燃气蒸汽锅炉的节能措施和节能管理研究

2020-02-16郑东旭

设备管理与维修 2020年24期

郑东旭

（兰州市生物制品研究所有限责任公司，甘肃兰州 730046）

0 引言

燃气蒸汽锅炉节能工作直接影响到企业的实际发展，从长远目标来看还会对我国经济稳定健康的发展造成一定影响。因此，有必要制定锅炉的节能减排方案，以进一步促进节能减排工作。但是，目前我国大部分生产企业对于具体的节能措施依然处于摸索过程，并没有掌握相应的节能措施，以致于浪费了大量的天然气。为进一步提升节能减排工作的成效，需要提高对燃气蒸汽锅炉节能工作的重视，在保证安全的基础上减小燃气蒸汽锅炉的能源消耗，从而进一步提升企业的经济效益。

1 燃气蒸汽锅炉的节能措施

1.1 加设余热水箱

受锅炉自身结构的影响，一部分小型燃气蒸汽锅炉没有设计尾部受热面，这很容易导致排烟温度过高，一般会超过200 ℃（有的甚至高达300 ℃）。由于这部分烟气温度较高（远高出环境温度），其中的热量损耗达到了锅炉热损失的50%以上，而且烟气中大量的余热不仅被浪费了，还会污染环境，因此，对其进行节能改造很有必要。

为了有效解决上述问题，可以在蒸汽锅炉上方的排烟口处增设一个余热水箱。利用余热水箱的进水管、出水管的作用，与储水箱相连接，使余热水箱和储水箱可以在常压下稳定运行，还可以有效保证余热水箱的安全使用。在进水管与储水箱之间加设循环水泵，循环水泵对储水箱出来的水施加压力，使其流入余热水箱，经过余热水箱的预热后，将其转换成了温水进入储水箱内，经过不断的反复，有效提高进入蒸汽锅炉的给水温度。相关数据统计表明，锅炉给水温度每提高6 ℃，可以节省燃料约1%，这对提升锅炉热效率有重要作用。

1.2 合理配置与运行燃烧器

由于密度较低，天然气很容易与空气混合，也容易在空气中燃烧，正常情况下仅需要较低量的空气就可以充分燃烧。根据锅炉节能技术监管的有关规定，正压燃气锅炉排烟处的过量空气系数在1.15 以下，比燃煤等其他类燃锅炉规定的系数小很多。如果过量空气系数较大时，锅炉的实际排烟量就会不断增加，同时也会排出更多的热量。因此，需要合理控制燃气蒸汽锅炉排烟处的氧含量以及过量空气系数，以有效保证燃料的充分燃烧，提升锅炉的热效率。燃气蒸汽锅炉排烟处的氧含量最好控制在2%～3%，过剩空气量最好控制在14%左右，此时天然气可以充分燃烧，热损失最小。

对于锅炉燃烧器的调整，可以结合炉膛火焰颜色以及排烟处含氧量[1]：火焰为浅蓝色时，锅炉是正常燃烧；如果火焰发白，则表明风量偏大；而当风量偏小时，火焰则发红色。根据这一规律，可以随时观察炉膛火焰颜色，并检测排烟处含氧量的变化，而后及时调整燃烧机风气配比，最终达到降低锅炉未完全燃烧热损失的目的。

1.3 锅炉排污率对锅炉运行燃料利用率的影响

工业用燃气蒸汽锅炉用汽形式主要是饱和蒸汽。可以做一种假设，当没有其他用热时，燃气蒸汽锅炉热效率η=，此时锅炉运行燃料利用率为η'=。其中，η 表示为锅炉热效率，η'为锅炉运行燃烧利用率；Qr是燃料的低位发热值量；B 是锅炉实际燃料消耗量；ibq饱和蒸汽焓，igs锅炉入口给水焓，ips则为锅炉排污水焓；Dbq为饱和蒸汽量，Dps为锅炉排污量。

2 燃气蒸汽锅炉的节能管理

2.1 优化后勤生活供气管道设计

首先，阀门与管道接头等部位经过长期使用后，会出现蒸汽泄漏等问题，对热能转换效率造成严重影响，所以，为了保证安全阀、减压阀可以正常工作，使得管道蒸汽压力能够维持稳定，需要定期做好为设备的维护工作。例如，部分经由蒸汽混入管道内的空气会对管道压力造成严重影响，导致蒸汽温度发生变化，因此需要找到一个适宜的地点装设疏水器，使管道可以自动排出空气。其次，一般情况下，如果蒸汽配管管径热能损耗较少，则对应的性价比就较高，但如果采用小管，则会因管内蒸汽流速太快而导致管道共振的情况，因此对主管道的管径有要求（选用的管道最好可以将流速控制在50 m/s 左右）。另外，不同蒸汽对应的管内蒸汽流速也不同，如饱和蒸汽就以25 m/s 左右最好。所以，蒸汽流速决定了管径的大小。还有，对于蒸汽使用点的管道走向，需要优先考虑最短距离，如果无法避免距离过长的问题，则要考虑管道热膨胀的问题，特别是在选择弯管膨胀时要格外注意。

2.2 选用高温汽水混合回收设备

传统蒸汽热回收设备需要消耗大量的燃料，以保持正常的生产状态，相比之下高温汽水混合回收设备可以直接将热焓经过高温凝结水、闪蒸回收压入到锅炉内，可以理解为构成了“产汽—用汽—产汽”的封闭式循环系统，这种保留蒸汽的方法，不仅具有密封性还可以实现加压，有效提升了蒸汽的热利用率，同时也在很大程度上减少了锅炉对电能、盐、运行以及大量软水的消耗，有利于节约能源（节能效果约25%）。此外，高温汽水混合回收设备可以对高温凝结水回收率起到重要作用，提高了约90%，能够降低锅炉燃烧负荷低于20%，不仅可以保证锅炉蒸汽压力，同时还可以显著提升锅炉产汽性能。将高温汽水混合回收设备应用到企业中，预期可以在半年内实现资金的全部回收。

2.3 采用离子交换软化法

通常情况下，锅炉用水一般会含有镁、钙等成分，含有这些物质的水会在锅内形成碳酸钙垢，对热能转换产生严重影响。而离子交换软化法的原理就是利用离子交换，将软化器中的钠离子与水内的镁、钙离子进行交换，而后通过作用将钠离子是释放出来，达到软化水质的作用，从而有效减少热能转换产生的不良影响[2]。通过钠盐溶液的处理，吸附饱和后的树脂可再次转化为钠型，同时可以进一步完成交换工作。

3 燃气蒸汽锅炉的安全管理

3.1 加强对蒸汽锅炉的维护和保养

为了实现燃气蒸汽锅炉的节能减排，首要任务是要做好燃气蒸汽锅炉的安全管理工作。因此，企业在安装蒸汽锅炉前需要向当地质量技术监督局递交申请报告，得到许可后再实施安装、改造、修理。在实际安装过程中，需要由当地锅炉安全检查部门负责监督，达到标准后使用合格的登记证进行安装，如果企业没有该证件，则不允许使用蒸汽锅炉。当蒸汽锅炉正式投入使用后，企业要做好锅炉、附件、管道等的维护、检修、保养工作，通过定期的维修和保养可提高锅炉耐久度，延长使用寿命，同时也进一步保证锅炉在实际使用过程中的安全性。再有，当锅炉运行时，要做好清洁工作，避免出现渗漏、污垢、锈迹、腐蚀等情况，对正常使用造成影响，同时还应详细记录设备维修保养情况。

3.2 加强管理锅炉操作人员

对锅炉操作人员的管理对提高燃气蒸汽锅炉的安全性具有重要影响，需要提高重视度。首先，不允许操作人员兼职其他工作，进而保障锅炉可以安全操作。其次，为了避免由于操作人员疲劳导致锅炉安全隐患的问题，要合理分配操作人员，保证日工作时间控制在8 h 以内。最后，要明确规定禁止操作人员在实际工作过程中出现瞌睡、擅离岗位、在岗睡觉等行为，禁止在锅炉房内用火作业等违规行为。

3.3 建立完善的安全管理制度

安全管理制度的建立对保证燃气蒸汽锅炉的安全具有重要影响，因此，需要加强力度建设完善的安全管理制度，提高落实度。首先，对于相关人员，要求其学习锅炉专业知识并运用到实际工作中，进而提升锅炉使用的安全性、经济性、节能性。对锅炉管理人员要进行必要的考核，要求获得资格证书后才允许上岗。其次，在工作交接班时，需要根据实际规定做好交接班准备工作，对锅炉压力表、温度计、水位表等情况进行严格查看，而后与实际运作记录进行核对，保证锅炉运作正常。此外，如果接班人员没有在规定时间内到达工作岗位，交班人员也不能擅离岗位。

3.4 全面掌握蒸汽锅炉缺水爆炸机理

在锅炉运行过程中，一旦出现极度缺水情况，则会导致锅炉受压部件金属由于没有及时获得炉水而冷却，造成金属温度迅速上升，如果工作人不了解情况突然加水，会因为高温作用将水汽化进而产生高压，导致金属发生淬火现象，如果金属非常脆，则会造成严重的爆炸[3]。因此，不能在锅炉缺水严重时加注水，而需要立即撤火，采取紧急停炉措施，最大限度降低爆炸概率。