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測量蒸汽系統(tǒng)液位計液位精準(zhǔn)度最佳方法濟(jì)南卷煙廠有三臺額定蒸發(fā)量為 16 t/h 的燃油燃?xì)忮仩t,動力車間技術(shù)人員針對鍋爐蒸汽系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀進(jìn)行節(jié)能改造。重點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)南卷煙廠有三臺額定蒸發(fā)量為 16 t/h 的燃油燃?xì)忮仩t,配置 2 臺熱力除氧器、6 臺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)鍋爐用戶直接對其進(jìn)行改造和優(yōu)化。對于蒸汽系統(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)化改造對象可以包括除氧系統(tǒng)、凝結(jié)水回收系統(tǒng)等。 2 實施過程 濟(jì)南卷煙廠針對蒸汽系統(tǒng),從設(shè)備搭配、崗位操作、設(shè)備自控、狀態(tài)檢測、能源分配等多個方面開展節(jié)能優(yōu)化,以減少能源浪費,提高系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率。本論文重點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較大,會造成鍋爐堿度上升、排污量大,熱損失嚴(yán)重等問題。 針對此問題,自行研發(fā)磷酸三鈉動態(tài)加藥控制系統(tǒng)。為了動態(tài)調(diào)整加藥量,在加藥濃度、時間、速度上,選擇了更容易控制的加藥時間。以小時為單位,根據(jù)鍋爐單位時間內(nèi)的用水量,計算出下一單位時間的加藥量,轉(zhuǎn)化為加藥時間,控制加藥泵啟停狀態(tài)。通過改造,有效降低鍋爐中磷酸根離子濃度波動,減少排爐次數(shù)和能源浪費。此種小型鍋爐動態(tài)加藥控制方式,在國內(nèi)屬于首例 2.2 鍋爐排污余熱回收利用 鍋爐運行中,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,壓力過大會導(dǎo)致二次蒸汽量產(chǎn)生過少,壓力過小會導(dǎo)致二次蒸汽無法補(bǔ)入除氧器被回收利用。因此需要對擴(kuò)容器進(jìn)行容量控制。 擴(kuò)容器的容量控制依靠液位傳感器和底部閥門執(zhí)行器來完成。在液位傳感器的選擇上,由于壓差液位計的導(dǎo)壓管冷凝水會影響到液位測量準(zhǔn)確性,因而選擇了抗干擾比較強(qiáng)的磁翻板液位計。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。 在一般的冷凝式節(jié)能器安裝要求上,都會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。但是在實際工程應(yīng)用中,大部分軟化水會和凝結(jié)水混合后,補(bǔ)充至除氧器,此時除氧給水溫度為 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℃左右的軟水首先進(jìn)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程中產(chǎn)生的凝結(jié)水,為除氧系統(tǒng)供給熱能,使用過程中需要利用凝結(jié)水循環(huán)泵為凝結(jié)水提供動力。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,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。同時該項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。 3 改造效果 濟(jì)南卷煙廠通過對蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行整體改造和優(yōu)化,對各項節(jié)能措施進(jìn)行探索實踐,有效降低了蒸汽系統(tǒng)能源消耗,系統(tǒng)耗天然氣降幅 3.1%,耗電降幅 10.1%,耗水降幅 1%,系統(tǒng)蒸汽自耗降低 11.5%,綜合單耗降低 3.96%,節(jié)約了大量燃動力費。 |