工業(yè)蒸汽鍋爐節(jié)能優(yōu)化改造實踐

摘要：隨著工業(yè)蒸汽鍋爐節(jié)能技術(shù)的逐漸發(fā)展和變化，原有配套設(shè)備已不能滿足目前節(jié)能降耗工作需要，需進行節(jié)能優(yōu)化改造。本研究以成都卷煙廠為例，對原鍋爐在運行中存在的節(jié)能空間進行了細(xì)致的分析，針對性提出了優(yōu)化改造思路，并詳細(xì)介紹了優(yōu)化改造后的運行情況。

關(guān)鍵詞：工業(yè)鍋爐；蒸汽鍋爐；節(jié)能；優(yōu)化；改造

前言

成都卷煙廠鍋爐房共裝有4臺鍋爐主機，均為德國菲斯曼Vitomax 200型燃?xì)庹羝仩t，2臺10t的燃油燃?xì)忮仩t（1#、2#）可燃燒柴油和燃燒天然氣兩種模式自動切換、2臺10t的燃?xì)忮仩t（3#、4#）僅通過燃燒天然氣供熱，單臺鍋爐最大工作壓力1.3MPa，額定蒸發(fā)量為10t/h。鍋爐輔助系統(tǒng)包括有：1套30m3的柴油存儲系統(tǒng)，含大小油罐兩組；1套鍋爐給水系統(tǒng)，含2套20m3的鈉離子水處理系統(tǒng)、1套常溫除氧系統(tǒng)、1套常溫除鐵系統(tǒng)、6臺套給水泵組，2套水箱。

2016年，鍋爐系統(tǒng)共生產(chǎn)蒸汽2.56萬t蒸汽，有效運行時間為1.18萬h，共耗水3.10萬t，耗電23.81萬kW·h；天然氣263.99萬m3，占鍋爐系統(tǒng)總能耗的99%，鍋爐系統(tǒng)總耗能占全廠綜合能耗43.25%。鍋爐系統(tǒng)運行效率方面，2016年全年氣汽比為103m3/t，水汽比1.21m3/t，均不在鍋爐系統(tǒng)能源績效參數(shù)設(shè)定的控制范圍以內(nèi)。

1.改造前狀況

鍋爐系統(tǒng)年度能源耗用分析主要集中分析鍋爐系統(tǒng)的表1所示。

表1 鍋爐系統(tǒng)年度能耗分析

1.1 鍋爐系統(tǒng)氣汽比分析

2012年-2016年鍋爐系統(tǒng)氣汽比呈上升趨勢。氣汽比最小的是2012年，為91.77m3/t；最大的是2016年，為103.18m3/t；即每生產(chǎn)1噸蒸汽2016年比2012年多消耗天然氣11m3。五年內(nèi)，氣汽比升高幅度達12.43%，反映成都卷煙廠鍋爐系統(tǒng)熱效率大幅降低，節(jié)能空間較大，急需開展技術(shù)改進，提高鍋爐系統(tǒng)熱效率，降低鍋爐氣汽比。

1.2 鍋爐系統(tǒng)電汽比分析

2012年-2016年成都卷煙廠電汽比平均值為9.87kW·h/t，即近五年生產(chǎn)1噸蒸汽平均需要耗電9.87kW·h。電力消耗占蒸汽生產(chǎn)成本較小，鍋爐系統(tǒng)電力消耗節(jié)能空間較小。

1.3 鍋爐系統(tǒng)自來水利用率分析

2012年-2016年成都卷煙廠鍋爐系統(tǒng)水汽比呈下降趨勢。水汽比最高的是2012年，為1.36m3/t，水汽比最低的是2016年，為1.21m3/t。根據(jù)鍋爐系統(tǒng)能源績效參數(shù)要求，水汽比的控制值≤1.50，五年內(nèi)，水汽比數(shù)據(jù)均在控制值范圍內(nèi)，節(jié)能空間較小。

1.4 給水系統(tǒng)分析

由于軟水設(shè)備再生鈉離子交換器運行已久，系統(tǒng)陳舊落后，除氧器除氧率不達標(biāo)，實際運行中導(dǎo)致鍋爐氧腐蝕比較嚴(yán)重，鍋爐熱效率大幅度下降。同時，冷凝水管道銹蝕嚴(yán)重，造成回收的冷凝水含鐵量嚴(yán)重超標(biāo)，含鐵量達5.37mmol/L，無法正常回收使用，造成大量熱量和水資源的浪費。擬在現(xiàn)有條件下對該系統(tǒng)進行改造，使鍋爐在運行中盡最大可能減少氧腐蝕，提高鍋爐能源使用效率，保證鍋爐穩(wěn)定、安全、高效、節(jié)能的運行。

綜合上述分析：現(xiàn)階段成都卷煙廠鍋爐系統(tǒng)氣汽比高位運行，鍋爐主機熱效率偏低，為近五年最低水平，急需通過技術(shù)改造，提高鍋爐熱效率。

2.水處理節(jié)能優(yōu)化改造

本次改造新上兩臺除氧器，考慮建筑承重載荷，兩臺除氧器安裝在現(xiàn)有的軟水設(shè)備間，而軟水設(shè)備安裝在鍋爐房二樓原除氧設(shè)備間，將1樓化驗間改造為鹽液池，并且增加一套鍋爐排污自動控制及熱回收利用裝置，同時，更換現(xiàn)有蒸汽冷凝水主管道及保溫，并在二樓配置一臺除鐵器和一套CCD（污染在線檢測系統(tǒng)），以提高鍋爐系統(tǒng)能源利用率。

鍋爐系統(tǒng)節(jié)能改造完成后，鍋爐水處理系統(tǒng)一共分兩條供水線路。一條為自來水經(jīng)鈉離子交換器處理后，合格進入軟水箱，軟水經(jīng)熱力除氧器除氧后供鍋爐使用；另一條為蒸汽冷凝水匯于冷凝水水箱后，經(jīng)除鐵器除去冷凝水中鐵離子，經(jīng)過CCD在線檢測合格后進入軟水箱，再經(jīng)除氧器除氧后供鍋爐使用。

增設(shè)除氧器后，鍋爐給水溫度可達104℃，遠高于改造前的50℃。鍋爐給水溫度提高，大幅度提高了鍋爐熱效率，即鍋爐氣汽比大幅度提高。同時，高溫冷凝水回收二次利用，大量熱量與水資源得以再次利用，大幅度提高了鍋爐水資源利用率，即鍋爐水汽比大幅度提高。

3.能優(yōu)化改造結(jié)果

3.1 鍋爐給水水質(zhì)

鈉離子交換器產(chǎn)出達標(biāo)水與除鐵后冷凝水在軟水箱混合，再經(jīng)過除氧器除氧供鍋爐使用。試運行期間，共對鍋爐給水主要水質(zhì)指標(biāo)進行了25次測試。測試數(shù)據(jù)整理如下：

（1）溫度（℃）：試驗期間，鍋爐給水溫度最高為104℃，最低為99℃，平均溫度為101.32℃。

（2）硬度（mmol/L）：試驗期間，鍋爐給水硬度醉倒為0.02mmol/L，最低為0.01mmol/L，平均值為0.12mmol/L。

（3）氯根（mg/L）：試驗期間，鍋爐給水氯根最高為15mg/L，最低為13mg/L，平均值為13.32mg/L。

（4）PH值：試驗期間，鍋爐給水PH值一直為7。鍋爐給水PH值測試記錄結(jié)果如圖5.8所示。

3.2 冷凝水水質(zhì)

冷凝水回收系統(tǒng)改造后，冷凝水回收品質(zhì)得到很大提升，大部分冷凝水經(jīng)除鐵器處理后可供鍋爐使用。試運行期間，共采集15日回水水量與平均溫度數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 冷凝水回收系統(tǒng)試運行數(shù)據(jù)

從試驗數(shù)據(jù)可以看出，日回水量最多為72.9m3，最少為59.1m3，平均每日回水65m3，蒸汽系統(tǒng)約60.6%的高溫冷凝水能得以回收利用；回水溫度最高為82℃，最低為72℃，平均溫度為77℃。

回收的冷凝水中雜質(zhì)主要是Fe離子，因此，冷凝水回收系統(tǒng)主要是通過除鐵器去除冷凝水中的Fe離子。改造完成后，主要檢測冷凝水中含鐵量（mg/L）的變化情況，以及PH值的變化情況。試運行期間，成都卷煙廠正常生產(chǎn)情況下，每日平均可回收高溫蒸汽冷凝水65t、平均溫度77℃。冷凝水經(jīng)除鐵器過濾后，含鐵量≤0.3mg/L，PH值為7，可供鍋爐安全使用。

3.3改造后鍋爐系統(tǒng)運行效率

鍋爐系統(tǒng)節(jié)能改造完成后，試運行期間，共采集15日試運行數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)運行效率分析。

（1）氣汽比：試運行期間，共生產(chǎn)蒸汽1608.7t，消耗天然氣146450kW·h，平均氣汽比為90.88 m3/t，單日氣汽比最高為102.1m3/t，最低為77.37m3/t，遠低于去年同期平均值。

（2）水汽比：試運行期間，共生產(chǎn)蒸汽1608.7t，消耗水1555.1m3，平均水汽比為0.97m3/t，單日水汽比最高為1.12m3/t，最低為0.82m3/t，遠低于去年同期平均值。

（3）電汽比：試運行期間，共生產(chǎn)蒸汽1608.7t，消耗電17992kW·h，平均電汽比為11.19kW·h/t，單日電汽比最高為13.42kW·h/t，最低為9.82kW·h/t，略低于去年同期平均值。

3.4鍋爐系統(tǒng)節(jié)能改造節(jié)能效果預(yù)測

成都卷煙廠鍋爐系統(tǒng)節(jié)能改造完成后，鍋爐系統(tǒng)能源利用率明顯提高，特別是自來水與天然氣利用率指標(biāo)。氣汽比與去年同期比較降低22.00m3/t，即每產(chǎn)生1t蒸汽，減少天然氣消耗22m3，降低幅度達19.5%；水汽比與去年同期比較降低0.42m3/t，即每產(chǎn)生1t蒸汽，減少水消耗0.42m3，降低幅度達30.4%；電汽比與去年同期比較降低2.67 kW·h/t，即每產(chǎn)生1t蒸汽，減少電消耗2.67kW·h，降低幅度達19.3%，鍋爐系統(tǒng)能源利用率指標(biāo)整體良好。

能源節(jié)約量計算方式如下：

式中，W—能源節(jié)約量

M—蒸汽生產(chǎn)總量

P—單位蒸汽能源消耗降低值

2016年鍋爐系統(tǒng)共生產(chǎn)蒸汽25586t，根據(jù)上公式可得，預(yù)計全年可節(jié)約自來水消耗1.07萬m3，經(jīng)濟收益8.00萬元；預(yù)計全年可節(jié)約電消耗6.83萬kW·h，經(jīng)濟收益6.28萬元；預(yù)計可節(jié)約天然氣56.29萬m3，經(jīng)濟收益182.38萬元。成都卷煙廠鍋爐節(jié)能改造預(yù)估年度總收益近196.66萬元。

4.結(jié)束

鍋爐系統(tǒng)增加熱力除氧器，可大幅度提高鍋爐給水溫度，降低鍋爐氣汽比，提高鍋爐系統(tǒng)天然氣利用率。熱力除氧器自身要消耗鍋爐系統(tǒng)部分蒸汽，可通過回收冷凝水提高除氧器給水溫度，閃蒸鍋爐排污水產(chǎn)生蒸汽供除氧器使用等措施，減少除氧器蒸汽使用量。蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)中，除鐵器過濾后的冷凝水大部分可用于鍋爐系統(tǒng)，可降低鍋爐自來水消耗，降低鍋爐系統(tǒng)水汽比和氣汽比。

本次成都卷煙廠鍋爐系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化改造的成功，對于工業(yè)低壓蒸汽鍋爐行業(yè)，特別是煙草行業(yè)蒸汽鍋爐改造具有較好的借鑒意義。

原標(biāo)題:工業(yè)蒸汽鍋爐節(jié)能優(yōu)化改造實踐