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探討工業鍋爐的節能措施

10-04 19:34:48  瀏覽次數:628次  欄目:暖通空調
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能源是發展國民經濟的命脈,是提高人民生活水平的重要物資基礎。隨著國民經濟的發展,對能源的需求日益增加。我國是能源資源比較豐富的國家,由于我國人口眾多,按人均的能源產量還是很低,約為世界平均水平的三分之一。因此,我國采取開發與節約并重的能源方針,把節能放在很重要的位置。由于我國能源利用水平較低,有很大的節能潛能。

工業鍋爐是我國耗能最多的設備之一,每年消耗的能源約占整個國家能源消耗的三分之一。而工業鍋爐耗能是為了生產二次能源——蒸汽或熱水。蒸汽或熱水是通過熱力管網送往各種用熱設備。鍋爐、管網和用熱設備組成了熱力系統,該系統的能源利用率等于鍋爐熱效率、管網熱效率和用熱設備熱效率的乘積,即η能=η鍋.η管.η設。由此可見,鍋爐耗能的大小不僅決定于本身熱效率的高低,而且也決定于熱力系統的能源利用率。因此,節省工業鍋爐耗能必需從鍋爐、管網和用熱設備三方面系統地考慮。

工業鍋爐效率低的重要原因是鍋爐容量太小,使能量利用率降低。我國的工業鍋爐主要用于供熱、采暖和生活,許多企事業單位只重視鍋爐本身的技術改造,提高出力和熱效率,而對能量的綜合利用考慮得較少,忽視了管網和用熱設備的滴漏散熱,結果是鍋爐愈改愈大,熱效率雖有很大的提高,但耗能卻很多,能源利用率不高。因此,要提高鍋爐的能源利用率,除了要提高工業鍋爐本身的熱效率外,還要實行工業鍋爐的供熱系統節能、軟件節能與硬件節能相結合的全方位節能策略。

軟件節能要重視并抓好燃料供應管理和運行操作人員的培訓工作。讓燃料去適應鍋爐,比改造鍋爐見效快投資少,應作為節能的主要措施。各大型企業應有技術人員負責鍋爐、管網和用熱設備的管理。司爐工應進行操作培訓,經鍋爐安全監察部門考試合格,發給操作證明后方可上崗。

硬件節能包括燃料加工(原燃的洗選、混配、篩分、破碎、成型煤等),采用新工藝、新設備,改造舊工藝、舊設備等。開展企業熱平衡,改進管網和用熱設備基礎上,對鍋爐的容量和熱效率提出合理的要求,避免改造鍋爐或更新的盲目性。

硬件節能投資大周期長,而且只有在做好軟件節能的基礎上才能發揮作用,但它是大幅度節能的根本措施。

近幾年來,自動燃油(氣)鍋爐發展很快。自動化程度高,安全性能好,對大氣環境污染少,熱效率高(燃油鍋爐的熱效率約在85%以上,燃氣鍋爐的熱效率在90%以上)。因此,工業鍋爐的節能主攻方向應放在鍋爐、管網和用熱設備組成的供熱系統上。在當前,下列幾個方面對工業鍋爐的節能有重要意義。

一、蒸汽的有效利用

蒸汽是鍋爐的產品,應嚴格按計劃使用。在有多臺鍋爐的鍋爐房,每臺鍋爐負荷(供汽量)的分配應按機組總效率最高的原則分配。鍋爐負荷先由效率高的鍋爐承擔,至滿負荷后,再由效率低的鍋爐承擔負荷。

為有效利用蒸汽,在各種情況下均不應將高壓蒸汽白白地膨脹為低壓蒸汽而未得到功的利用。應杜絕向空氣排汽,尤其在鍋爐啟動時,應盡量少向空排汽,或將這部分蒸汽利用起來。為了節省能量,鍋爐應盡量少排污,排污量應控制在5%以下,最佳為2%,盡量利用排污熱量,可裝排污擴容器或換熱器利用之。應保持疏水器正常工作。可用擴容器回收疏水器的熱量,疏水器里的蒸汽凝結水,水質好,是優質鍋爐給水,回收后可節省水處理費用。應防止各種管道、閥門漏汽漏水,總泄量不超過2~3%.應回收各種余熱和廢熱。

二、管道保溫

蒸汽管道、熱水管道及各種用熱設備都會向周圍的空氣散失熱量,另外為了安全的目的,必須對輸汽、水管道保溫。

保溫用絕熱材料應符合以下要求:

1)導熱系數低、絕熱性能好。導熱系數λ<0.12千卡/米。時。℃

2)管內介質達到最高溫度時,性能仍較穩定,而且機械性能良好,一般抗壓強度不低于3公斤/厘米2.

3)當熱介質溫度大于120℃時,保溫材料不應含有有機物和可燃物。只有當介質溫度在80℃以下時,保溫材料內可含有有機物。

4)保溫材料要求吸濕性小,對管壁無腐蝕,易于制造成型,便于安裝。

符合上述要求的保溫材料有膨脹珍珠巖、堿玻璃纖維、泡沫塑料、石棉和礦渣棉等。

保溫層的厚度一般按以下原則確定:

1)保證管道的熱損失在規定值以下。

2)保溫層表面溫度不超過55~60℃。

3)保溫層的經濟厚度為應使保溫層的費用及熱損失折合為燃料費用之和最小。

為減少蒸汽管道的散熱損失,應盡可能采用小的管徑,并縮短輸送距離,同時應使其壓降較小。在輸送蒸汽前將汽壓降低到最低必須的數值。如壓降較大,則應利用其作功。對于動力裝置,應采用高溫高壓蒸汽;對于工藝用汽,應采用低壓和小的過熱度。對供熱設備和管道進行良好的保溫是重要的節能措施。

三、熱水供暖

除了生產工藝必須使用蒸汽以外,對于供暖、通風和熱水供應等應采用熱水供熱。其主要優點是:

1)熱水供暖可以節約大量燃料20~40%.因為它沒有凝結水和二次蒸發損失。其次,熱水供暖管道散熱損失小。蒸汽供暖管道漏汽損失較大。蒸汽鍋爐需要連續和定期排污,而熱水鍋爐只需少量的定期排污。最后,熱水供暖可根據室外環境溫度的變化,靈活地對熱水進行質量調節,達到既節約燃料又保證供熱質量的要求。

2)高溫熱水供暖系統的維修費用比蒸汽供暖低。實踐證明,熱水供暖系統維修費用只是蒸汽供暖系統的1/3,維修人員可相應地減少一半。

3)熱水供暖熱半徑大,可達幾十公里,而蒸汽供暖受管道阻力損失限制,一般僅為2~3公里。

4)高溫水供暖適合于區域性供熱事業的發展。而采用區域性集中供熱不僅可以節約大量燃料,又可減少鍋爐對大氣環境的污染。

熱水采暖的缺點是外部管網的投資比蒸汽供暖要大,尤其是供水和回水的溫差較少時更為顯著。熱水采暖循環泵的容量大,消耗電能多,增加了運行費用。由于水的比重大,對于地形高度差大的地區以及高層建筑中會產生相當大的重位壓差,給系統設計和運行帶來了很大的復雜性。但是從全面衡量,熱水供暖經濟效益顯著,因此,應大力發展熱水供暖,在區域鍋爐房安裝高效率大容量的熱水鍋爐。

隨著供熱半徑的擴大,提高供水溫度是必然趨勢。提高供回水溫差可減少循環水量,降低管網費用,節省電能。但是大多數單位實際采用的供水溫度多低于100℃,根據我國目前條件,應提高供水溫度130℃系統的運行管理水平,有重點地推廣150℃。將區域鍋爐房的供回水溫差提高到0~60℃是可能的。設計管網時,選用經濟比壓降,使熱網費用最小。對于集中供熱的干管,經濟比壓降值約為40~60pa,支管內的比壓降為200~300pa.管內流速推薦1.5m/s,但不得低于0.67m/s,以免流速過低造成管道彎曲,引起過大的熱應力。

四、區域鍋爐房集中供熱

我國供熱系統基本上是采用小鍋爐分散供熱的方式,鍋爐效率低、能源利用率差、環境污染嚴重,而采用具有規模和場地的選擇比較靈活、以及不定因素少、投資少、建設周期短、能較快發揮投資效益的區域鍋爐房集中供熱可節省燃料,提高能源的利用率。區域鍋爐房集中供熱就是用高效率大容量鍋爐代替分散小鍋爐的一種集中供熱方式。集中供熱就是由一個大型的熱源通過熱力管網向一個或幾個較大區域或工業企業供熱的方式。它由熱源、熱網和熱用戶組成。

集中供熱的熱效率由鍋爐、管道和熱網三部分效率組成。由于鍋爐熱效率提高所獲得的效益足以補嘗熱網系統輸送熱量所產生的損失時,就開始節省燃料。區域鍋爐房節能的關鍵是要采用高效率的鍋爐代替分散低效率的小鍋爐,因此,區域鍋爐房的容量不能太小,至少應有容量不少于10t/h兩臺,即供熱量應在50GJ/h以上,相應的供暖面積應在20萬平方米以上。

五、熱電聯產

凝汽式發電廠的主要熱損失是汽輪排汽的熱量在凝汽器中被冷卻水帶走,無法加以利用,這部分熱損失通常占40%—60%,因而使凝汽式電廠的效率不高。如果采用熱電聯產方式,將汽輪機的排汽或抽汽用于供熱,可大大減少汽輪機的排汽損失,同時用高效率大容量的鍋爐代替低效率小鍋爐,可使能源利用率大大提高,因此能取得很大的經濟效益。可采用建設大型熱電廠、凝汽式電廠改造供熱及企業自備中小型熱電廠等熱電聯產方式。

在工業集中的地區可以建設大型熱電廠,在采暖熱負荷大的北方大中城市可以建設供暖熱電廠,在供暖季節按熱電聯產運行,在非供暖季節按凝汽方式運行。對有凝汽式機組,可采用冷凝器低真空運行或在汽輪機高低壓缸連通管上打孔抽汽的辦法供熱,可取得顯著的節能效果。

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