王化南 李勇 羅曉明 嚴(yán)禎榮

1上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 2江西省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院

引言

我國(guó)燃油鍋爐從上世紀(jì)80年代后期開始迅速發(fā)展，目前全國(guó)燃油氣鍋爐裝機(jī)數(shù)已超過(guò)工業(yè)鍋爐總臺(tái)數(shù)的15%，上海已超過(guò)50%。這些燃油鍋爐實(shí)際運(yùn)行效率大多與國(guó)外先進(jìn)水平相比差距不小，節(jié)能潛力很大。本文通過(guò)上海某酒店鍋爐系統(tǒng)節(jié)能改造和改造后熱工試驗(yàn)的實(shí)例分析，探討燃油工業(yè)鍋爐節(jié)能減排的措施[1]。

1 鍋爐房現(xiàn)狀

某酒店鍋爐房現(xiàn)有鍋爐3臺(tái)，鍋爐額定蒸發(fā)量均為12t/h，額定蒸汽壓力1.0MPa，鍋爐受熱面積110m2，鍋爐燃料為輕柴油。根據(jù)季節(jié)不同，該酒店的鍋爐運(yùn)行1~2臺(tái)，另1臺(tái)作為備用。鍋爐的水質(zhì)是通過(guò)水處理和加藥等措施來(lái)保證的，由于鍋爐的水質(zhì)控制比較好，鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)，每天排污3次，每班1次，每次的排污量設(shè)定為10秒。此外，鍋爐還配置了由TDS控制的表面排污系統(tǒng)。

2 鍋爐系統(tǒng)節(jié)能改造的經(jīng)驗(yàn)

該酒店鍋爐房節(jié)能改造主要是兩個(gè)方面，一是冷凝水回收，二是鍋爐排污部分熱能的利用。

2.1 冷凝水回收

由于酒店的供熱系統(tǒng)是采用間接方式的供熱，酒店通過(guò)系統(tǒng)節(jié)能改造，大部分冷凝水回收再利用。酒店對(duì)于用汽部分的設(shè)備和管道的管理比較注意，隨時(shí)檢測(cè)各點(diǎn)的冷凝水情況，基本上消除了由于熱交換器故障而引起的冷凝水不能被利用的現(xiàn)象。在正常情況下，鍋爐冷凝水的回收率在85%左右。2009年鍋爐房系統(tǒng)全年的用水量、新水補(bǔ)充量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

由表1可知：酒店鍋爐全年總供汽量為36252t，新水總補(bǔ)給量為6120t?？梢运愠鋈赍仩t冷凝水的利用量為30132t，鍋爐冷凝水的利用率約為83%。通常，冷凝水的溫度在80℃~90℃之間。我們?nèi)±淠钠骄鶞囟葹?5℃，假設(shè)全年平均新水的平均溫度為20℃。由相關(guān)的圖表中我們可以查到相應(yīng)溫度下的熱焓差為271.9kJ/kg。全年通過(guò)冷凝水回收的熱量約為8.19×109kJ。

2.2 鍋爐排污的部分熱能的利用

酒店鍋爐房在系統(tǒng)改造中，還加裝了排污熱量回收利用的閃蒸裝置，通過(guò)排污水在壓力降低時(shí)產(chǎn)生的蒸汽再加熱除氧水。鍋爐每天的固定排污量是相同的，而表面排污量則取決于用汽量的多少，也就是在氣溫變化不是很大的情況下，表面排污量也基本接近。由于加強(qiáng)了熱交換設(shè)備各點(diǎn)水質(zhì)情況的監(jiān)控，可以基本上排除了大量冷凝水被白白浪費(fèi)的可能，鍋爐每天所補(bǔ)充的其它新水基本上是由排污水被排出而引起的。為保守起見，假設(shè)補(bǔ)充的新水中仍有10%的水是由于其他原因引起的冷凝水泄漏，因此全年的總的排污水量約0.9×6120t=5508t。假設(shè)鍋爐的平均工作壓力為0.8MPa，閃蒸設(shè)備的工作壓力為0.2MPa，由相關(guān)的圖表可以查得相應(yīng)壓力下的飽和水的熱焓以及閃蒸設(shè)備內(nèi)釋放的產(chǎn)生蒸汽的熱焓。計(jì)算可得全年通過(guò)排污水回收的熱量約為1.50×109kJ[2]。

經(jīng)過(guò)系統(tǒng)節(jié)能改造后，2009年酒店全年回收的熱能為9.69×109kJ，取輕柴油的低位發(fā)熱量41868kJ/kg,全年可以節(jié)約燃料油35.8t，如果以每噸輕柴油的價(jià)格4400元/t計(jì)，則年度可節(jié)約燃料費(fèi)為157520元。取標(biāo)煤低位發(fā)熱量為21000 kJ/kg，則全年節(jié)約量折合約461.4t標(biāo)煤[3]?？梢娬羝淠厥绽?，尤其用于鍋爐給水，將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在一般的熱電廠、造紙企業(yè)、化纖企業(yè)、石油化工、賓館等行業(yè)值得大力推廣冷凝水回收技術(shù)。

3 改造后鍋爐試驗(yàn)情況

為了能夠反映鍋爐的一年中運(yùn)行情況，筆者分別在1月和8月對(duì)鍋爐進(jìn)行了熱工性能試驗(yàn)，試驗(yàn)按GB/T 10180-2003《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》、DB 31/176—2002《蒸汽鍋爐房安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)定該臺(tái)鍋爐在實(shí)際運(yùn)行出力下的正、反平衡熱效率，對(duì)該臺(tái)鍋爐能效性能進(jìn)行綜合考核[4]。試驗(yàn)綜合數(shù)據(jù)見表2。

3.1 原鍋爐試驗(yàn)結(jié)果分析

由表2可以看出，二次試驗(yàn)中該鍋爐均處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，這是由于酒店每天中使用蒸汽高峰時(shí)間比較短，其余時(shí)間均處于低負(fù)荷運(yùn)行。二次測(cè)試熱效率分別為83.6%和84.8%，熱效率均低于DB 31/176—2002《蒸汽鍋爐房安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理》規(guī)定的合格爐最低熱效率值86%；排煙處過(guò)量空氣系數(shù)為1.5和1.46，超過(guò)了DB 31/176—2002《蒸汽鍋爐房安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理》規(guī)定的最大值1.3；在夏季和冬季的二次試驗(yàn)中鍋爐的平均溫度與室溫差也超過(guò)上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值。另外，所測(cè)鍋爐排煙溫度在260℃~310℃之間波動(dòng)，平均排煙溫度也達(dá)到了280℃，導(dǎo)致鍋爐排煙熱損失較大。

表1 2009年鍋爐房水量統(tǒng)計(jì)表

表2 試驗(yàn)綜合數(shù)據(jù)表

3.2 鍋爐系統(tǒng)節(jié)能改進(jìn)方案

1）加裝余熱回收裝置

經(jīng)筆者分析，該酒店的鍋爐為進(jìn)口鍋爐，鍋爐結(jié)構(gòu)形式為火焰中心回燃，三回程，臥式內(nèi)燃鍋爐。除了受到鍋爐結(jié)構(gòu)的限制以外，鍋爐受熱面也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國(guó)內(nèi)燃油燃?xì)忮仩t常規(guī)的單位蒸發(fā)量所需要的受熱面積，導(dǎo)致鍋爐排煙溫度高，即使在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)也是如此，在試驗(yàn)中所測(cè)到的平均排煙溫度近280℃。顯然，加裝余熱回收裝置，進(jìn)一步降低鍋爐的排煙溫度，提高鍋爐的熱效率還有一定的潛力?？梢圆捎眉友b半冷凝式煙氣回收裝置、冷凝式煙氣回收裝置或熱管空氣預(yù)熱器等新的節(jié)能技術(shù)，綜合利用多種余熱回收技術(shù)，采用熱管換熱器回收高溫?zé)煔庥酂?，用水淋灌回收中低溫?zé)煔庥酂幔瑢?shí)現(xiàn)了煙氣的多級(jí)梯度利用。同時(shí)在回收中低溫?zé)煔庥酂釙r(shí)還可以采用爐水堿性對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫。通過(guò)回收煙氣中的顯熱和水蒸氣的凝結(jié)潛熱將排煙溫度控制在130℃～150℃，,可以提高熱效率 5%～10%[5]。

2）降低過(guò)量空氣系數(shù)以減少排煙損失

降低過(guò)量空氣系數(shù)α，不僅是鍋爐降低熱損失、提高熱效率的重要途徑，也是燃油鍋爐降低煙氣露點(diǎn)溫度、防止低溫腐蝕產(chǎn)生的最主要方法。當(dāng)α降低0.1，煙氣帶走熱量就下降2%~3%，也就是鍋爐的熱效率可以提高2%~3%。通過(guò)加強(qiáng)對(duì)鍋爐燃燒器定期的維護(hù)，使其長(zhǎng)期保持在良好狀態(tài)，并精心調(diào)整“兩門”即風(fēng)門、油門，以保證充分燃燒，過(guò)量空氣系數(shù)盡量小[6]。

3）加強(qiáng)鍋爐保溫

鍋爐尾部煙箱蓋的壁面溫度過(guò)高，在試驗(yàn)中測(cè)得溫度超過(guò)100℃，特別是在夏季，使鍋爐房的工作條件更差。建議加強(qiáng)爐體保溫，以改善鍋爐房?jī)?nèi)的工作條件。

4）進(jìn)一步加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行管理及維護(hù)

加強(qiáng)鍋爐房的運(yùn)行管理和維修管理是投資少、效果顯著的節(jié)能措施。配備合適的管理人員和運(yùn)行人員，嚴(yán)格規(guī)范設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作和運(yùn)行人員的操作行為，使運(yùn)行人員掌握系統(tǒng)的用汽規(guī)律，適時(shí)調(diào)整鍋爐負(fù)荷，合理控制排污量，減少熱損失，嚴(yán)格執(zhí)行定期維修，停爐保養(yǎng)制度，保證設(shè)備完好，杜絕“跑、冒、滴、漏”，并注意加強(qiáng)排污和水質(zhì)管理,不斷提高管理水平和運(yùn)行水平[7,8]。

4 結(jié)論

對(duì)該酒店鍋爐系統(tǒng)的分析結(jié)果表明，冷凝水回收技術(shù)和排污熱量回收技術(shù)的節(jié)能效果是顯著的，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。鍋爐的節(jié)能工作任重道遠(yuǎn)，我們要結(jié)合鍋爐的自身運(yùn)行特點(diǎn)，并積極吸收運(yùn)用新的節(jié)能技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)品，提高鍋爐的運(yùn)行效率，達(dá)到鍋爐低耗高效的節(jié)能目的。

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