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卷煙工廠蒸汽系統(tǒng)節(jié)能改造探索與實(shí)踐

作時(shí)間:2019-09-29  來(lái)源:山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司濟(jì)南卷煙廠能源動(dòng)力處(動(dòng)力車間)  作者:馮川,李桐,張紅娟
   
[ 摘要 ] 濟(jì)南卷煙廠有三臺(tái)額定蒸發(fā)量為 16 t/h 的燃油燃?xì)忮仩t,動(dòng)力車間技術(shù)人員針對(duì)鍋爐蒸汽系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀進(jìn)行節(jié)能改造。重點(diǎn)介紹鍋爐加藥流程優(yōu)化、排污余熱回收利用、冷凝式煙氣余熱回收、凝結(jié)水的綜合回收利用這四項(xiàng)節(jié)能改造措施,分別從優(yōu)化控制和余熱利用的角度,闡述蒸汽系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化措施。
1 課題背景
濟(jì)南卷煙廠有三臺(tái)額定蒸發(fā)量為 16 t/h 的燃油燃?xì)忮仩t,配置 2 臺(tái)熱力除氧器、6 臺(tái)鈉離子交換器以及一套閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng),負(fù)責(zé)企業(yè)生產(chǎn)、生活蒸汽供應(yīng)。蒸汽系統(tǒng)能源消耗占到我廠綜合能耗的 59%,蒸汽生產(chǎn)效率,直接影響企業(yè)能源消耗水平。
對(duì)于鍋爐設(shè)備本身,由于其設(shè)備安全性要求,鍋爐設(shè)備廠家不會(huì)提供鍋爐內(nèi)部控制程度,一般也不建議工業(yè)鍋爐用戶直接對(duì)其進(jìn)行改造和優(yōu)化。對(duì)于蒸汽系統(tǒng)的節(jié)能改造,更多的應(yīng)該以減少熱損失和提高余熱回收為主,優(yōu)化改造對(duì)象可以包括除氧系統(tǒng)、凝結(jié)水回收系統(tǒng)等。
2 實(shí)施過(guò)程
濟(jì)南卷煙廠針對(duì)蒸汽系統(tǒng),從設(shè)備搭配、崗位操作、設(shè)備自控、狀態(tài)檢測(cè)、能源分配等多個(gè)方面開展節(jié)能優(yōu)化,以減少能源浪費(fèi),提高系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率。本論文重點(diǎn)介紹鍋爐加藥流程優(yōu)化、排污余熱回收利用、冷凝式煙氣余熱回收以及凝結(jié)水的綜合回收利用。
2.1 磷酸三鈉加藥流程優(yōu)化
在鍋爐給水中需要加入弱堿性磷酸根溶液,用于保持鍋爐內(nèi)部呈弱堿性,并且磷酸根可以和給水中容易結(jié)成鍋垢的殘余可溶性鈣鹽、鎂鹽等起作用,生成不溶性的磷酸鈣 Ca3(PO4)2、磷酸鎂 Mg3(PO4)2等沉淀物懸浮于水中,確保鍋爐不結(jié)鍋垢。濟(jì)南卷煙廠在鍋爐給水中加入藥劑為磷酸三鈉 Na3PO4。同大部分小型鍋爐一樣,采用定量加藥的方式,不隨蒸發(fā)量調(diào)整,這種控制方式鍋水磷酸根離子濃度波動(dòng)較大,會(huì)造成鍋爐堿度上升、排污量大,熱損失嚴(yán)重等問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題,自行研發(fā)磷酸三鈉動(dòng)態(tài)加藥控制系統(tǒng)。為了動(dòng)態(tài)調(diào)整加藥量,在加藥濃度、時(shí)間、速度上,選擇了更容易控制的加藥時(shí)間。以小時(shí)為單位,根據(jù)鍋爐單位時(shí)間內(nèi)的用水量,計(jì)算出下一單位時(shí)間的加藥量,轉(zhuǎn)化為加藥時(shí)間,控制加藥泵啟停狀態(tài)。通過(guò)改造,有效降低鍋爐中磷酸根離子濃度波動(dòng),減少排爐次數(shù)和能源浪費(fèi)。此種小型鍋爐動(dòng)態(tài)加藥控制方式,在國(guó)內(nèi)屬于shou例
2.2 鍋爐排污余熱回收利用
鍋爐運(yùn)行中,需持續(xù)排放高鹽分鍋水,以維持水質(zhì)穩(wěn)定。利用擴(kuò)容器可以回收這部分排污熱量,依靠排污水的閃蒸產(chǎn)生的二次蒸汽,為除氧系統(tǒng)供熱。在擴(kuò)容器內(nèi)部,需要形成一定的低壓環(huán)境,壓力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致二次蒸汽量產(chǎn)生過(guò)少,壓力過(guò)小會(huì)導(dǎo)致二次蒸汽無(wú)法補(bǔ)入除氧器被回收利用。因此需要對(duì)擴(kuò)容器進(jìn)行容量控制。
擴(kuò)容器的容量控制依靠液位變送器和底部閥門執(zhí)行器來(lái)完成。在液位變送器的選擇上,由于壓差液位計(jì)的導(dǎo)壓管冷凝水會(huì)影響到液位測(cè)量準(zhǔn)確性,因而選擇了抗干擾比較強(qiáng)的磁翻板液位計(jì)。擴(kuò)容器底部閥門執(zhí)行器選擇調(diào)節(jié)閥,根據(jù)液位進(jìn)行PID 控制,維持?jǐn)U容器內(nèi)液位穩(wěn)定,壓力穩(wěn)定,二次蒸汽持續(xù)產(chǎn)生,減少除氧罐蒸汽和二次蒸汽損耗。
2.3 冷凝式煙氣余熱回收器的利用
燃?xì)忮仩t主要成分為 CH4,燃燒后產(chǎn)生 CO2和 H2O,因此,燃?xì)忮仩t煙氣中含有大量的氣態(tài) H2O,水蒸氣中有大量的汽化潛熱,約占天然氣發(fā)熱量的 10%。對(duì)于這部分熱量,可利用冷凝式煙氣余熱回收器進(jìn)行回收,提高鍋爐熱效率。由于冷凝式煙氣余熱回收器利用的是水蒸氣的汽化潛熱,因此必須將排煙溫度降低到水蒸氣露點(diǎn)溫度以下才能加以回收。如圖 1 所示,配備冷凝式節(jié)能器可以大幅提高鍋爐熱效率,并且冷凝式節(jié)能器進(jìn)水溫度越低,熱效率越高。
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在一般的冷凝式節(jié)能器安裝要求上,都會(huì)注明將除氧給水通入到冷凝式節(jié)能器。如果除氧給水為單一軟化水,那么這樣要求是合適的。但是在實(shí)際工程應(yīng)用中,大部分軟化水會(huì)和凝結(jié)水混合后,補(bǔ)充至除氧器,此時(shí)除氧給水溫度為 60-80℃,冷凝式節(jié)能器熱效率很低。因此,在有凝結(jié)水回收的系統(tǒng)中,就需要將 20℃左右的軟水shou先金入冷凝式除氧器,再與凝結(jié)水混合。濟(jì)南卷煙廠在安裝了冷凝式節(jié)能器并調(diào)整了管道布局,優(yōu)化了加熱順序后,僅通過(guò)冷凝式節(jié)能器就可以直接將軟水加熱到 60℃。
2.4 蒸汽凝結(jié)水的回收與利用
濟(jì)南卷煙廠采用一套閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng),用于收集蒸汽使用過(guò)程中產(chǎn)生的凝結(jié)水,為除氧系統(tǒng)供給熱能,使用過(guò)程中需要利用凝結(jié)水循環(huán)泵為凝結(jié)水提供動(dòng)力。為避免凝結(jié)水閃蒸蒸汽造成凝結(jié)水泵氣蝕故障,需要利用氣水分離器和外排閥排除閃蒸蒸汽,為凝結(jié)水進(jìn)行降溫,造成較大的熱量損失。對(duì)閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)進(jìn)行改造,前移軟水與凝結(jié)水混合點(diǎn),將傳導(dǎo)式熱交換改為混合式熱交換,在回收器內(nèi)完成降溫過(guò)程,改造結(jié)果如圖 2 所示。確保凝結(jié)水回收器內(nèi)溫度不高于95℃,避免了凝結(jié)水閃蒸作業(yè),消除水泵氣蝕隱患。同時(shí)該項(xiàng)改造還降低了閃蒸汽外排量,減少系統(tǒng)熱損失,確保凝結(jié)水高效回收。
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