陳志強(qiáng)

（新鳳鳴中維化纖有限公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314513）

1 方案的提出

聚酯纖維廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ钆c工業(yè)各領(lǐng)域，我國是聚酯纖維生產(chǎn)大國，其產(chǎn)能約占世界的85%。聚酯生產(chǎn)過程對熔體的加熱是用導(dǎo)熱油為熱媒來進(jìn)行的（導(dǎo)熱油：聯(lián)苯-聯(lián)苯醚，壓力約為0.5 MPa，換熱前油溫為360℃，油為液相，換熱后油溫為276℃，油為汽相，經(jīng)聚脂工藝釋放導(dǎo)熱油的相變潛熱）。導(dǎo)熱油的升溫目前多采用鍋爐火管直接加熱的方式，運(yùn)行的鍋爐多為20～45 t/h的老式燃煤鏈條鍋爐（少量天然氣爐）。這種火管式加熱存在導(dǎo)熱油泄漏引發(fā)的鍋爐燃爆安全事故時(shí)有發(fā)生、老式鏈條爐的熱效率低下（≤85%）、粉塵、NOx和SO2等環(huán)保排放不達(dá)標(biāo)問題。從社會責(zé)任、節(jié)能與環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新的要求出發(fā)，我公司提出用超高壓鍋爐蒸汽與導(dǎo)熱油換熱循環(huán)的方式，對鏈條導(dǎo)熱油爐進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級改造。

2 鍋爐供汽與導(dǎo)熱油換熱的熱力循環(huán)系統(tǒng)

我公司集中新建5臺雙壓雙介質(zhì)超高壓中溫CFB鍋爐，在分散在3 km范圍內(nèi)的各聚酯鏈條煤爐區(qū)新建7座導(dǎo)熱油換熱站，外供蒸汽溫度和壓力分別為380℃和13.7 MPa。與導(dǎo)熱油換熱后，凝結(jié)回水溫度和壓力分別為280℃和11 MPa，經(jīng)穩(wěn)壓罐、循環(huán)給水泵等組成的給水系統(tǒng)返回鍋爐進(jìn)行再加熱。導(dǎo)熱油所吸收的熱量約占新蒸汽熱量的57.84%。高壓凝結(jié)水經(jīng)循環(huán)給水泵全部返回鍋爐繼續(xù)加熱，近似閉路循環(huán)，忽略系統(tǒng)管網(wǎng)散熱損失時(shí)，此循環(huán)換熱工藝使鍋爐蒸汽的熱能利用率達(dá)到100%，循環(huán)換熱工藝系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

選用的鍋爐為雙汽包鍋爐，產(chǎn)汽的壓力和溫度分別為13.7 MPa、380℃和3.82 MPa、450℃。因循環(huán)給水溫度達(dá)到280℃，此中壓爐的設(shè)置是依據(jù)化纖工藝所需供熱和鍋爐后部煙氣余熱被充分利用，這種設(shè)置可降低排煙溫度，鍋爐熱效率達(dá)91.7%以上。

鍋爐除雙壓的水汽介質(zhì)外，在高溫?zé)煔舛尾贾糜袑?dǎo)熱油介質(zhì)的加熱管束，可直接吸收鍋爐總熱量的10%左右，在滿足就地聚酯裝置需求的同時(shí)，避免導(dǎo)熱油過熱及泄漏爆炸。

此次節(jié)能與環(huán)保升級改造，將3 km范圍內(nèi)4個(gè)爐區(qū)的18臺鏈條導(dǎo)熱油爐集中改造為5臺雙壓雙介質(zhì)CFB鍋爐，鍋爐熱效率由低于85%提升至91.7%。

采用低氮燃燒、SNCR+SCR脫硝工藝使NOx排放達(dá)標(biāo)，排煙經(jīng)袋式除塵器傳送至引風(fēng)機(jī)，煙氣經(jīng)濕法脫硫塔+濕式電除塵處理，從而確保SO2與煙塵的排放達(dá)標(biāo)。

3 循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)水問題的改進(jìn)

循環(huán)系統(tǒng)投運(yùn)后，因系統(tǒng)的流失水量主要為鍋爐排污量和汽水取樣間取樣水量等，補(bǔ)水量約為系統(tǒng)總蒸汽流量的2%，約為3 t/h；鍋爐汽水循環(huán)基本接近于閉式循環(huán)。而系統(tǒng)所設(shè)的高壓補(bǔ)水泵（進(jìn)出口水溫度為104℃，進(jìn)口壓力為0.14 MPa，出口壓力為16.9 MPa，電動(dòng)機(jī)電壓和功率分別為10 kV和560 kW）流量為52 t/h，遠(yuǎn)大于正常補(bǔ)水量。該泵是目前所能選擇的流量為最小的離心泵，故需間斷并節(jié)流運(yùn)行。由于該泵的使用造成循環(huán)系統(tǒng)存在以下問題：

1）除氧器水溫不穩(wěn)，造成溶氧不合格，導(dǎo)致爐內(nèi)氧腐蝕，影響鍋爐壽命。原因是除氧器進(jìn)水量在啟泵補(bǔ)水時(shí)的流量約為12 t/h，而停泵后流量為0 t/h，補(bǔ)水量的突增突減造成除氧器水溫達(dá)不到熱力除氧的溫度要求；即使通過節(jié)流和泵最小流量閥回流，此泵的補(bǔ)水量仍為11～13 t/h。

2）影響循環(huán)系統(tǒng)的安全。按相關(guān)規(guī)范，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)間間隔為：500 kW以上的電動(dòng)機(jī)＞2 h，每天不超過5次。因間斷補(bǔ)水，該電機(jī)每小時(shí)啟動(dòng)2～3次，影響電機(jī)安全，并會造成泵的機(jī)封壽命迅速縮短。補(bǔ)水量的波動(dòng)，還帶來穩(wěn)壓罐的液位不穩(wěn)、溫度與壓力波動(dòng)和循環(huán)水泵調(diào)節(jié)頻繁等一系列的安全問題。

3）補(bǔ)水泵間斷運(yùn)行，靠節(jié)流及回流控制流量，浪費(fèi)了大量的電能；另外還增大操作人員操作頻次，增加開關(guān)閥門的勞動(dòng)強(qiáng)度。

為確供熱保循環(huán)的系統(tǒng)穩(wěn)定，我們提出了用柱塞泵替代離心式補(bǔ)水泵的方案。增設(shè)的柱塞泵與高壓補(bǔ)水泵并聯(lián)連接。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)用柱塞泵代替高壓離心泵對除氧水進(jìn)行加壓輸送，通過變頻調(diào)節(jié)柱塞泵的流量以滿足符合鍋爐的補(bǔ)水需求。柱塞泵的穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行有效地降低了電能的消耗，降低了對管道的負(fù)荷。

4 投運(yùn)情況及效果

我公司于2018年9月8日安裝投運(yùn)2臺柱塞泵，該泵的流量為5 t/h，進(jìn)出口水溫度約為104℃，泵的進(jìn)口壓力0.14 MPa，出口壓力為15 MPa，電動(dòng)機(jī)功率為30 kW，調(diào)速方法為變頻調(diào)速，設(shè)備投資為14萬元（含相關(guān)管閥配件）。該泵運(yùn)行時(shí)的補(bǔ)水量約為3 t/h，徹底解決了循環(huán)給水系統(tǒng)的安全問題。同時(shí)，還取得了明顯的節(jié)電效果。改用柱塞泵替代補(bǔ)水泵后，泵運(yùn)行的功率為22.5 kW（變頻后），運(yùn)行時(shí)間為24 h/d。相比原來使用的離心式補(bǔ)水泵（泵的功率為560 kW，每天運(yùn)行6 h），每天可節(jié)電2 460 kW·h，全年可節(jié)電885 600 kW·h，按電價(jià)0.6元/kW·h計(jì)，每年可節(jié)約電費(fèi)約為53.136萬元。

我公司于2018年10月26至11月29日對改造后的1#鍋爐和2#鍋爐邀請浙江省特種設(shè)備節(jié)能檢測中心進(jìn)行了鍋爐熱效率測試，鍋爐運(yùn)行工況測試報(bào)告顯示，1#鍋爐和2#鍋爐的熱效率分別為92.38%和91.96%。鍋爐改造前后的環(huán)保指標(biāo)情況見表1。

表1 鍋爐改造前后的環(huán)保指標(biāo)情況

5 結(jié)語

鍋爐蒸汽與導(dǎo)熱油換熱循環(huán)系統(tǒng)一期項(xiàng)目自2018年9月投運(yùn)后，經(jīng)過鍋爐首檢及近一年半的運(yùn)行證明，鍋爐運(yùn)行安全可靠，整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)達(dá)到了改造設(shè)計(jì)要求，通過改造不僅提高了鍋爐燃燒熱效率，而且降低了系統(tǒng)運(yùn)行能耗，同時(shí)，還降低了粉塵、SO2和NOx等污染物的排放。實(shí)踐證明，我公司采用的鍋爐蒸汽與導(dǎo)熱油換熱循環(huán)的工藝符合國情，是鍋爐熱能在聚酯化纖化工領(lǐng)域的一次成功探索，該循環(huán)工藝的成功實(shí)施，產(chǎn)生了良好的節(jié)能效益、經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，同時(shí)為相關(guān)化纖化工領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)升級改造，提供了一定的改造方向與思路。