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谈谈锅炉节煤的基本措施
Discussion on the Basic Measures for Saving Coals from Boiler
摘　要
主叙七项节煤措施，以确保锅炉达到规定的热效率。
关键词：锅炉热效率　锅炉节煤
Abstract
This paper mainly describes the seven steps for saving coals to make sure the boiler would reach the specified heat efficiency.
Keywords：heat efficiency of boiler, saving coals from boiler
随着我国国民经济的发展，锅炉在工农业生产和人民生活中已得到广泛使用。由于锅炉的不断增加，煤炭的需求量也迅速增加。据不完全统计，我国现有各种类型的锅炉达40万台以上，年耗煤量占全国煤炭总消耗量的三分之一左右。虽然目前有些设计不合理，且耗煤量大的锅炉已淘汰更新，有的也进行了一系列技术改造，但是，由于管理和司炉人员操作等方面的原因，耗煤量仍据高不下。笔者根据多年实践的经验和教训，认为锅炉节煤应该重点采取如下基本措施：
一、加强锅炉房热工设备及输送管道保温和维护保养
对锅炉房内热工设备及管道保温(含室外输送管道)，其目的是减少向周围空气中散热，达到节能，满足生产和生活需要的压力和温度。锅炉房内热工设备，一般有汽包，热交换器、热水箱、余热回收设备等，输送管道有蒸汽、热水管道。由于这些热工设备和输送管道的温度比空气温度高得多，于是热量就会不断地向四周空间传递散失，因而降低了介质的温度和质量。在一般人看来，保温措施对节能的影响好像不是很直接的，也就是说不很明显，其实不然，只要通过保温的对比计算，就不难看出其真正的实际效果，结论是保温与不保温大不一样，一般敷设保温层后，可使散热损失减少90%。表1所列数据是根据传热学基本公式计算得来的，足以说明问题。
表1无保温平壁和管道的散热损失
介质温度
（℃）
平壁散热
（W/m）
不同内径管子（mm）散热损失（W/m2）
100
150
200
250
300
350
100
1120
340
480
670
740
900
1000
150
2230
690
970
1270
1490
1790
2080
200
3650
1120
1560
2080
2545
2980
3420
250
5360
1670
2540
3200
3870
4470
5140
300
7440
2300
3350
4050
5360
6400
7210
350
10120
3130
4470
6100
7440
8550
9830
400
13030
4090
6050
7910
9890
11320
13030
实测数据表明，当外界空气温度为25℃时，1.2m的管子，蒸汽温度为200℃时，若无保温措施，一年损失的热量相当于2吨多标准煤。全国有近40万台锅炉，若只有少部分未保温或者保温不彻底，其损失的燃料是相当惊人的。
所谓保温不彻底，是指有些单位认为锅炉外的输送管道及部分热工设备系在露天，应当保温，而锅炉房内的就不须保温；另外，有些单位虽然对所有的热工设备和输送管道进行了保温，但忽视对法兰、阀件的保温，殊不知，未保温的法兰和阀件的热损失分别相当于长度为0.5m和1m同样直径光管的热损失。那么，如何加强锅炉房热工设备和输送管道保温呢?这就须做到：
1、保温前，须按照设计要求，因地制宜，选择保温材料。一般要求是：热导率低，有较高的耐热温度，抗压强度好；容重小，吸湿性小，对管壁无腐蚀，易成型，便于安装等特点。目前采用较多的有岩棉和珍珠岩等。对于外保温层的材料选择，也有明确要求。
2、要保证足够的保温层厚度。厚度的确定，须根据介质温度而定，不可盲目，否则达不到理想的节能效果。
3、确保施工质量。一般保温方式有涂抹式、预制式、填充式、捆扎式等多种，无论采取哪种方式，都必须严格按照施工程序办理，少一道工序都不行。对于热工设备，由于面积大，保温层不易附着在设备表面，因而必须焊置一些钩钉，并布置一层镀锌铁丝网，使其与钩钉扎牢。要求保温后的设备及管道外保温层温度不超过50℃为合格。
我们在多次锅炉房检查中，发现有不少单位虽然按照上述要求对热工设备及输送管道敷设了保温层，但在维护保养上有所忽视，保温层脱落损坏后，不及时修复，因而大量雨水从损坏处渗入，造成不必要的热损失。
总而言之，加强锅炉房热工设备和输送管道的保温，并加强维护保养，是节约能源的一项重要措施，切不可忽视。
二、要经常清除受热面上的烟灰
无论锅炉使用固体还是液体燃料，只要锅炉运转一段时间，炉膛内和其它部位受热面和烟道上都会粘附烟灰。烟灰与水垢一样，导热性能较差。烟灰的导热系数是9～16W/m·K，其导热系数平均值比水垢小，且仅为钢板的1/463。由此可见，烟灰比水垢传热的影响还要大。一旦锅炉受热面上粘附烟灰后，同样会降低热效率，增加能耗。我们从图1可以看出，烟灰厚度即使只有0.5mm，就要增加燃料消耗5%。烟灰厚度增加，燃料消耗也相应增加。

图1烟灰厚度与燃料消耗曲线
由于烟灰阻碍传热，浪费能源，因此，必须定期清除。
清除烟灰的方法有几种，以往多以停炉人工清刷为多，也有的采取蒸汽吹灰的方法。这些方法效率不高，劳动强度大，清灰不彻底，往往还影响生产和生活。现在推广的是采用清灰剂抑制和清除烟灰。也就是不须停炉，可将清灰剂由观察孔投进炉膛，也可用喷枪喷入。当清灰剂在炉膛高温区燃烧时，会产生碱金属阳离子附在管壁等受热面上，由于同性相斥，这些带电粒子间不易凝聚成较大颗粒，而粒子愈小，愈易于充分接触氧而燃烧完全，因而在氧化剂的作用下，这些细小粒子会迅速被烧掉，故能使受热面保持其清洁，这就是清灰剂在燃烧过程中抑制烟灰生成的机理。对于已附着在受热面上的烟灰，同样可在清灰剂在燃烧过程中产生的化学烟雾以及气体冲击波而使之疏松脱落。目前使用较多的有催化型和氧化型化学清灰剂，使用效果较好。清灰剂在投用前，使用单位应根据锅炉积灰情况对症下药，一般为燃料消耗量的万分之一至一点五。每天投2～3次。初投时，应为正常投药量的2～3倍，如果烟灰结得严重，可适当增加，对于结烟灰严重，清灰剂效果不佳时，应停炉采取人工除灰的方法。
三、定期清除锅炉中的水垢
锅炉运转一段时间后，如果水处理工作不佳，水质不合格，锅炉管内、锅筒内就会结生水垢。水垢的导热性能差，仅为钢板的数十分之一到数百万分之一（钢板的导热系数为58W/m·k）。锅炉结垢，不仅对锅炉安全运行造成极大危害，而且使燃料大量浪费。由热量传递公式可以看出，传热量Q与导热系数λ，温差△t，受热面F成正比，与受热面厚度δ成反比。在一般情况下，温差较小，因而△t可视为定值。当一台锅炉结生水垢后，若水垢厚度不计时，取混合水垢导热系数0.8W/m·k，钢板导热系数58W/m·k，代入上式可知：
有水垢时：；无水垢时：

则相差72.5倍，由此可见，水垢导热系数越低，水垢厚度越厚，燃料浪费就越大。根据测定，水垢厚度与浪费燃料的关系见表2。
表2水垢厚度与浪费燃料对应表
水垢厚度（mm）
0.5
1
3
5
8
浪费燃料（%）
2
3～5
5～10
15
34
锅炉结生水垢后，应该采取积极措施清除。目前清除水垢的方法有机械、人工、化学除垢三种方法。机械除垢比较简单，但不彻底，固很少使用。人工除垢也是不彻底的，只有人能够进入的部位才能清除。化学除垢以酸洗、碱煮方法使用较为广泛，尤以酸洗方法被人们接受，其特点是清除水垢比较彻底，而且能使老垢溶解，可通过排污管排除。使用单位在选择除垢方法时，应根据锅炉结垢情况而定，不可盲目，否则达不到最佳除垢效果。
清除水垢只是一种补救措施，而关键的是要预防水垢的生成，也就是说要搞好锅炉不处理工作。调查数据表明，目前在用锅炉使用单位的领导，对水处理工作不够重视占有相当大的比例，有的水处理设备损坏了不修理；有的树脂流失和失效而不及时补充更换；有的不安排专职水处理操作工和化验人员，没建立健全岗位责任制，对于炉内加药处理的，加药斗只是一种摆设，根本没有定期加药，因而，水垢的生成是不可避免的。如果每一个锅炉使用单位都能重视水处理工作，不仅能保证安全，而且还能节约大量燃料，可以说是“一本万利”的。
四、消灭渗漏现象，保证设备完好
锅炉房内渗漏现象，是比较常见的。渗漏不仅会对锅炉周围钢板造成腐蚀，使之减薄，危及安全运行，而且渗漏出的热水以及蒸汽会渗透到保温层中后凝结成水使保温材料失去保温效果，浪费大量能源。对于蒸汽锅炉，漏汽在平时不引人注意，好像不多，但算起帐来可就不少了。例如，当一台锅炉汽压为1MPa时，若人孔漏汽处有相当于1mm的孔眼，则每小时就会漏掉蒸汽2.50kg多。漏气量可按下式计算：

式中：G－漏汽量；kg/h
D－小孔直径；mm
P－蒸汽压力；MPa
U－蒸汽比容。m3/kg
随着锅炉使用压力的不断升高，如果小小的孔眼不及时消除，久之会使得孔眼增大渗漏加剧，因而，浪费的蒸汽就越多，燃料消耗也会增多。对于用汽量较大的单位，若漏汽严重，气压就很难保证，司炉人员就不得不拼命地添加燃料，增大鼓风和引风，这样无形中增加了燃料消耗，同时也增加了电耗。我们可以从上述公式看出，孔眼越大，压力越高，漏汽损失就越大，见表3。
表3不同直径孔眼的漏汽损失（kg/h）
表压力
（MPa）
孔眼直径（mm）
1
2
3
4
5
6
0.1
0.61
2.44
5.49
9.76
15.25
21.96
0.2
0.94
3.76
8.45
15.04
23.49
33.82
0.3
1.21
4.83
10.87
19.32
30.20
43.48
0.4
1.44
5.76
12.96
23.03
35.99
51.83
0.5
1.65
6.61
14.88
26.45
41.33
59.51
0.6
1.85
7.42
16.69
29.67
46.36
66.76
0.7
2.04
8.15
18.34
32.60
50.94
73.35
0.8
2.21
8.86
19.93
35.43
55.36
79.71
0.9
2.38
9.52
21.41
38.06
59.48
85.64
1
2.51
10.17
22.89
40.70
63.59
91.57
当两台锅炉效率不同（60%或70%），煤炭低位发热量为5000kcal/kg的条件下，若锅炉每周运行6天，每天3班连续生产，则每年因漏汽造成的燃煤损失量见表4。
表4因漏汽而造成的燃煤损失（吨/年）
孔眼直径
（mm）
锅炉效率60%
锅炉效率70%
蒸汽表压（MPa）
蒸汽表压（MPa）
0.3
0.5
0.7
0.3
0.5
0.7
1
1.92
2.63
3.25
1.61
2.19
2.71
2
7.70
10.55
12.85
6.41
8.80
10.82
3
17.40
23.70
29.20
14.42
19.80
24.35
4
30.75
42.20
52.00
25.65
35.10
43.40
5
48.10
65.90
81.10
40.10
54.90
67.70
6
69.20
94.90
117.20
57.80
79.10
97.50
表3和表4可以看出，在输送和使用蒸汽过程中，如有10个不大的渗漏点，每小时要浪费几百公斤蒸汽，一年就要浪费几百吨煤炭，必须引起重视。
　　锅炉房内渗漏，一般发生在锅炉安全阀、水位表、各种阀门、人孔、手孔填料处，以及法兰连接处。明显渗漏从外观可以看到，有一些则是阀门关不严以及阀芯损坏而内漏，不易查觉。渗漏是完全可以杜绝的，因为大部渗漏多是填料损坏所至，只要更换填料即可。有些阀门内漏，只要细心观察，也不难发现。一旦发现，应及时关紧，阀芯损坏的应更换新阀门。
五、充分利用锅炉烟道余热，提高给水温度
锅炉在运转时，排烟温度都是较高的，一般快装和散装锅炉的排烟温度在250℃左右，而小型立式锅炉由于烟气在炉膛内停留时间短，排烟温度可达500℃左右。目前使用的快装和散热锅炉均安装有铸铁省煤器，而立式锅炉没有安装。安装省煤器，主要是利用烟道气余热，以达到提高锅炉给水温度，节约燃料的目的。但是，笔者在多年的实际工作中，发现铸铁省煤器的节煤率并不高。按照设计，省煤器的节煤率在8～10%左右，但在使用过程中，节煤率不到4%。其原因有：
1、省煤器的进水方式是间断性的，当锅炉给水停止后，省煤器的作用随之降低，如果长时间不进水，还易发生水击事故；
2、省煤器内部设计有许多鳍片，由于进水方式不合理，在温差较大的情况下，最易堵灰，使传热效果变差，节煤率下降。堵灰严重时，必须停炉清灰，而且清灰相当困难，影响生产和生活的正常进行；
3、省煤器管内部粗糙，当水质不好时，最易结垢，使得管内流通面积减少，传热效果差。当管路完全被水垢堵死后，省煤器则失去作用。另外，还因使用不当，会发生事故，所以有不少单位将其弃之不用，有的干脆取掉了省煤器，这样使得锅炉烟道余热未充分利用，白白浪费。为了解决这一问题，我们与有关设计专家一道，根据各类锅炉不同的特点，设计安装了多种类型的钢管余热回收水箱，以取代铸铁省煤器。如图2所示是设计采用比较多的一种。
钢管余热回收水箱的特点是：传热面积大，效果好，不易积灰，清灰方便，节煤效果明显，可将水温加热到95～100℃，也就是说提高了锅炉给水温度，保证了汽压的稳定，相应减少了向炉膛的投煤量。室温高时，还有少量蒸汽从放空管排出，节约均在11.6%以上，用户反映好，并得到推广。

图2钢管余热回收水箱示意图
六、提高司炉人员操作水平，确保锅炉低耗正常运行
司炉人员是锅炉的主要操作者，锅炉是否能保证低耗正常运行，与司炉人员操作水平高低有相当密切的关系。实践证明，提高司炉人员操作水平而取得的效果占节能量的1/3左右。笔者认为，司炉人员在操作过程中，要充分认识到操作与节能的关系，抓好节煤、节电和节热三个环节。要抓好以上三个环节，首先必须保证锅炉运行中操作的正确性，司炉人员在锅炉操作过程中，必须根据锅炉型式而合理正确操作。对于小型立式、卧式手烧炉排锅炉，应该在向炉膛投煤前，保证煤的混合均匀，即将大块煤敲碎，使其在炉膛内能很快着火燃烧。在干燥的煤中还须掺入5～10%的水，其目地是增加煤的粘性，改善通风，使煤燃烧完全，并减少炉膛未完全燃烧的炭黑粒子的损失。加水过多，不仅达不到预期的目的，反而会延长着火时间，增加热损失。每次投煤时，不能太多，必须做到“少、勤、匀、快”，减少冷风进入炉膛。投煤时应先看炉膛的火侯，当火焰呈黄色时，证明火床燃烧良好，此时投煤并拨火，只有少量的炭黑粒子随烟气带出，其它的能迅速燃烧，减少了浪费。投煤量一般每平方米炉排面积为1.5～4kg，火层厚度控制在100～200mm，火层过薄易产生风洞，增加过剩空气量，火层过厚妨碍通风，易造成不完全燃烧损失。对于机械炉排锅炉，其操作要求除了与固定炉排锅炉有部分相同的要求外，还有更高要求。一般控制链条锅炉炉排的火层厚度为100～150mm，往复炉排锅炉火层厚70～120mm为佳。这样能保证煤的充分燃尽，若火层过厚燃烧不好，还须增大鼓风，增加鼓风电耗。煤是否能燃烧完全，风量调节十分重要。风量调节或调节不及时，会使风煤配合不好造成锅炉正压燃烧，也就是说鼓风大于引风。一般要求炉膛负压为19.61～29.41Pa。但由于鼓风量大于引风量，无形中增加了给煤量和厚度，同时还增大了炉排的行走速度，使大量的煤还未完全燃烧就被排出炉外。鼓风机调大以后，会使煤中的挥发物和可燃气体来不及燃烧就排出烟囱，使得化学不完全燃烧损失上升。与此同时烟气温度大大升高，导致了排烟损失上升。在一般人看来，正压燃烧只是调大了鼓风机，增大了鼓风机电耗。其实不然，由于烟气量增多，在烟道流通载面积不变的情况下，烟速也相应增大，而烟气流通阻力随烟速增加而成平方增加，因而会引起引风机的电耗上升。由于给煤速度的加快，上煤机也要加紧工作，相应增加了电耗。同时，出渣机也要不停地出渣，也增加了电耗。在此，避免锅炉正压燃烧，对节煤节电有很大好处。司炉人员在操作过程中，还须做到送汽先增负荷，关汽先减负荷。在向锅炉进水时要充分利用省煤器、钢管余热回收水箱中带有一定温度的水，进水要勤，保持水位的稳定。不能用定斯排污来控制锅炉水位，要合理排污，控制排污率，排污不能过多，否则会使锅炉热量大量损失。
目前，锅炉司炉人员的操作水平是不太高的，其原因是文化素质的影响，据统计，全国目前在岗的司炉人员文化水平较低，仅小学文化程度的就占60%，因此，提高他们的操作水平，使之掌握锅炉经济运行方面的知识，已是当务之急。
七、加强锅炉用煤管理，建立定额考核制度
在我国，近80%的锅炉所用燃料系烟煤和无烟煤，因此，加强锅炉用煤管理工作，是保证锅炉正常连续运行和节煤的一个重要方面，这就需要做到：
1、建立煤场，搭设架棚，设立围栏，使之不受日洒雨淋，也不要堆放在墙边，应保持低温、干燥和通风良好。
2、煤场的煤应按不同煤种存放。煤堆的高度不要超达3m为宜。要根据煤的发热量，挥发物和粘结性等特点，分出好煤和次煤，然后搭配成适合于或接近适合于锅炉使用的煤，以保持锅炉正常燃烧，保证出力。
3、存煤较多时，应时刻监视煤堆的温度变化，以防止存煤风化或自燃而造成损失。如果发现煤堆内温度升高，可在煤堆表面适当浇水作为临时降温措施。防止煤堆内温度升高的最好办法是在煤堆中设置一些竹制通风筒，以疏散热量，降低温度。
4、锅炉用煤应先使用堆放时间较长的煤，后使用堆放时间较短的煤，同时，应做好平煤、整堆工作，煤场整齐、畅通。
5、建立锅炉用煤定额考核制度，按不同炉型和不同容量的锅炉，规定煤汽比，即燃烧1kg煤，能产生多少公斤蒸汽或热水，以此来核定锅炉用煤定额，并根据运行时间和产汽量按月核销用煤量。
6、锅炉房内应安装必要的煤、汽、水计量设备和仪表，做到计量准确，努力实现算着用，而不要用了算。并要求班组核算，以确保锅炉达到规定的运行热效率。
参考文献
[1]　周斌.工业锅炉的节能.湖北科学技术出版社，1984.12
收稿日期：1998-09-14