浅谈影响集中供暖锅炉能耗的主要因素及应对措施

　　摘要：本文结合实践对燃煤锅炉在运行与节能管理等方面采取的一些方法和措施进行了探讨，其目的就是要降低能耗，提高锅炉热效率，保证供暖质量达标。
　　关键词：集中供热，锅炉，能耗分析，节能管理
　　
　　一、锅炉设备现状调查
　　我段管内目前有150多台燃煤工业锅炉，其中以层燃炉为主，每年约消耗燃煤17万吨，平均锅炉热效率在60％－68％，与设计热效率存在较大差距。以嘉峪关车站地区其中一集中锅炉房为例进行调查分析：
　　该锅炉房在用三台7MW热水锅炉，于1994年底投入使用，锅炉设计热效率为82.7%，而实际热效率仅为68%左右（以2008-2010年能耗数据为依据）。
　　1、从锅炉燃烧状况看，锅炉普遍存在炉膛温度过低，炉膛空气过量系数过大（锅炉设计的空气过量系数为≤2.4），煤层厚度与炉排转速配备不合理，排烟温度过高（锅炉设计的排烟温度≤180℃，而锅炉实际运行的排烟温度在≥200℃的天数占总供暖天数的50%以上，数据的采集来自于现场作业记录）；
　　2、我国燃煤工业锅炉的设计煤种一般为二类烟煤。烟煤在我国的储量较多，且产地也遍及全国各地，不同产地的烟煤煤质特性差别很大。一般来说，灰分小于15%-20%，直径3mm以下的末煤不大于30%，且挥发分大于20%的烟煤比较好烧。而实际在用锅炉使用的煤质却远远低于这个标准。近几年由于燃煤价格上涨较快，煤质以次充好现象普遍存在，符合锅炉要求标准的燃煤供应紧张，价格较高，煤碳质量不稳定；
　　3、在用锅炉使用的分层给煤装置大部分是第一代产品，因使用时间较长，基本上已不能进行正常分层给煤。经分层装置的给煤薄厚不均，出现“火口”现象时有发生，恶化了锅炉的燃烧工况；
　　4、该地区所配备的锅炉辅机配比偏大，自动化控制水平低。锅炉设备因使用时间长，部分辅机已进行过多次大修和更新，锅炉设备处于非经济运行状况。部分变频器电气元件老化，无法实现变频运行。像几个集中供暖锅炉房，仅有补水泵可实现变频运行，循环泵、鼓引风机等均由人工调节实现设备变频运行；
　　5、该地区80%的室外供热管道投资建设于1996年以前，截止目前已使用了15年之多。管道在铺设过程中，部分供暖管道未采取保温措施或保温不到位，致使管道保温效果差，热损失较大。按金属热特性指标，管道保温层厚度不够或质量不合格将浪费热量3.5%左右，裸管每小时每平方米浪费0.23Kg标准煤。同时供暖管道的接头、弯头和管网伸缩器腐蚀严重，管道漏点较多，锅炉系统失水量较大。该锅炉房除正常热损耗补水量日耗量70T外，系统失水量为日150T左右，锅炉设备运行能耗较大；
　　6、该地区大部分房屋的供暖是区域集中供暖，实现各用热点的热平衡调节是做好供暖工作的前提。各用热点热平衡调节主要靠调节阀进行平衡，但因供热半径大、热源偏，仅靠流量调节阀不足以消除水平失调。经流量调节仪测量，近端实际单耗流量是每千平方米3.5-4m3，远端单耗流量不足2m3，热平衡失调严重，远端供热用户供暖效果差，甚至不达标。在这种情况下，依靠通过延长锅炉设备运行时间和加大循环泵的循环流量来弥补远端热用户流量不足等缺陷；
　　7、锅炉司炉人员实际操作能力参差不齐，不能根据锅炉特性差异和煤质情况及时调整焚火作业；
　　8、目前许多房屋外墙未做保温隔热处理，冬季供暖热损失较大。为了实现供暖温度达标，必须延长锅炉运行时间，必然会增大锅炉设备运行能耗。
　　二、锅炉能耗原因分析
　　根据综合供热指标q=70W/m2,该锅炉房供暖系统设计耗煤量为10500T，月单耗为8.53Kg/m2。但从表1可以看出，该锅炉房燃煤实际消耗13130吨，月单耗量达到10.67Kg/m2。
　　2010年该锅炉房能耗情况、供暖面积表1
　　3台7MW锅炉 供暖总面积223800平方米
　　2010-2011供暖期实际总能耗 2010-2011供暖期单耗
　　煤（T） 水（T） 电（度） 煤(Kg/m2) 水
　　(Kg/m2) 电
　　（度/m2）
　　13130 38127 1464002 10.67 30.97 1.18
　　经现状调查分析发现，造成锅炉热效率较低，能耗较高原因是多方面的，分析如下：
　　1、锅炉分层燃烧装置分层给煤不均匀。在用锅炉使用的分层燃烧装置为第一代分煤产品，因产品质量和使用年久，部分分煤功能已散失，无法进行正常的分层给煤，给煤薄厚不均匀，炉床经常出现“火口”，冷风渗透量、空气过量系数偏高。从采样的2010年锅炉运行数据显示，炉膛温度不高，炉膛火焰呈红色，排烟温度高（实际采样值是≥200℃），煤燃烧不充分，炉渣含碳量超过20%，锅炉热效率低；
　　2、煤质差。燃煤含焦油量大，颗粒度小，小于3mm的细粉含量≥80%，含水量≤12.5%，挥发份少，低于10%（此数据来源于煤碳化验单），且煤质不统一。根据链条炉对煤质的要求：煤质颗粒度在3-40mm之间、燃烧发热量在18837-20930KJ/Kg以上、挥发份≥15%、灰熔点≥1250℃以上的弱结焦二类烟煤比较适宜。煤含水量少、挥发份少，不利于通风和易燃气体的挥发，影响煤的燃烧。因在用锅炉燃煤属于供煤商直供，煤的颗粒度、发热量存有差异，煤质时好时坏，造成灰渣含碳量和热损失偏高，致使锅炉煤耗增加；
　　3、使用煤种不能适应现用炉拱。因在用炉拱的形状与位置是定型的，而使用煤种不固定，有甘肃的、内蒙的、新疆的，致使炉拱与燃煤不适应。不仅不利于炉排通风，而且恶化了锅炉的燃烧工况，造成锅炉耗能增大；
　　4、司炉作业人员操作水平参差不齐。部分操作人员虽然经相关部门进行了锅炉作业培训，但实际操作水平还较低。在实际锅炉焚火作业过程中，不能根据煤种和锅炉燃烧工况合理的进行煤层、炉排速度、炉膛负压等调节，只凭经验操作，造成锅炉能耗增加；
　　5、锅炉设备的自动化调节能力低。在用锅炉的自动化水平较低，鼓引风机、循环设备虽然均采用了变频技术，但与系统未作人机交互自动联锁，无法依据负荷变化实现锅炉的自动运行。操作人员仅靠锅炉供回水温度、炉膛负压和排烟温度进行燃烧调节，锅炉处于非经济运行状况；
　　6、锅炉外网系统管道及附件腐蚀、漏点多。由于施工及维护等方面的原因，有些管件材质差，经多年使用的直埋管道接头、弯头、伸缩器和入户管出现腐蚀漏点，造成锅炉系统补水量、锅炉运行时间增加，锅炉能耗增大；
　　7、锅炉外网系统热平衡失调严重。目前，区域集中供暖广泛采用的改变流量的质调节和间歇调节相结合的调节方式。因供热半径大，各用户的流量控制通过流量调节阀和蝶阀进行调节控制，造成系统水平失调现象突出，末端用户系统流量小、供暖效果差。因此通过加大系统流量和提高系统压力来减小热平衡失调对末端热用户的影响，致使锅炉能耗增加。
　　三、降低锅炉能耗对策
　　针对上述造成锅炉热经济性能低、能耗增大的原因，结合生产实践，笔者认为应重点从以下几个方面加以改进。
　　1、加强日常管理，提高锅炉运行工况。严格落实锅炉房各项规章制度和操作规程、作业标准，结合地区气温等情况，根据锅炉设备状况和能源供应质量，进一步优化各环节作业标准和设备运行参数，合理调整运行时间，尽可能地使锅炉设备安全、经济运行；
　　2、加强燃煤管理，保证燃煤质量。结合燃煤锅炉特性，依据市场规律，严格燃煤招投标制度和供煤商的管理，从源头上控制燃煤质量，避免劣质煤进场、进炉。要对不同的煤种尽量采取按类分别堆放。根据天气状况，按不同的比例搭配使用。同时通过燃烧调整试验，探索出不同煤种燃烧时煤层、配风等运行参数，在此基础上摸索出不同煤种的混烧、掺烧和配煤技术，以提高各种煤质的利用率，特别是劣质煤；
　　3、进一步加强操作人员业务技能培训，对锅炉房管理人员和司炉人员进行经常性的强化培训，特别是要加强各种应急处理、新技术、新设备使用及燃料变化等方面的操作培训，不断提高专业知识和操作技能，让锅炉管理人员和司炉人员熟练掌握设备特性。同时司炉人员要结合煤碳质量准确掌握锅炉设备各类运行参数，合理地进行相应的燃烧调节，使锅炉设备处于最佳运行工况；
　　4、加强锅炉设备和辅助设备的巡查、整检修和日常保养工作，及时排除锅炉及辅助设备（特别是锅炉本体密封、给煤机、省煤器、除渣除尘等设备）出现的故障，不断优化设备运行质量。同时结合区域供暖特点，合理调整供暖系统半径。运用新技术，新设备，消除远端用户水平失调问题。运用新型流量调节阀，平衡系统流量，解决水平失调，实现整个系统的热平衡；
　　5、改造分层燃烧装置。更新改造功能缺失或不能正常分层给煤和市场淘汰的分层给煤装置，强化炉床通风，优化锅炉的技术工况，使锅炉热效率得到有效提高；
　　6、加大锅炉设备自动化控制技术的运用。对在用区域供暖的中型锅炉房加大自动化控制技术的投入改造和运用，不断完善变频设备质量，实现人机交互模式，使锅炉的各项燃烧指标处于最佳技术状态；
　　7、逐步对现有房屋采取外墙保温隔热改造，改善房屋的保温效果，在确保供暖达标前提下，有效缩短锅炉运行时间；
　　8、加大系统管道的病害整治力度，减小系统失水量。采取相关仪测漏技术，分段试压等方式，找出管道腐蚀漏点，规范施工质量，使系统管道渗漏点得以根治；
　　9、实行热电联产。由于热电联产能够有效地节约能源、改善环境质量、降低锅炉房职工的劳动强度等优势，被广泛推广。目前，嘉峪关市的热电联产建设项目已初具规模，因此要积极与市政府进行磋商沟通进行并网改造，以促进车站地区供暖方式的改变，实现低碳、优质供暖。
　　结束语
　　综上所述，集中供暖锅炉节能降耗是一项综合性的系统工程，其可行性措施必须从锅炉运行管理全过程考虑，如根据锅炉炉型、辅机设备和能源供应情况优化各环节作业标准、运行参数，采用变频调节和自动控制技术，积极推广节能技术改造，加强热力管道的保温和维护，确保锅炉燃煤的供应品质、合理进行锅炉管网规划和热源运行调度、及时整治热网漏损、对管理人员及司炉人员进行全面技能培训等多方面采取措施，才能保证其能耗在科学合理的前提下、热效率更高，供暖质量达标。
　　
　　参考资料
　　(1)郭套建.2007年全国特种设备安全监察工作统计与分析.工业锅炉.2008.24.
　　(2)赵钦新、王善武.我国工业锅炉未来发展分析.工业锅炉.2007.15.
　　(3)李茂东等.工业锅炉能耗现状分析与节能措施.节能减排.2009.7.
　　(4)贺平、孙刚.供热工程.1993.11.
　　(5)吴来兴、吴文浩.工业锅炉技术管理手册.

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