老周在嘉祥县红旗水泥制品有限公司管生产多年,对锅炉房的能耗情况了如指掌。电杆生产离不开蒸汽养护,而蒸汽来自锅炉。一台中等规模的燃煤锅炉,一天烧十几吨煤是常事,燃料成本在电杆总生产成本中占比不小。在国家节能减排政策日益严格的背景下,水泥杆生产企业的锅炉节能改造,既是降低成本的内在需要,也是满足环保要求的外部压力。
传统的电杆生产锅炉,很多还是老式的链条炉排燃煤锅炉,热效率普遍偏低,一般在百分之六十到七十左右。这意味着烧进去的煤,有三成多的热量没有有效利用,要么随烟气排走了,要么散失到环境中。排烟温度过高、炉膛燃烧不充分、炉体保温不良、给煤和配风调节粗放,都是导致热效率低下的常见原因。老周他们公司的老锅炉,排烟温度常年在一百八十度以上,远远高于设计值,大量热量白白浪费。
节能改造的第一步,通常是优化燃烧系统。老式锅炉很多靠人工加煤、凭经验调节风门,煤量和风量不匹配,燃烧不充分,冒黑烟是常态。改造时可以加装自动给煤机和变频鼓引风机,根据锅炉负荷自动调节给煤量和风量配比,使煤在炉膛内充分燃烧。同时优化炉膛结构和炉拱设计,延长烟气在炉膛内的停留时间,让可燃物充分燃尽。老周他们公司改造后,锅炉出口烟气中的CO含量明显下降,说明燃烧效率提高了不少。
烟气余热回收是另一项效果显著的节能措施。锅炉排烟温度高,说明烟气携带的热量多。在烟道中加装省煤器或空气预热器,利用高温烟气加热锅炉给水或助燃空气,可以降低排烟温度,回收的热量重新进入锅炉系统,提高整体热效率。老周他们公司在锅炉尾部加装了一套省煤器,排烟温度从一百八十度降到了一百二十度,锅炉热效率提高了大约六到八个百分点,节煤效果明显。
锅炉本体和蒸汽管道的保温改造也不容忽视。很多老锅炉的炉墙保温层年久失修,局部脱落变薄,表面温度烫手,散热损失很大。蒸汽管道如果保温不良,从锅炉到蒸养池的输送过程中热量散失严重,到末端蒸汽温度明显下降,影响蒸养效果。老周他们公司做过一次全面的保温检查,对保温层破损的部位重新包扎,表面温度从烫手降到了温热可触的程度,说明散热损失大幅减少。
从能源结构的角度,煤改气、煤改电也是锅炉改造的重要方向。燃煤锅炉污染大,环保治理成本高,很多地方已经限制新建燃煤锅炉,现有的也在逐步淘汰。天然气锅炉清洁环保,自动化程度高,但燃料成本比煤高不少,是否经济要看当地的天然气价格和供应稳定性。电锅炉最清洁,但运行成本通常最高,除非有便宜的低谷电价或者光伏发电配套,否则在电杆制造业中推广有难度。老周他们公司所在地区天然气管道已经接通,经过测算,虽然天然气单价高于煤炭,但综合考虑热效率提高和环保治理费用节省,煤改气的总体成本相差不大,而且操作环境明显改善,所以最终决定上一台燃气蒸汽锅炉。
冷凝式锅炉是近年来发展的高效节能设备。传统锅炉的排烟温度高于水蒸气露点,烟气中的水蒸气潜热无法回收。冷凝式锅炉通过降低排烟温度至露点以下,使水蒸气冷凝放热,回收这部分潜热,热效率可以达到百分之九十五以上。不过冷凝式锅炉对水质和运行维护要求较高,初期投资也更大,适合对能效要求严格的场合。老周他们公司在新锅炉选型时考虑过冷凝式,但因为当地水质硬度高,冷凝器容易结垢,维护麻烦,最后选择了常规的高效燃气锅炉。
锅炉运行管理对节能同样重要。再好的设备,如果操作不当、维护不到位,也达不到设计效率。老周他们公司制定了锅炉经济运行操作规程,明确了不同负荷下的燃烧调整参数、水质控制标准、定期排污和吹灰制度。水质管理尤其关键,锅炉给水如果硬度高、含氧量大,炉内容易结垢和腐蚀,垢层导热系数低,会大幅降低传热效率。公司配套了软化水处理设备和除氧器,确保给水水质达标。
从投资回报的角度看,锅炉节能改造的投资回收期一般在两到五年,具体取决于改造内容、当地能源价格和锅炉运行小时数。以老周他们公司为例,煤改气加上燃烧优化和余热回收,总投资大约四十万元,年节约能源和环保费用大约十二万元,投资回收期三年多。虽然不算很短,但改造后锅炉运行更稳定、环保达标、车间环境改善,综合效益还是不错的。
水泥杆生产用锅炉的节能改造,是一个系统工程,涉及燃烧优化、余热回收、保温改进、能源替代、运行管理等多个方面。企业应根据自身条件,因地制宜地制定改造方案,在降低能耗成本的同时,满足环保要求,实现经济效益和环境效益的双赢。