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摘要：在我国许多行业中，锅炉都发挥着重要的作用。基于此，本文首先对工业锅炉进行了简单的概述，然后从工业锅炉制造工业发展历程与现状分析了工业锅炉制造工艺的实际情况，最后探讨了工业锅炉制造工艺发展趋势。
关键词：工业锅炉；制造工艺；现状及趋势
引言
据统计，2017年末我国年煤炭消耗总量为38.57亿t，其中用于电站锅炉发电供热共19亿t，用于生活消费1.67亿t，用于工业锅炉超过7亿t。工业锅炉作为工业生产中重要的热能动力设备，产生工业生产中必须的蒸汽、冬季供暖的热水或民用热水。截至2009年末，全国在运行工业锅炉保有量超过58．48万台，平均容量逐年上升，但单机容量仍较小。与电站锅炉相比，工业锅炉具有容量小、产生蒸汽的产参数低、启停频繁、负荷变化大等特点。我国工业锅炉平均管理及运行水平不高，很多锅炉实际在不足50%的负荷下长期运行，使得工业锅炉实际运行效率较低，锅炉热效率大多在60%～70%。
1.工业锅炉的优势
1)巨大的节能效果。工业煤粉炉与链条炉相比具有较高的锅炉效率，设计工况下煤粉燃尽率达到98%以上，锅炉整体效率达到90%以上，比链条炉高了20%。2)巨大的减排效果。可大幅减少污染物的排放，SOx排放主要与燃料内S含量有关，较高的锅炉热效率使工业煤粉炉在相同负荷下的耗煤量降低，因而产生的SOx排放较低，同时工业煤粉炉要求集中供粉，使炉前脱硫脱灰成为可能，将目前的中小型燃煤锅炉更新替代为高效煤粉锅炉，预计可减少SO2排放约50万t，粉尘排放约5万t；对于NOx排放，因为煤粉炉的炉膛温度最高，因此生成的NOx量最高，但在低氮燃烧器、烟气再循环和空气分级技术的共同作用下，能有效组织炉内燃烧，降低NOx生成量，进而减少NOx排放，目前最优的工业锅炉燃烧器稳定工况下能将NOx初始生成量控制在150～180mg/m3左右。再在炉内实现简单的喷氨(SNCＲ)，可实现炉膛出口NOx排放小于100mg/m3。3)自动化程度高。工业煤粉锅炉整个系统密闭运行，自动气力输送供煤、集中排灰，工作环境良好，同时自动化程度较高，操作较为简单，易于控制，可降低人员成本[1]。
2.工业锅炉制造工艺现状
2.1燃尽问题
工业锅炉的容量相对较小，锅炉占地面积受投入资金的限制，通常也较小，为了保证蒸汽参数，除了采用紧凑式的炉膛布置外，还需尽量提高换热面面积。很多工业锅炉整个炉膛水冷度高达100%，因此炉膛整体温度较低，而较小的锅炉体积进一步限制了煤粉的停留时间，使得燃尽成为了工业煤粉锅炉需要解决的一大问题。
2.2燃料问题
工业煤粉锅炉的资金投入有限，此外，为了保证工业煤粉炉燃料的燃尽率，工业煤粉炉燃烧用的煤粉细度要求比电站锅炉更高，通常烟煤的Ｒ90为25%～35%就可满足电站煤粉锅炉使用，但工业煤粉锅炉要求Ｒ74为3%左右。若采用炉前制粉，则制粉成本升高。此外，工业煤粉炉负荷较小，为每台锅炉配置炉前制粉系统的经济性较低。这使得煤粉炉燃料的制备成为限制工业煤粉炉发展的问题之一。
2.3排放问题
若不采用炉内燃烧结构优化或低氮燃烧器技术，相较于其他工业锅炉更高的炉膛温度会导致工业煤粉炉有更高的NOx排放量，同时因为燃料由煤块变为煤粉，导致飞灰生成量急剧增大。针对工业煤粉炉小容量低负荷特点的炉内燃烧组织和低氮燃烧器技术的基础研究较为缺乏，缺少指导性的技术方案，导致工业煤粉炉的技术推广较慢。4)负荷变动问题。为了满足实际需要，工业锅炉负荷随季节和时间变化较大，可能出现频繁启停和长期低负荷运行。
若长期运行在50%负荷下，煤粉炉的炉膛内燃烧变得不稳定，易出现熄火停炉问题。若解决了以上问题，工业煤粉锅炉相对于其他类型工业锅炉的高燃烧效率、低排放优势明显，在日益严苛的环保政策大环境下，工业煤粉锅炉替换传统低效高排放的工业锅炉成为大势所趋[2]。
3.工业锅炉制造工艺趋势
3.1注意保养
①建立维护保养机制，加强锅炉操作人员的培训与管理，提高节能意识和专业技能，定期清理水垢、烟灰。②燃煤锅炉的燃料不能接变更为烧生物质成型颗粒，有些锅炉设计不合理，使得实际运行效率较不理想，要将锅炉的炉膛后拱改造优化，增加生物质燃烧后与水冷壁的辐射换热面积和换热强度，改造后的燃生物质成型颗粒锅炉热效率要满足TSGG0002-2013第三章第三十条要求。③无锅炉尾部节能装置的，按要求布置加装空气过热器、省煤器、余热水箱等热量回收装置；加装回收利用冷凝水，提高给水温度。同时定期清理尾部节能装置。④锅炉操作人员根据企业生产情况，调整锅炉运行负荷时，要调整生物质层厚度、炉排转速、鼓引风机的配风比，使炉膛为微负压。同时检查锅炉的鼓引风机的手动开关是否正常，配置更优的变频鼓引风机，借助工业锅炉远程监测系统及时合理调节。保证成型生物质颗粒充分燃烧，降低灰渣物理热损失。
3.2低NOx燃烧器开发
燃烧器是煤粉锅炉燃烧系统中的关键设备，燃烧器决定了炉膛内部流场、煤粉着火燃烧和炉膛结构。燃烧器的优劣直接影响煤粉着火的稳定性、燃料的燃尽程度、炉内燃烧的稳定性以及NOx生成。当前工业锅炉低氮燃烧器的主要思想可以类比空气分级技术，通过对一二次风配风量调整，分级送风，在保证煤粉流稳定着火的前提下，通过组织气流流动，延迟二次风与一次风粉气流的混合时间，使煤粉在着火后处于低氧的环境下燃烧。氧气迅速消耗后，炉膛内形成还原性气氛，生成的NOx前驱物HCN能将挥发分N析出氧化生成的NO还原成N2，同时抑焦炭NNO的转化，减少燃料型NOx的生成;此外，由于空气分级，燃烧初期供氧不足，导致燃烧反应速度降低，火焰温度降低，抑制热力型NOx的生成，随着二次风的混入，逐渐完全燃烧，此时虽然氧量增加，但火焰温度已经较低，同样可以控制热力型NOx的生成量。低氮燃烧器比较普通燃烧器，燃烧行程变长，温度在炉膛内的分布更加平均，火焰峰值温度更低，能避免出现局部高温，结合炉膛分级燃烧，能够有效将NOx排放量降至150～180mg/m3左右[3]。
3.3工业煤粉锅炉容量
锅炉容量、炉膛高度及容量太小不能保证煤粉在炉内充分燃尽。因此建议工业煤粉锅炉设计容量在35t/h以上。炉膛高度要充分考虑，炉膛容积热负荷不能太高。鉴于国外成功经验和国内技术实践，煤粉工业锅炉的开发推广应用符合国家节能减排政策导向，通过替代目前量大面广、能效普遍偏低的在用燃煤工业锅炉(特别是10t/h以下层燃炉)可大幅提高运行效率，实现节能目标，替代油气锅炉，节约优质能源。
4.结束语
综上所述，工业锅炉业制造工艺进步与发展，必须要先将设备进行优化更新，将工艺水平提升。引入关键的进度较高且效率也很高的设备。与此同时，重点提升工业锅炉重要件，特别是受压元件以及燃烧设备制造工艺水平，对于工业锅炉生产之中制造工作量大，加工质量无法得到保障等方面的问题，需要研制出新的工艺以及精度高的设备。
参考文献
[1]陈衡,潘佩媛,赵钦新.燃煤工业锅炉黏性积灰和露点腐蚀耦合机理[J].化工学报,2017,68(12):4774-4783.
[2]仝营,顾新建,纪杨建.基于物联网和云计算的工业锅炉在线监测[J].计算机集成制造系统,2016,22(01):213-219.
[3]尚庆雨.我国煤粉工业锅炉技术现状及发展趋势[J].煤炭科学技术,2016,44(01):201-206.