【摘要】燃煤锅炉是目前工业中常用的供暖或者供汽设备，在北方地区使用十分普遍。燃煤锅炉的大量使用会在区域内产生大量的燃煤烟尘以及SO2气体，是各个地区主要的大气污染源之一。近年来，主要选择烟气除尘、脱硫等方法对燃煤锅炉的污染物排放量进行控制，并且取得了不错的效果，但是这种方法提高了企业的成本，且对企业污染减排的自觉性和主动性产生了较大的影响。对此，需要进一步从现有燃煤锅炉的节能改造入手，提高锅炉燃煤效率，从而减少燃煤消耗总量，降低锅炉大气污染物的生成和排放总量。本文对燃煤锅炉的节能环保改造进行了分析，希望能够一次实现环境和经济的双赢。
【关键词】燃煤锅炉；节能减排；改造
1燃煤锅炉节能原理
工业燃煤锅炉的节能和正常运行与锅炉的设计及燃烧控制存在直接关系。锅炉的热效率是锅炉设计和运行过程中最重要的技术指标之一。提高锅炉的热效率是锅炉进行节能环保改造的关键。通过实际分析发现，影响锅炉热效率的因素主要有排放热损失、燃料燃烧不完全热损失等[1]。
锅炉热效率是指锅炉在进行热交接的过程中，被水、蒸汽或者导热油所吸收的热量与燃料完全燃烧能够产生热量的比值。通常情况下，大型燃煤锅炉的热效率能够达到60%到80%之间。根据锅炉的反平衡计算公式，锅炉的热效率η可以利用下面的公式进行计算：
公式中的q2表示锅炉排烟时的热损失；q3表示可燃气体不完全燃烧时产生的热损失；q4表示固体不完全燃烧时的热损失；q5表示锅炉自身散热产生的热损失；q6表示其它热损失。通过上面的公式可以发现锅炉各项运行参数与锅炉热效率之间的对应关系。因此，可以通过控制运行参数来提高锅炉的热效率。
2燃煤锅炉常用节能改造方法
工业燃煤锅炉的类型较多，其中最主要的一种是层煤燃烧锅炉，占到了燃煤锅炉总数的60%以上，由于受到多种原因的影响，其热效率普遍较低，锅炉的热效率不足往往会导致能源过量消耗，甚至难以满足生产要求。对于半新以下的锅炉，通常采用技术改造措施对锅炉的热效率进行优化改造，而对于接近使用寿命极限的锅炉，通常则进行更换。由于在用的工业燃煤锅炉链条炉锅炉居多，当前所推广的锅炉节能改造技术，大部分是针对链条炉排炉所进行的，主要包括以下几种改造方法：
2.1给煤装置改造
层燃锅炉的燃料为原煤，且大部分属于链条炉排锅炉，传统斗式给煤装置向炉膛给煤时，原煤中的块、末煤会混合堆叠在炉排上，影响锅炉的正常进风，锅炉炉膛内部的氧气供给不足，原煤难以实现充分燃烧。对此，可以改变给煤形式，将传统的斗式给煤装置改造为分层给煤装置，这样可以实现中块、末煤自上而下在炉排上进行均匀而松散的分布，提高炉膛的进风量，从而为原煤的充分燃烧提高充足的氧气和燃烧空间，提高锅炉的燃煤效率，减少灰渣中碳的含量，不但能够实现较高的节能效果，同时能够降低CO2的排放量。
2.2燃烧系统改造
通过对燃烧系统进行改造能够实现一定的节能，通过从炉前适当位置喷入适量的煤粉到炉膛中的适当位置，可以实现炉膛内部煤粉的悬浮燃烧，从而使得炉膛内部原煤的燃烧空间更大，燃烧也更加充分，普遍能够实现10%以上的节能效果。在使用该方法时，需要对煤粉的喷入位置和喷入速度进行合理控制，否则将导致排烟温度增加，对节能效果造成负面影响。
2.3锅炉辅机节能改造
鼓风机和引风机作为燃煤锅炉中最重要的辅助装置，其运行参数的设置会直接影响锅炉的热效率。通过电机的变频控制，根据锅炉的负荷需要对鼓风量、引风量进行适当调节，使锅炉维持在最佳状况运行，这样不但可以节约燃煤消耗，同时还可以节约风机的耗电量。锅炉的最佳效率区一般在额定蒸发量的85%-100%的范围内，在此负荷范围之外的运行状况通常会导致效率急剧下降，效率降低10%-20%左右。
3节能改造实例
某企业生产用饱和蒸汽由一台10t/h锅炉提供，锅炉生产出的蒸汽送至分汽缸，通过分汽缸将蒸汽分别送至生产工艺过程中的用汽接点。锅炉的平均热效率只有56%，远远低于设计热效率78%。通过分析发现，造成锅炉系统热效率降低的主要原因是固体燃烧热损失、气体不完全燃烧热损失以及鼓风机和引风机输出能力不匹配而导致的电能浪费等因素。针对这些问题，这里主要通过采用湍流循环燃烧炉芯板技术及燃煤锅炉自动监测控制技术，对过量空气系数进行适量控制，使锅炉内的一、二次循环烟气强烈扰动混合，保证火焰充满整个炉膛，使炉膛的温度更高也更均匀，强化燃料在炉排后端形成焦炭后的燃烧，降低气体和固体不完全燃烧所产生的热损失，使锅炉的整体热效率提高。
3.1湍流循环燃烧炉芯板技术方案
在锅炉的炉膛内部两侧沿炉排纵向布置带有气孔的专用炉芯板，形成横向烟气气流组织结构。从引风机出口处设置烟气管道，将烟气引导至炉芯板的下部，从而形成一个闭式的烟气循环系统。[2]当锅炉的排烟通过管道，经过多孔炉芯板送入到锅炉的燃烧室内，使炉排上燃煤燃烧的火焰产生湍流扰动的作用，二次循环烟气射流不断卷吸火焰上方的可燃气体，燃烧火焰的前沿会被脉动撕碎 ，使得燃烧火焰的前沿反应区域的范围扩大，燃烧反应的表面大幅度增加，从而激发比层流燃烧强度大数十倍的燃烧强度，使可燃物在通过该燃烧区域时，能够更加充分的燃烧，提高锅炉的热效率。
3.2锅炉燃烧自动监测控制方案
根据锅炉实际运行热效率较低的情况，通过对锅炉系统进行综合分析，设计了一套使用先进计算机技术的自动监测和控制系统对锅炉的燃烧状况进行控制。通过运用该系统，不但实现了对锅炉系统运行状况的实时监测及燃烧控制，同时还采用了最佳风煤比自学习系统及风煤比在线自寻优策略，使锅炉能够长时间持续保持在最佳工况下运行。实现了多冗余、多策略控制，提高了监控系统的可靠性。最佳风煤比自学习系统是锅炉运行过程中根据运行人员操作数据进行分析和整理，学习锅炉在各种工况下最高热效率所对应的风煤比，然后根据学习的结果在锅炉动态运行的过程中对送风量进行合理调整。另外，这个自学习的过程是不断地在线进行的。在锅炉稳定运行状态下，利用自寻优策略进行微调。具体来说，就是在锅炉稳定运行状态下，对锅炉施加送风摄动信号，如果此时炉膛烟气温度上升，则说明新的风煤比能够提高锅炉的热效率，否则就施加反向摄动信号，如果两个方向的摄动信号均无法使锅炉热效率提高，则说明当前的风煤比是锅炉在该工况下的最佳风煤比。该策略能够自动适应锅炉负荷以及煤种等条件的变化。
4结语
能源是人们生产及生活赖以生存的重要物质基础。因此，我们需要着眼于未来，积极响应节能减排工作，加大对燃煤锅炉节能改造工作的重视。实践证明，通过采取适宜的锅炉节能改造措施，能够使锅炉的热效率得到较高的提升，对推动锅炉事业的发展，以及促进节能减排工作的推进具有重要意义。
参考文献：
[1]邱欣.工业燃煤锅炉运行现状及节能改造研究[J].中国新技术新产品，2013（10）：83-84.
[2]刘捷.谈燃煤锅炉供热存在的问题及节能技术[J].民营科技，2009（9）：21.