浪费现象比较严重，另外节能资金投入不足，节能监督管理体制、机制不健全，节能技术改造相对滞后。提高能源利用效率以及经济增长的质量和效益，实现经济社会可持续发展，建设节约型社会，满足人民群众生活需要成为当前社会发展的重要课题。

1 工程概况

针对西山煤电集团实际工况，响应国家节能号召，对集团所属用能锅炉改造十分必要。受山西西山煤电集团委托，北京中煤神州节能环保技术开发有限公司分别用两年时间在西山煤电集团所属6 个矿中11 台共计108 蒸吨燃煤锅炉进行了锅炉高效燃烧技术改造。

2 锅炉高效燃烧技术特点

锅炉高效燃烧技术是一项全新的燃烧技术，它是一种把高新材料技术与锅炉综合技术有机地结合在一起。从炉膛内部改造入手，在燃烧室内应用高新材料做成的功能耐火砖及制品，应用多种化学、物理原理，强化燃烧反应，改变燃烧不充分、不完全状况的一种全新的高效洁净燃烧方式，达到节能、环保的目的。功能材料针对链条锅炉弊病，从多种功能上对锅炉燃烧区施以综合作用，改变其燃烧方式的状态。

1)促进了新煤点燃。功能材料的蓄热功能使得功能材料的温度高于原筑炉材料(高100℃ ～200℃)。高温的功能材料形成了对新燃煤层强烈的热辐射，缩短了点火时间，提高了对不同煤种、煤质变化的适应性。

2)强化燃烧。由于功能材料的蓄热功能和强烈燃烧热辐射，提高了炉膛中火焰的充满度和均匀度，从而提高炉温，改善了燃烧工况。同时功能材料促进了煤的热解，使碳黑粒子、氢、甲烷、一氧化碳等可燃物与助燃的氧提高了活性，使化学反应加快。功能砖的安装强化了热动力场，从而提高了燃烧效率和强度，实现了高效燃烧。

3)实现燃尽。由于功能材料的表面吸附作用和孔道呼吸作用，使可燃颗粒物和可燃气体被吸附或被吸入孔道实现二次燃烧。在侧墙横向功能风的作用下，优化了炉膛内的动力风。炉排上一次风主气流由直流变成湍流，延长了可燃物在炉膛内的停留时间。另外从功能孔道吹入适量的新鲜空气，补充了氧气，解决了主燃区缺氧问题，并使可燃物与氧气充分混合。由于功能风经过预热，产生了热氧效应。高的温度、充分的时间和助燃的氧气这三个条件实现了燃尽。

4)实现减排及部分脱硫，改造后林格曼黑度小于1，烟气中烟尘排放量由于碳黑粒子充分燃尽而大幅度减少。SO2排放也有一部分在功能材料脱硫触媒的作用下与燃煤灰分中的氧化物化合形成钙化炉渣。

3 技术分析

锅炉本身作为一种燃烧形式的设备，其运行期间就是通过进行燃烧的方式达到能量转换目的。锅炉是否能够充分地将煤炭燃尽，最大限度地对热能进行转换利用，保持极高的稳定性，就成为了锅炉运行过程中的关键所在。锅炉运行期间多方面问题的出现，主要是由于锅炉本身的燃烧状况较差，所呈现出的热交换也极不合理等方面因素所导致。锅炉本身燃烧的效率高低、炉床在对煤炭燃烧热能所采取的对流管吸收措施是否能够最大限度地传递到汽包之中，实际上都和锅炉中的炉拱布置工作有着直接联系。参照原炉拱设计结构，可以看出，本工程锅炉沿用传统的热反射理论进行设计，炉拱的设计布置不合理，仍为短而高抛物线拱，当煤被点燃后，温度传到炉拱上，靠前后拱的热辐射来达到热传递目的。但热的反射要求反射面(炉拱尽可能光滑)，当施工不太光滑时，反射效率降低。加之锅炉运行时间长，炉拱都已破坏，使热反射效率更低。所以当锅炉运行时，后部煤不能得到其所需的点燃热而出现断火，炉膛温度也因为同样原因而降低，热传导不充分，导致锅炉的产汽量和热效率降低。由于炉膛不能很好地燃烧，所以煤在炉膛内就不能燃尽，造成煤渣含碳量增高，造成轻质未完全燃烧的煤粒随烟气从烟筒中排出，造成烟气黑度和排尘量增加。炉膛燃烧不好，热传递不良，也造成了锅炉燃烧的煤种适应性差。至于炉膛中带状燃烧，是由于配风不合理造成的。

4 技术改造方案及实施

4.1 改造方案

本工程锅炉的改造方案主要有两方面:首先要针对锅炉内部炉拱进行改造，直接将原本短小并且抛物线高度较大的内部前后拱，改造成为抛物线低、长度大的双人字形式炉拱，如此以来，就促使原本的传热形式直接从之前的低效率反射传热形式转变成为了辐射传热形式，极大地提升了传热效率。其次，要针对通风系统加以改造，采取通风能力更加强劲的风机，进行更换，促使风煤之间的比率能够保持相对的平衡。最后，应当对锅炉本身的风室系统进行重新布置，保证配风形式更加合理，确保炉膛本身能够处在一个极为均匀的燃烧状态之下。

4.2 技术原理

前拱在锅炉之中的内部作用实际上就是引燃煤，而在煤本身被点燃之后，便会直接随着炉排来运转，其中引燃的煤灰逐渐地向后进行推进，新添入到其中的煤能够持续不断地被点燃。这其中主要的运作原理就是依靠燃煤对于前拱所起到的相应热传导效果，其热能会经过炉拱作用影响后，重新传递到新的燃煤层之上。拱本身在煤燃烧过程中所呈现出的热能传递效率就有着至关重要的作用。而后拱所起到的作用便是燃烧，其也被称之为燃烧拱，后拱的主要作用就是将主燃区域所吸收到的相应热能直接传递到煤层之中，促使煤层能够保持更加旺盛的燃烧状态。并且将主燃区的高温烟气导回预燃区，增加预燃区的温度，进一步促进点火。

4.3 改造方案的实施

①加长压低前后拱。将原炉拱拆除，按新设计的炉拱进行重新浇注。②更换引风机。使炉膛负压保持一定，避免锅炉正压燃烧。③风室的重新布置。将原风室增加合适的导流装置，使炉膛燃烧更均匀。另外要注意，在浇注炉拱时必须精心施工以免塌拱事故发生。在加导流板时必须严格按设计尺寸进行，且焊接必须牢固，以免形成新的带状、窝状燃烧。

5 经济效益分析

经过采用燃煤锅炉高效燃烧技术改造后，集团所属11 台锅炉经过一段时间的运行考察，锅炉运行稳定，锅炉节能效果非常明显，普遍热效率提高约10%，经改造后锅炉平均热效率为73%，炉渣含碳量控制在6% ～8%，基本上达到了锅炉改造前的预期。改造后的锅炉呈三个特点:①火焰清亮，火焰中不再有数量众多的火星、飞灰。②火焰均匀发红白，充满度高，火力非常强。③煤层减薄，煤层厚度在同样出力下，同样负荷下只有改造前的70% ～80%，节煤效果显著。在锅炉侧面增加了二次热风，同时采用空气预热器提高二次风温度，大大加强了炉内燃烧的效果。改造回收期也在预期时间内。节能效益以1 台10 吨炉为例:投资25 万，共10 蒸吨。每蒸吨每小时耗煤160 kg，每天工作22 h，供暖天数按150 d，节煤10%计算可节省528 t。每吨煤400 元，节省21.12 万元，投资回收期178 d。两年改造11 台，按110 蒸吨计，投资275 万，150 d 节煤约5 808 t(232.32 万元)，不到6 个月即可收回投资。

6 结语

要想树立良好的国家形象和企业品牌，就必须勇于承担相应的具有约束力的减排责任，优化产业结构，严格控制企业的能源使用和污染排放，加快先进适用技术推广应用。节能减排是贯彻落实科学发展观;是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择;是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路;只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。

［1］颜曙光.浅析工业锅炉节能减排［J］.中小企业管理与科技，2009(6).

［2］夏洁. 工业锅炉节能的几种措施［J］. 甘肃科技纵横，2009(2).