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锅炉的节能技巧和手段

锅炉的节能技巧和手段

 

一、低压工业锅炉的节能技巧 

  低压工业锅炉在厂家设计时已经考虑过热效率的问题,要从更改设备或烟气方面来节能可能性不大,所以锅炉节能最好从操作上入手。据有关资料调查显示,目前国内低压工业锅炉的设计热效率一般在70~90%,一般实际运行热效率在60~80%左右,有些甚至在50%以下,小型低压工业锅炉只要操作、维护得当,完全可以达到锅炉厂家的设计热效率。


低压锅炉管理及操作要注意以下几点:


1.监测锅炉排烟温度。


   通常锅炉最大的热损失是排烟损失,所以控制好锅炉的排烟温度很重要,一般燃煤低压工业锅炉(主要指10吨以下及压力小于1.6MPa的锅炉,以下同)的排烟温度为150~180℃,燃油锅炉的排烟温度为210~240℃,所以当排烟温度过高时要查找原因并及时消除。燃煤锅炉排烟温度过高的原因有:(1) 炉膛负压太高;(2) 烟气短路;(3)受热管道上烟垢太厚;(4) 锅内水垢太厚等。燃油锅炉排烟温度过高的原因有:(1)风油调节不好,使油不能完全燃烧到烟囱尾部发生二次燃烧;(2) 烟灰太多,需要及时清灰;(3) 烟气短路;(4) 水垢太厚等。


2.控制锅炉排污率。 


   一般工业锅炉的排污率控制在5~10%,在保证锅水合格(主要是总碱度和pH值)的前提下,锅炉排污率越低越好,排污要坚持“勤排、少排、均匀排”的原则。


3.保养好锅炉的炉墙、保温层。

  

   锅炉的散热损失也是一项比较大的热损失,现在的锅炉厂家在制造和设计时已经考虑周全,所以无需我们去改变,我们只要维护好就行了。一般锅炉外包表面的温度不超过50℃,如过高则要查找原因,及时消除。锅炉保温层要经常保持干燥,对于燃煤锅炉,不得长时间正压运行,否则容易损坏炉墙及煤闸板等。


4.调整好燃料和风量的比例,使燃料尽量完全燃烧。


   一般小型锅炉不具备风量测试等仪器,所以只能凭经验去调节。对于燃油锅炉,正常燃烧时火焰呈黄白色,不刺眼,火焰稳定,烟囱无明显可见烟气;对于燃煤锅炉,正常燃烧时火焰呈淡黄色,烟囱无明显可见烟气,煤渣基本烧完,煤的颗粒尽量均匀。


5.要有完善的锅炉水处理。 


   完善的锅炉水处理及水质化验可以最大限度的防止锅炉结垢及正确指导排污,而这一点很多小型锅炉都没有做到,企业也通常都不重视。


二、常压热水锅炉节能技巧

   常压热水锅炉因为工作在常压环境下,相比其他承压锅炉来说,有更大的节能空间。通常可以采用如下节能技巧:


1.一般来说,锅炉的效率出厂时已经设定,运行中很难调节,在锅炉运行中主要调节的是循环水泵的功率,在水泵上加一变频器基本就可解决。

 

2.如果你用的是燃气锅炉的话,所谓节能就是节省天然气用量。有两个小窍门,就是调低燃气的压力,稍微调低一点就行,还有就是稍微调低出水温度,不要让锅炉100%功率运行。一般在85%即可。热水锅炉想节能,一般就这两种方法。


3.冷凝器节能原理:

   1Nm3天然气燃烧后会放出9450Kcal的热量,其中显热为8500Kcal,水蒸气含有的热量(潜热)为950Kcal。对于传统燃气锅炉可利用的热能就是8500Kcal的显热,供热行业中常规计算天然气热值一般以8500Kcal/Nm3为基础计算。这样,天然气的实际总发热量9450Kcal与天然气的显热8500Kcal比例关系以百分数表示就为:111%,其中显热部分占100%,潜热部分占11%,所以对于传统燃气锅炉来说还是有很多热量白白浪费掉。普通燃天然气锅炉的排烟温度一般在120~250℃,这些烟气含有8%~15%的显热和11%的水蒸气潜热。加装烟气冷凝器的主要目的就是通过冷凝器把烟气中的水蒸气变成凝结水,最大限度地回收烟气中含有的潜热和显热,使回收热量后排烟温度可降至40℃~80℃左右,同时烟气冷却后产生的凝结水得到及时有效地排出(1 Nm3天然气完全燃烧后,可产生1.66kg水),并且大大减少了CO2、CO、NOx等有害物质向大气的排放,起到了明显的节能、降耗、减排及保护锅炉设备的作用。从而达到节能增效的目的。

通过以上三个节能技巧,相信可以很大程度上为常压热水锅炉节约能源,节省开支。


三、锅炉常用的节能措施


1.锅炉设计节能措施


(1)锅炉设计时,首先应进行设备的合理选型。为了确保工业锅炉的安全节能地满足用户要求,必须因地自宜选择合适的锅炉,根据科学合理的选型原则设计锅炉的型式。


(2)锅炉选型时,还应正确选择锅炉的燃料应根据锅炉的类型、行业、安装地域合理选择燃料种类。合理配煤,使燃煤的水分、灰分、挥发分、粒度等符合进口锅炉燃烧设备要求。同时,鼓励使用秸秆成型燃料等新能源作为替代燃料或掺烧燃料。


(3)在选择风机和水泵时,要选择新型的高效节能型产品,不能选择落后淘汰的产品;按锅炉运行工况匹配水泵、风机和电机,避免“大马拉小车”的现象,对目前正在使用的低效、能耗大的辅机,应予以改造或用高效节能产品替代。


(4)合理选择锅炉的参数,锅炉一般在额定负荷的80%~90%时效率最高,随着负荷的下降,效率也要下降。一般选用锅炉的容量比实际用汽量大10%就行了,如选择的参数不正好时,根据系列标准,可选用较高一档参数的锅炉。锅炉辅机的选择也要参照上述原则,避免“大马拉小车”。


(5)合理确定锅炉的数量,原则是要考虑锅炉正常检修停炉,又要注意锅炉房里的锅炉台数不多于3~4台。


(6)科学设计使用锅炉省煤器,为了减少排烟热损失,提高锅炉热效率,在锅炉尾部烟道设置省煤器受热面,利用烟气的热量加热锅炉给水,达到节能目的,加装省煤器后,提高给水温度,使炉水与给水温差减小,减少了锅炉给水产生的热效力。

国家规定:凡<4吨/时锅炉排烟温度不大于250℃;≥4吨/时锅炉排烟温度不大于200℃;≥10吨/时锅炉排烟温度不大于160℃,否则应安装省煤器。


(7)尽可能按实际用汽量来选用设备。工业锅炉的额定蒸发量是其连续的最大产汽量。一般在额定处理的80~90%左右时锅炉热效率最高,因此在核实用汽量的基础上,既不能选用蒸发量太小的设备,也不能选用过大的设备。


(8)设计时,应考虑蒸汽按品位分级利用。蒸汽有一个特性,就是可以连续分级利用,用的次数愈多,能量的利用就愈充分,如果把品位高的蒸汽,现用来背压发电,再去带动工业汽轮机作功,然后再加热产品或物料,最后用于蒸煮或供暖、供热水等。这样才是做到了蒸汽合理分级利用。


(9)热力管网、热设备保温的合理设计


①保温的范围

a.外表面温度大于50℃的各种设备管道及其附件。

b.工业生产中需要防止或减少设备、管道及其附件内介质凝固、冻结的部位;

c.工业生产中不宜保温的设备、管道及其附件,其外表温度超过60℃,而又需经常操作维修,能引起烫伤的部位;  


②保温材料性能要求

a.导热系数:在≤650℃时,导热系数值不得大于0.12千卡/(米·时·kWh),并有明确的随温度变化的导热系数方程式或图表;

b.抗压强度:成型制品的抗压强度≥3公斤/厘米2

c.必须注明最高使用温度;

d.容重小、应标明数值;

e.耐火性、吸水率、耐腐蚀性等,必须注明其数值。


③保温工程设计的原则

a.保温后的设备管道及其附件的散热损失应小于国家规定的“允许最大散热值”;

b.在保温材料的物理、化学性能满足工艺要求的前提下,应优先选用导热系数低、密度小、价格低廉的保温材料;

d.保温材料和保温厚度的选择,应使由于保温所花的材料、安装、维修的成本和保温后的散热损失在整个寿命期内达到最低的费用。


(10)设计时,正确考虑工厂配备蒸汽管道的节能手段


①管径与蒸汽用量是否相适应,要根据使用目的来决定。对于热损失而言,一般蒸汽配管管径小时热损失小,较经济。但如果主管道用小管,管内蒸汽流速太高,会引起管道共振,所以蒸汽流速一般控制在50米/秒左右。随着所用蒸汽种类的不同,即用过热蒸汽还是饱和蒸汽,管内蒸汽的流速范围也不同。饱和蒸汽的流速范围较窄,以20~30米/秒为宜。因此,管径由管内蒸汽的流速范围决定。


②到蒸汽使用地点的管路走向,如果能取最短距离时,就采用那一走向。若距离长时,必须考虑压力降,同时必须考虑蒸汽引起的管道热膨胀和使用膨胀节的注意事项,选择适当的弯管膨胀节和处理管内冷凝水的排出等等。


③为了保持管内蒸汽压力的稳定,减压阀是否正常工作,安全阀能否准确启动,都要定期进行维护管理。另外,在长期使用中,管道接头及阀门等地方会产生蒸汽泄漏,因此要考虑及时和定期检修,努力改善泄漏状况。为了自动排出混入蒸汽管道内的空气或冷凝水,要在适当的地点安装疏水器,并检查其工作情况,以提高蒸汽的使用效率。特别是蒸汽中混入的空气,会使蒸汽分压力下降,降低蒸汽温度,因此必须采用疏水器,以便排出空气并回收冷凝水。


2.锅炉技术节能措施


(1)加强对低效锅炉的技术改造。由于我国经济基础有限,不能将所有比较陈旧的锅炉都更新。对于未被列入更新范围,但效率不高有较多缺陷的锅炉应加强技术改造。对工业锅炉的技术改造,应尽量达到一改多效的目的,就是既要提高热效率节约燃料,又要提高出力、减轻污染,实现文明生产,同时还要能适应燃用劣质煤。


(2)锅炉应充分使用变频调速技术。锅炉水泵与风机的选型时,都在额定负荷上考虑一定裕量,所以,实际上锅炉运行时,风机和水泵的流量都小于设备的额定流量,都需进行调节。过去调节都是靠节流调节,即关小进出口节流阀或挡板的开度,使流量减少了,但电机功率没有明显地减少。变频调速是通过变频器使电机转速降低,而使电机输出功率降低。

变频调速用于风机和水泵,普遍可节电30%~40%,其投资经两个采暖季可以回收,同时,由于降速运行,减轻了机械磨损,延长轴承寿命,提高了机械的可靠性。


(3)合理使用锅炉的自动控制技术。锅炉运行中,自动控制可以提高锅炉效率,节约能源。近年来自动控制和微机监控技术发展较快,锅筒水位和上水自动控制装置较多,燃烧过程的自动控制和微机控制在燃油和燃气锅炉上较为普遍应用,对于层燃炉,有的锅炉房采用微机监测,人工调节也收到较好的效果。锅炉的自动控制和微机监控仪表应以简单、实用为原则。


(4)推广使用热管换热器。目前,国内部分锅炉排烟温度过高,排烟热损失较大,降低了锅炉的热效率。热管换热器能有效回收锅炉烟气余热,把气-液热管换热器安装在锅炉烟道内加热给水,节能效果显著,仅用一个采暖季就可回

收用于换热器的投资。


(5)采用冷凝式余热回收锅炉技术。传统锅炉中,排烟温度一般在160~250℃,烟气中的水蒸汽仍处于过热状态,不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。众所周知,锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得,未考虑燃料高位发热值中汽化潜热的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%~91%。而冷凝式余热回收锅炉,它把排烟温度降低到50~70℃,充分回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜热,提升了热效率,冷凝水还可以回收利用。


(6)合理采用蒸汽蓄热器。蒸汽蓄热器是一种省能型装置,蒸汽蓄热器的原理是当锅炉负荷减少时,将锅炉多余蒸汽供入蒸汽蓄热器内,使蒸汽在一定压力下变为高压饱和水。当供热负荷增加,锅炉蒸发量供不应求时,降低蓄热器中压力,高压饱和水即分离为蒸汽和低压饱和水,产生的蒸汽供用户使用。采用蒸汽蓄热器一般可节约燃料5%~15%。


(7)采用真空除氧技术。真空除氧是一种省能型除氧方法。目前,大型工业锅炉的给排水除氧方法大多采用大气热力除氧。这种方法要把给水加热到大气压力下的沸点温度,才能排走水中的氧。大气热力除氧有两个不足之处。一是大气压力的沸点温度,需要消耗大量蒸汽,使锅炉有效利用热量减少。一台10t/h锅炉给水从60℃加热到105℃,耗汽约0.7t/h。二是由于锅炉给水温度提高使省煤器平均水温提高,省煤器传热温差减少,排烟温度增高,排烟热损失加大。以上两个方面都使锅炉热效率降低。而当采用真空除氧,真空度维持在7.999kPa(60mmHg)时,给水温度只要加热到60℃就能达到除氧目的。这样既节约了蒸汽,又减少了排烟损失,从而提高了锅炉热效率。


(8)推广进口锅炉水处理技术。据测算,进口锅炉本体内部每结1mm水垢,整体热效率下降3%,而且影响进口锅炉的安全运行,通过采取有效的水处理技术和除垢技术,实现进口锅炉无水垢运行。


3.锅炉管理节能措施


(1)加强运行管理。提高进口锅炉操作人员和管理人员专业技能,正确使用和操作进口锅炉系统;定期对设备进行维护保养,使系统和设备在最佳状态下安全经济运行。


(2)必须健全操作、安全、维修制度。只有严格执行操作程序,才能使设

备高效、低能耗运行,只有设备经常维修,保持完好,才能杜绝“跑、冒、滴、漏”现象。


(3)要加强计量管理工作,除了安全仪表,锅炉运行指示仪表,尤其是能源计量仪表是必不可少的。能源的科学管理,节能工作的开展,离不开能源的计量,正确的计量,才能了解节能的效果。


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