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工業蒸汽鍋爐節能優化改造實踐

資訊分類

資訊詳情

工業蒸汽鍋爐節能優化改造實踐

分類:
行業新聞
發布時間:
2021/01/21
【摘要】:

  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型燃氣蒸汽鍋爐,2臺10t的燃油燃氣鍋爐(1#、2#)可燃燒柴油和燃燒天然氣兩種模式自動切換、2臺10t的燃氣鍋爐(3#、4#)僅通過燃燒天然氣供熱,單臺鍋爐最大工作壓力1.3MPa,額定蒸發量為10t/h。鍋爐輔助系統包括有:1套30m3的柴油存儲系統,含大小油罐兩組;1套鍋爐給水系統,含2套20m3的鈉離子水處理系統、1套常溫除氧系統、1套常溫除鐵系統、6臺套給水泵組,2套水箱。

  2016年,鍋爐系統共生產蒸汽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,占鍋爐系統總能耗的99%,鍋爐系統總耗能占全廠綜合能耗43.25%。鍋爐系統運行效率方面,2016年全年氣汽比為103m3/t,水汽比1.21m3/t,均不在鍋爐系統能源績效參數設定的控制范圍以內。

  1.改造前狀況

  鍋爐系統年度能源耗用分析主要集中分析鍋爐系統的表1所示。

  表1 鍋爐系統年度能耗分析

  1.1 鍋爐系統氣汽比分析

  2012年-2016年鍋爐系統氣汽比呈上升趨勢。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1噸蒸汽2016年比2012年多消耗天然氣11m3。五年內,氣汽比升高幅度達12.43%,反映成都卷煙廠鍋爐系統熱效率大幅降低,節能空間較大,急需開展技術改進,提高鍋爐系統熱效率,降低鍋爐氣汽比。

  1.2 鍋爐系統電汽比分析

  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1噸蒸汽平均需要耗電9.87kW·h。電力消耗占蒸汽生產成本較小,鍋爐系統電力消耗節能空間較小。

  1.3 鍋爐系統自來水利用率分析

  2012年-2016年成都卷煙廠鍋爐系統水汽比呈下降趨勢。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。根據鍋爐系統能源績效參數要求,水汽比的控制值≤1.50,五年內,水汽比數據均在控制值范圍內,節能空間較小。

  1.4 給水系統分析

  由于軟水設備再生鈉離子交換器運行已久,系統陳舊落后,除氧器除氧率不達標,實際運行中導致鍋爐氧腐蝕比較嚴重,鍋爐熱效率大幅度下降。同時,冷凝水管道銹蝕嚴重,造成回收的冷凝水含鐵量嚴重超標,含鐵量達5.37mmol/L,無法正?;厥帐褂?,造成大量熱量和水資源的浪費。擬在現有條件下對該系統進行改造,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,保證鍋爐穩定、安全、高效、節能的運行。

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

  2.水處理節能優化改造

  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有的軟水設備間,而軟水設備安裝在鍋爐房二樓原除氧設備間,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),以提高鍋爐系統能源利用率。

  鍋爐系統節能改造完成后,鍋爐水處理系統一共分兩條供水線路。一條為自來水經鈉離子交換器處理后,合格進入軟水箱,軟水經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,經除鐵器除去冷凝水中鐵離子,經過CCD在線檢測合格后進入軟水箱,再經除氧器除氧后供鍋爐使用。

  增設除氧器后,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.能優化改造結果

  3.1 鍋爐給水水質

  鈉離子交換器產出達標水與除鐵后冷凝水在軟水箱混合,再經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指標進行了25次測試。測試數據整理如下:

  (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值測試記錄結果如圖5.8所示。

  3.2 冷凝水水質

  冷凝水回收系統改造后,冷凝水回收品質得到很大提升,大部分冷凝水經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據,如表2所示。

  表2 冷凝水回收系統試運行數據

  從試驗數據可以看出,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主要是Fe離子,因此,冷凝水回收系統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改造后鍋爐系統運行效率

  鍋爐系統節能改造完成后,試運行期間,共采集15日試運行數據進行系統運行效率分析。

  (1)氣汽比:試運行期間,共生產蒸汽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鍋爐系統節能改造節能效果預測

  成都卷煙廠鍋爐系統節能改造完成后,鍋爐系統能源利用率明顯提高,特別是自來水與天然氣利用率指標。氣汽比與去年同期比較降低22.00m3/t,即每產生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,即每產生1t蒸汽,減少電消耗2.67kW·h,降低幅度達19.3%,鍋爐系統能源利用率指標整體良好。

  能源節約量計算方式如下:

  式中,W—能源節約量

  M—蒸汽生產總量

  P—單位蒸汽能源消耗降低值

  2016年鍋爐系統共生產蒸汽25586t,根據上公式可得,預計全年可節約自來水消耗1.07萬m3,經濟收益8.00萬元;預計全年可節約電消耗6.83萬kW·h,經濟收益6.28萬元;預計可節約天然氣56.29萬m3,經濟收益182.38萬元。成都卷煙廠鍋爐節能改造預估年度總收益近196.66萬元。

  4.結束

  鍋爐系統增加熱力除氧器,可大幅度提高鍋爐給水溫度,降低鍋爐氣汽比,提高鍋爐系統天然氣利用率。熱力除氧器自身要消耗鍋爐系統部分蒸汽,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中,除鐵器過濾后的冷凝水大部分可用于鍋爐系統,可降低鍋爐自來水消耗,降低鍋爐系統水汽比和氣汽比。

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