某酒店燃油锅炉系统的节能改造分析

2011-08-30王化南李勇罗晓明严祯荣

上海节能 2011年8期

王化南李勇罗晓明严祯荣

1上海市特种设备监督检验技术研究院 2江西省特种设备检验检测研究院

引言

我国燃油锅炉从上世纪80年代后期开始迅速发展，目前全国燃油气锅炉装机数已超过工业锅炉总台数的15%，上海已超过50%。这些燃油锅炉实际运行效率大多与国外先进水平相比差距不小，节能潜力很大。本文通过上海某酒店锅炉系统节能改造和改造后热工试验的实例分析，探讨燃油工业锅炉节能减排的措施[1]。

1 锅炉房现状

某酒店锅炉房现有锅炉3台，锅炉额定蒸发量均为12t/h，额定蒸汽压力1.0MPa，锅炉受热面积110m2，锅炉燃料为轻柴油。根据季节不同，该酒店的锅炉运行1~2台，另1台作为备用。锅炉的水质是通过水处理和加药等措施来保证的，由于锅炉的水质控制比较好，锅炉在正常运行时，每天排污3次，每班1次，每次的排污量设定为10秒。此外，锅炉还配置了由TDS控制的表面排污系统。

2 锅炉系统节能改造的经验

该酒店锅炉房节能改造主要是两个方面，一是冷凝水回收，二是锅炉排污部分热能的利用。

2.1 冷凝水回收

由于酒店的供热系统是采用间接方式的供热，酒店通过系统节能改造，大部分冷凝水回收再利用。酒店对于用汽部分的设备和管道的管理比较注意，随时检测各点的冷凝水情况，基本上消除了由于热交换器故障而引起的冷凝水不能被利用的现象。在正常情况下，锅炉冷凝水的回收率在85%左右。2009年锅炉房系统全年的用水量、新水补充量统计结果见表1。

由表1可知：酒店锅炉全年总供汽量为36252t，新水总补给量为6120t。可以算出全年锅炉冷凝水的利用量为30132t，锅炉冷凝水的利用率约为83%。通常，冷凝水的温度在80℃~90℃之间。我们取冷凝水的平均温度为85℃，假设全年平均新水的平均温度为20℃。由相关的图表中我们可以查到相应温度下的热焓差为271.9kJ/kg。全年通过冷凝水回收的热量约为8.19×109kJ。

2.2 锅炉排污的部分热能的利用

酒店锅炉房在系统改造中，还加装了排污热量回收利用的闪蒸装置，通过排污水在压力降低时产生的蒸汽再加热除氧水。锅炉每天的固定排污量是相同的，而表面排污量则取决于用汽量的多少，也就是在气温变化不是很大的情况下，表面排污量也基本接近。由于加强了热交换设备各点水质情况的监控，可以基本上排除了大量冷凝水被白白浪费的可能，锅炉每天所补充的其它新水基本上是由排污水被排出而引起的。为保守起见，假设补充的新水中仍有10%的水是由于其他原因引起的冷凝水泄漏，因此全年的总的排污水量约0.9×6120t=5508t。假设锅炉的平均工作压力为0.8MPa，闪蒸设备的工作压力为0.2MPa，由相关的图表可以查得相应压力下的饱和水的热焓以及闪蒸设备内释放的产生蒸汽的热焓。计算可得全年通过排污水回收的热量约为1.50×109kJ[2]。

经过系统节能改造后，2009年酒店全年回收的热能为9.69×109kJ，取轻柴油的低位发热量41868kJ/kg,全年可以节约燃料油35.8t，如果以每吨轻柴油的价格4400元/t计，则年度可节约燃料费为157520元。取标煤低位发热量为21000 kJ/kg，则全年节约量折合约461.4t标煤[3]。可见蒸汽冷凝水回收利用，尤其用于锅炉给水，将产生显著的经济效益和社会效益。在一般的热电厂、造纸企业、化纤企业、石油化工、宾馆等行业值得大力推广冷凝水回收技术。

3 改造后锅炉试验情况

为了能够反映锅炉的一年中运行情况，笔者分别在1月和8月对锅炉进行了热工性能试验，试验按GB/T 10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》、DB 31/176—2002《蒸汽锅炉房安全、环保、经济运行管理》等技术标准要求测定该台锅炉在实际运行出力下的正、反平衡热效率，对该台锅炉能效性能进行综合考核[4]。试验综合数据见表2。

3.1 原锅炉试验结果分析

由表2可以看出，二次试验中该锅炉均处于低负荷运行状态，这是由于酒店每天中使用蒸汽高峰时间比较短，其余时间均处于低负荷运行。二次测试热效率分别为83.6%和84.8%，热效率均低于DB 31/176—2002《蒸汽锅炉房安全、环保、经济运行管理》规定的合格炉最低热效率值86%；排烟处过量空气系数为1.5和1.46，超过了DB 31/176—2002《蒸汽锅炉房安全、环保、经济运行管理》规定的最大值1.3；在夏季和冬季的二次试验中锅炉的平均温度与室温差也超过上述标准规定的最低值。另外，所测锅炉排烟温度在260℃~310℃之间波动，平均排烟温度也达到了280℃，导致锅炉排烟热损失较大。

表1 2009年锅炉房水量统计表

表2 试验综合数据表

3.2 锅炉系统节能改进方案

1）加装余热回收装置

经笔者分析，该酒店的锅炉为进口锅炉，锅炉结构形式为火焰中心回燃，三回程，卧式内燃锅炉。除了受到锅炉结构的限制以外，锅炉受热面也远远小于国内燃油燃气锅炉常规的单位蒸发量所需要的受热面积，导致锅炉排烟温度高，即使在低负荷运行状态也是如此，在试验中所测到的平均排烟温度近280℃。显然，加装余热回收装置，进一步降低锅炉的排烟温度，提高锅炉的热效率还有一定的潜力。可以采用加装半冷凝式烟气回收装置、冷凝式烟气回收装置或热管空气预热器等新的节能技术，综合利用多种余热回收技术，采用热管换热器回收高温烟气余热，用水淋灌回收中低温烟气余热，实现了烟气的多级梯度利用。同时在回收中低温烟气余热时还可以采用炉水碱性对烟气进行脱硫。通过回收烟气中的显热和水蒸气的凝结潜热将排烟温度控制在130℃～150℃，,可以提高热效率 5%～10%[5]。

2）降低过量空气系数以减少排烟损失

降低过量空气系数α，不仅是锅炉降低热损失、提高热效率的重要途径，也是燃油锅炉降低烟气露点温度、防止低温腐蚀产生的最主要方法。当α降低0.1，烟气带走热量就下降2%~3%，也就是锅炉的热效率可以提高2%~3%。通过加强对锅炉燃烧器定期的维护，使其长期保持在良好状态，并精心调整“两门”即风门、油门，以保证充分燃烧，过量空气系数尽量小[6]。

3）加强锅炉保温

锅炉尾部烟箱盖的壁面温度过高，在试验中测得温度超过100℃，特别是在夏季，使锅炉房的工作条件更差。建议加强炉体保温，以改善锅炉房内的工作条件。

4）进一步加强锅炉运行管理及维护

加强锅炉房的运行管理和维修管理是投资少、效果显著的节能措施。配备合适的管理人员和运行人员，严格规范设备的维护保养工作和运行人员的操作行为，使运行人员掌握系统的用汽规律，适时调整锅炉负荷，合理控制排污量，减少热损失，严格执行定期维修，停炉保养制度，保证设备完好，杜绝“跑、冒、滴、漏”，并注意加强排污和水质管理,不断提高管理水平和运行水平[7,8]。