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工业燃气蒸汽锅炉的节能降耗

发布日期:2021-1-31
   随着国家经济的发展,环保观念不断增强,为了改善大气质量、 整治环境污染,国家及地方相继出台了多项煤改气政策,燃气锅炉的 使用也因此得到进一步的推广。 随着燃料由煤或木材改成费用较高的天然气,很多企业 在感叹燃料成本的提高的同时,生产中由于没有采用科学、合理的燃气锅炉节能措施,浪费了大量的燃料和资金,阻碍了企业的生产水平 的提高。 因此,在保证企业安全生产的情况下,探寻燃气蒸汽锅炉节能降 耗措施,提高锅炉热效率,降低企业运行费用具有显著的经济效益和 社会效益。
  2 燃气锅炉节能降耗分析 影响燃气锅炉节能降耗的因素很多, 本文主要从燃气锅炉热效 率和燃气锅炉系统节能两方面分析节能降耗。
  所谓的锅炉热效率具体指的就是燃料送入热量当中的有效利用 热量比重。 锅炉热效率的全面提升就是实现有效利用热量的增加,进 而降低各项热损失程度,从燃气锅炉热平衡进行分析探讨,其热平衡 公式为:
  Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6
  式中:Qr—— —锅炉输入热量,在锅炉计算中,按燃料低位发热值计算;
  Q1—— —锅炉有效利用热量;
  Q2—— —排烟损失的热量;
  Q3—— —气体未完全燃烧损失的热量;
  Q4—— —固体未完全燃烧损失的热量;
  Q5—— —锅炉散热损失的热量;
  Q6—— —灰渣物理热损失。
  对于燃气锅炉来说,燃料为气体,Q4 和 Q6 非常小,完全可以忽略 不计,工业燃气蒸汽锅炉大都是小型的快装炉,外表面积较小且保温 较良好,锅炉散热损失 Q5 也不大,因此,锅炉输入热量 Qr 一定的情况 下,如何提高锅炉有效利用热量Q1,主要从降低排烟热损失 Q2、气体 未完全燃烧热损失Q3 两个方面入手。 通过平时对燃气锅炉的检验, 发现燃气锅炉在节能方面主要存 在下列问题:①过量空气系数偏高,燃烧机风气配比不合理;②排烟 温度偏高,排烟热损失较大,部分锅炉未能有效将尾部烟气余热回收 装置应用起来,甚至部分锅炉未配置尾部烟气余热回收装置;③水处 理工作开展不好或未开展,导致锅炉受热面结垢严重;④锅炉管道系 统热损失严重,主要是管道布局不合理和保温差,“跑冒滴漏”严重; ⑤普遍存在“大马拉小车”现象,锅炉经常处于低负荷运行;⑥节能管 理水平较低,缺乏节能相关的技术、人员、管理经验。
  3 燃气锅炉节能降耗的有效措施
  3.1 合理配置与运行燃烧器 天然气易燃烧,与空气的混合充分,接触表面积大,一般仅需要 较低的过量空气。 在燃烧系统中影响锅炉热效率的主要因素是排烟 烟气中氧含量和过量空气系数。 过量空气系数过大, 烟气量将会增 加,其带走热量也将更多。 合理控制锅炉排烟烟气含氧量和过量空气 系数,使燃料在最佳燃烧区燃烧,能提高锅炉热效率。 对于燃气锅炉 而言保持 2~3%的氧和 8~15%的过剩空气量是最合适的,这时热损失 最小。 燃烧器运行调整主要依据炉膛火焰颜色和排烟含氧量表。 锅炉正常燃烧时,火焰为浅蓝色,如果火焰颜色偏白,说明风量过大,如果 火焰颜色发红,说明风量过小。 锅炉正常燃烧时尾部烟气含氧量数值 应控制在:2~3%。 通过观察炉膛火焰颜色和锅炉含氧量表数值的变 化,及时调整燃烧机风气配比,降低锅炉未完全燃烧热损失。
  3.2 降低锅炉排烟热损失 排烟热损失主要与排烟量和排烟温度有关。 燃料一定的情况下, 排烟量主要取决于过量空气系数的大小。 在保证较小的排烟量情况 下,降低排烟温度可有效减小排烟热损失。 燃气锅炉排烟中可利用的热能有烟气的显热和其中水蒸汽的汽 化潜热两部分。 天然气的主要成分是甲烷,与燃煤锅炉相比,燃气锅 炉排烟烟气中会含有更多的水蒸气。 一般燃气锅炉排出的烟气温度 都超过 150℃,烟气中含有的水蒸气处于过热状态,无法凝结成液态 水而放出汽化潜热,造成较大的显热和潜热损失。 烟气余热冷凝回收设备的技术原理, 就是利用温度较低的冷水 冷却烟气, 把烟气温度降低至接近露点温度或把烟气中的水蒸气温 度降低到冷凝温度(60℃)以下,同时实现烟气的显热和水蒸气的汽化 潜热的回收利用。 因此,对于冷凝式燃气锅炉,由于排烟温度很低,排 烟显热损失较少,利用了汽化潜热后,按燃料低位发热量计算,冷凝 式锅炉的热效率可达到或超过100%。
  3.3 加强锅炉水处理和定期除垢 锅炉水处理工作没做好,锅炉容易结水垢,结水垢后,将增加传 热热阻,水垢的导热系数比钢约小30~40 倍,燃烧释放的热量无法有 效的传递给锅水,大量的热量被烟气带走,造成排烟温度升高,降低 锅炉热效率。 所以在锅炉运行管理时加强水处理工作,定期排污及除 垢,使锅炉受热面保持清洁,可有效的提高锅炉的热效率。
  3.4 优化管道系统,消除 “跑冒滴漏” 在锅炉节能运行中,由于管道系统及用汽设备的“跑冒滴漏”而 产生的热损失常常被忽略。 管道系统及用汽设备的“跑冒滴漏”在增 加系统散热损失的同时,也会导致供汽系统压力的不稳,而为了保证 压力,势必增加锅炉的燃料消耗。 用汽企业应合理的布置和优化蒸汽 管道系统,加强保温并定期检查管道系统和用汽设备,及时消除“跑 冒滴漏”,减少系统散热损失。
  3.5 蒸汽凝结水回收利用 在用汽设备中,蒸汽释放出汽化潜热后变成凝结水,蒸汽凝结水 还具有相当的热量,其热量可达到蒸汽热量的20~30%。 将蒸汽凝结 水回收利用,补充到锅炉的给水系统中,使锅炉的给水温度提高,能 有效的提供锅炉的热效率。
  3.6 增设蒸汽蓄热器 工业锅炉的热效率在额定蒸发量工况且运行稳定时才能达到最 高,超负荷、低负荷以及剧烈波动的负荷下运行,热效率都会大大的 降低。 为了缓解锅炉稳定出力与用汽设备用汽量波动之间的矛盾,可 以在锅炉与用汽设备之间增设蓄热器。 当锅炉的产汽量高于用汽设 备的用汽量时, 富余的水蒸汽在蓄热器里以高压水的形式进行能量 的储存,反之,当用汽量高于产汽量时,蓄热器能有效的补充锅炉产 汽量的不足,使锅炉能够稳定的运行在额定蒸发量工况附近,实现对 用汽设备的稳定供汽。
  3.7 引进锅炉合同能源管理 锅炉合同能源管理(简称“EMC”)就是节能服务公司和用汽企业签订相关的合同,按合同为用汽企业提供蒸汽或节能改造服务。 节能 服务公司凭借其专业的节能技术和良好的团队管理, 在锅炉运行管 理中实现能耗的最低化。 用汽企业也可通过合同能源管理解决开展 节能降耗工作缺乏资金、技术、人员、管理经验的问题,同时降低用汽 成本,实现双方共赢。 4 结束语 通过燃气锅炉热效率的分析结合燃气锅炉节能方面存在的问 题,提出以上七方面工业燃气锅炉节能降耗的有效措施。 用能企业可 以通过实际调查,结合锅炉原有结构及特性进行分析,找出在锅炉节 能方面存在的问题,制定最科学合理的节能降耗措施。
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