蒸汽蓄熱器在鍋爐上的應(yīng)用

蒸汽蓄熱器在鍋爐上的應(yīng)用

1蒸汽蓄熱器的使用蒸汽蓄熱器是一種蒸汽熱量的儲(chǔ)存容器，可以平衡和充分反映蒸汽的變化負(fù)荷。用于蒸汽負(fù)荷波動(dòng)的供汽系統(tǒng),可使鍋爐燃燒負(fù)荷穩(wěn)定;在余熱利用系統(tǒng),能有效的回收熱量。蒸汽蓄熱器是一種行之有效的節(jié)能設(shè)備,國(guó)內(nèi)外均在推廣應(yīng)用。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50041-2008《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》基本規(guī)定中也作了推薦。合理使用蒸汽蓄熱器后,一般能節(jié)約燃料3%~20%。蓄熱器的分類方式很多,一般分為兩大類即變壓式蓄熱器和恒壓式蓄熱器。變壓式蓄熱器對(duì)外直接供應(yīng)蒸汽;恒壓式蓄熱器分為給水蓄熱器和熱水蓄熱器二種,對(duì)外供應(yīng)的能量為熱水。蓄熱器的結(jié)構(gòu)形式有:臥式蓄熱器和立式蓄熱器二種。常用的蒸汽蓄熱器是一種變壓式蓄熱器,借助工作壓力變化進(jìn)行蓄熱和放熱。蒸汽蓄熱器屬于壓力容器,其設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用和管理都必須嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》及GB150-2009《鋼制壓力容器》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。1)使用變壓式蒸汽蓄熱器的必要條件。(1)工藝設(shè)備用汽負(fù)荷是波動(dòng)的,日負(fù)荷曲線變化頻繁和劇烈;(2)部分用戶的用汽壓力必須小于汽源(鍋爐或熱電站供熱)的工作壓力,低壓蒸汽消耗必須大于或等于最大用汽負(fù)荷與鍋爐房額定蒸發(fā)量之差。2)蒸汽蓄熱器的一般功效。(1)節(jié)約能源;(2)可增大鍋爐房瞬間供汽能力,減少鍋爐房裝機(jī)容量或臺(tái)數(shù),降低基建費(fèi)用;(3)保證供汽參數(shù)穩(wěn)定,可提高工藝生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量;(4)鍋爐燃燒穩(wěn)定,可延長(zhǎng)鍋爐使用壽命;(5)避免鍋爐趕火,減輕司爐工勞動(dòng)強(qiáng)度;(6)蓄熱器蒸發(fā)放熱,負(fù)荷適應(yīng)性好,優(yōu)于燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié);(7)鍋爐燃燒穩(wěn)定,有益于環(huán)境保護(hù)。3)蒸汽蓄熱器應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,適用于:造紙、化纖、印染、煙草、制糖、食品、釀造、化工、制藥、煤氣、化肥、建材、塑料、鋼鐵、機(jī)械等行業(yè);蓄熱器在集中供熱、熱電冷聯(lián)產(chǎn)和太陽(yáng)能新能源應(yīng)用中有很大的發(fā)展前景。2.蓄熱器的充熱過(guò)程蒸汽蓄熱器使用時(shí)內(nèi)部充有90%以下的飽和熱水,水面以上為蒸汽空間,水空間裝有充熱裝置。蒸汽蓄熱器一般安裝于鍋爐與用汽設(shè)備之間,平衡用汽設(shè)備的波動(dòng)負(fù)荷。當(dāng)用汽設(shè)備負(fù)荷減小,鍋爐生產(chǎn)的多余蒸汽儲(chǔ)存于蓄熱器內(nèi);當(dāng)用汽設(shè)備負(fù)荷增大超過(guò)鍋爐供汽量時(shí),蓄熱器進(jìn)行放熱,補(bǔ)充鍋爐供汽不足,滿足設(shè)備用汽。蒸汽蓄熱器的蓄熱和放熱是通過(guò)內(nèi)部熱水間接實(shí)現(xiàn)的。其熱交換過(guò)程是:當(dāng)用汽設(shè)備負(fù)荷小于鍋爐產(chǎn)汽量時(shí),鍋爐供汽管中壓力升高,蒸汽通過(guò)蓄熱器內(nèi)部充熱裝置噴入熱水中,加熱熱水,提高熱水溫度,相應(yīng)的使蓄熱器汽空間的飽和蒸汽壓力升高,這是蓄熱器的充熱過(guò)程;當(dāng)用汽設(shè)備負(fù)荷高于鍋爐供汽量時(shí),鍋爐供汽管中壓力將會(huì)降低,一直降到低于蓄熱器汽空間飽和壓力時(shí),蓄熱器中飽和熱水成為過(guò)熱水,從而進(jìn)行沸騰放熱,產(chǎn)生蒸汽以補(bǔ)充供給設(shè)備用汽,這是蓄熱器的放熱過(guò)程。蓄熱器充熱過(guò)程是飽和水溫和飽和汽壓升高的過(guò)程;蓄熱器放熱過(guò)程是飽和汽壓和飽和水溫降低的過(guò)程。蓄熱器工作時(shí),內(nèi)部壓力是在變化的,因此這種蒸汽蓄熱器又稱為變壓式蒸汽蓄熱器。蓄熱器依靠蒸汽壓力的變化進(jìn)行充熱和放熱。由于蓄熱和放熱是通過(guò)內(nèi)部熱水實(shí)現(xiàn)的,故又稱為濕式變壓式蒸汽蓄熱器。蒸汽蓄熱器的充熱裝置是由蒸汽分配管和若干噴嘴組組成,每組噴嘴有一只循環(huán)筒和一組噴嘴。充熱時(shí)蒸汽在噴嘴中將壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能噴入水中與水混合提高水溫,由于循環(huán)筒作用,低溫?zé)崴裳h(huán)筒下部進(jìn)入,被加熱的熱水從循環(huán)筒上流出,水在每組加熱噴嘴周圍流動(dòng),擾動(dòng)水空間,使水均勻加熱。3按負(fù)荷波動(dòng)的規(guī)律分析燃燒效率1)裝設(shè)蒸汽蓄熱器是均衡波動(dòng)負(fù)荷的有效措施一般工廠企業(yè)的用汽負(fù)荷都是波動(dòng)的,高峰負(fù)荷時(shí)用汽量很大,低谷負(fù)荷時(shí)用汽量很小。由于各類熱負(fù)荷的特性往往不同,出現(xiàn)高峰負(fù)荷的頻率也不一樣,有的以分、秒計(jì),有的以小時(shí)計(jì)。例如機(jī)械工廠的鍛錘、水壓機(jī),制塑行業(yè)的模壓機(jī)等,負(fù)荷變化甚為急驟。由于工作班制的不同,晝夜負(fù)荷變化差別也很大。用汽負(fù)荷波動(dòng)對(duì)供熱鍋爐房的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作帶來(lái)很大的不利因素。一般鍋爐房鍋爐容量均按最大用汽負(fù)荷設(shè)計(jì);司爐工跟隨用汽負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整操作,致使司爐工完全處于被動(dòng)狀態(tài),疲于奔命沒(méi)有余力來(lái)調(diào)整其他影響燃燒工況的因素。如不設(shè)法加以解決,勢(shì)必造成如下的弊害:(1)由于負(fù)荷波動(dòng)頻繁,鍋爐時(shí)而趕火,時(shí)而壓火,造成燃燒不完全,大大影響鍋爐效率;(2)致使增大鍋爐房裝機(jī)容量,提高基建投資費(fèi)用;(3)影響工藝生產(chǎn);(4)降低鍋爐使用壽命;(5)增加司爐工人員及勞動(dòng)強(qiáng)度。裝設(shè)蒸汽蓄熱器是應(yīng)付用汽負(fù)荷波動(dòng),克服上述弊害的有效措施。2)蒸汽蓄熱器節(jié)能效果分析(1)鍋爐的效率曲線一般鍋爐設(shè)計(jì)時(shí),額定工況下的熱效率最高,低負(fù)荷和超負(fù)荷時(shí)熱效率均要降低,鍋爐的熱效率曲線呈拋物線形狀,如圖1所示。曲線形狀與鍋爐類型、燃料種類等有關(guān),燃煤工業(yè)鍋爐曲線較陡。因此鍋爐在低負(fù)荷和超負(fù)荷運(yùn)行時(shí),鍋爐熱效率均會(huì)降低。(2)負(fù)荷波動(dòng)對(duì)鍋爐燃燒效率的影響由于負(fù)荷波動(dòng)頻繁,如前面所述,造成燃燒不完全,過(guò)剩空氣系數(shù)α過(guò)大,降低鍋爐運(yùn)行效率。以某鏈條爐排鍋爐(老的國(guó)產(chǎn)CT型鍋爐)為例:當(dāng)負(fù)荷波動(dòng)±25%,鍋爐效率降低3.52%;負(fù)荷波動(dòng)±50%時(shí),效率降低8.6%。(3)減少鍋爐運(yùn)行臺(tái)數(shù),節(jié)約鍋爐散熱損失在2臺(tái)以上的(多臺(tái))鍋爐房,裝設(shè)蓄熱器平衡負(fù)荷后,可減少一臺(tái)鍋爐運(yùn)行。新設(shè)計(jì)時(shí)可少裝一臺(tái)鍋爐,從而可減少一臺(tái)鍋爐散熱損失2%~3%。(4)節(jié)約鍋爐輔機(jī)電耗鍋爐機(jī)組的輔機(jī)均按鍋爐額定蒸發(fā)量匹配,穩(wěn)定鍋爐燃燒后,可降低鍋爐輔機(jī)電耗。(5)總的節(jié)能效果裝設(shè)蓄熱器后,總的節(jié)能效果,應(yīng)按上述分析,根據(jù)工程具體情況計(jì)算確定。4電廠蒸汽廠汽封機(jī)1)上海某藥業(yè)有限公司蒸汽蓄熱器上海某藥業(yè)有限公司熱電車間安裝3臺(tái)SHL20-25/400型燃煤鍋爐、2套B1-24/9.5/6型抽汽背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組。在抽汽背壓供汽系統(tǒng)設(shè)置2臺(tái)100m3、1.27MPa臥式蒸汽蓄熱器。實(shí)施熱電冷聯(lián)產(chǎn),并在對(duì)外某公司供汽系統(tǒng)中增設(shè)1臺(tái)100m3立式高壓蒸汽蓄汽器,設(shè)計(jì)壓力2.4MPa,供汽壓力1.2MPa。該公司節(jié)能措施具全,實(shí)施了熱電冷聯(lián)產(chǎn)、蒸汽蓄熱器臥式和立式均有,多年來(lái)蓄熱器使用情況良好。2)上海某熱力公司熱水蓄熱器上海某熱力公司是上海市桃浦工業(yè)區(qū)唯一的集中供熱企業(yè),設(shè)有兩個(gè)供熱站。1號(hào)站安裝SHL20-2.45/250-A型20t/h燃煤鍋爐4臺(tái);2號(hào)站安裝YG35/3.82-M6型35t/h燃煤鍋爐2臺(tái)。該公司二個(gè)站冬季供汽不夠,需擴(kuò)建鍋爐。經(jīng)上海市節(jié)能服務(wù)中心采用蓄熱器技術(shù)可行性報(bào)告分析,1號(hào)站內(nèi)新增2臺(tái)450m3立式給水蓄熱器;2號(hào)站內(nèi)增設(shè)450m3給水蓄熱器1臺(tái)。共增設(shè)給水蓄熱器3臺(tái)(直徑8000nm,高9000mm)。給水蓄熱器的連接系統(tǒng)并聯(lián)在除氧器進(jìn)出水系統(tǒng),利用夜間低負(fù)荷供汽時(shí),加熱除氧水,從除氧器溢流貯存在給水蓄熱器內(nèi)。當(dāng)白天高峰供汽時(shí),停止除氧進(jìn)水加熱,采用給水蓄熱器內(nèi)的熱水用泵抽至除氧器加熱,減少除氧器加熱蒸汽量。3)上海某機(jī)器廠高壓蒸汽蓄熱器上海某機(jī)器廠鍋爐房現(xiàn)有蒸汽鍋爐5臺(tái),其中4臺(tái)10t/h,1臺(tái)20t/h,總裝機(jī)容量為60t/h,鍋爐設(shè)計(jì)壓力2.5MPa,飽和溫度。鍋爐房供汽系統(tǒng)主要供生產(chǎn)用汽,為冶煉車間2臺(tái)真空脫氣設(shè)備蒸汽噴射真空泵抽真空噴射用汽,這是周期性間斷高峰用汽,平均用汽量12~15t/h,瞬間負(fù)荷變動(dòng)甚大,供汽不足會(huì)影響冶煉時(shí)間和鋼水質(zhì)量。設(shè)置蒸汽蓄熱器的目的:滿足2臺(tái)真空泵同時(shí)用汽高峰負(fù)荷,保證安全供汽;停運(yùn)1臺(tái)10t/h低效率鍋爐,節(jié)約能源。設(shè)計(jì)采用2臺(tái)150m3,2.4MPa高壓蒸汽蓄熱器,并聯(lián)運(yùn)行。蓄熱器的工作壓力為2.2MPa-1.2MPa,蓄熱器直徑為3200mm,長(zhǎng)度為20300mm。4)上海某有限公司蒸壓釜余汽回收蓄熱器上海某有限公司是一家建材行業(yè),現(xiàn)有兩條生產(chǎn)流水線,共安裝蒸壓釜13臺(tái),其尾汽用11.5Bar低壓蓄熱器進(jìn)行回收,蓄熱器容積100m3及80m3各一臺(tái),其系統(tǒng)由德國(guó)XELLA公司設(shè)計(jì),年回收蒸汽量約10000t,加熱鍋爐除氧器給水,年節(jié)煤約1785t,目前已投入使用,情況良好。5)上海某釀酒有限公司鍋爐房配套蓄熱器上海某釀酒有限公司新廠鍋爐房共有鍋爐4臺(tái),其中2臺(tái)DZL6-1.25-AⅡ型組裝鍋爐,2臺(tái)DZL5-1.25-AⅢ型臥式快裝鍋爐,額定蒸發(fā)量22t/h,用汽負(fù)荷波動(dòng)。上午高峰用汽瞬間最大負(fù)荷為22t/h,晚上只是少量保溫用汽,平均用汽量約為0.53t/h,設(shè)計(jì)配套1臺(tái)150m3低壓蒸汽蓄熱器,平衡上午高峰負(fù)荷,減少1臺(tái)鍋爐運(yùn)行。蒸汽蓄熱器設(shè)計(jì)壓力1.27MPa,容積150m3、直徑3200mm、長(zhǎng)度20.3m。布置在擴(kuò)建鍋爐東側(cè)室外,完善鍋爐房節(jié)能改造,成為節(jié)能型鍋爐房標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)示范樣板。6)宜昌某國(guó)際化妝品公司鍋爐房蒸汽蓄熱器宜昌某國(guó)際化妝品公司鍋爐房安裝油氣兩用2t/h蒸汽鍋爐一臺(tái)和0.47t/h電蒸汽鍋爐一臺(tái)(預(yù)留一臺(tái)發(fā)展位置),鍋爐額定蒸汽壓力為1.25MPa,供氣系統(tǒng)配套1.27MPa50m3蒸汽蓄熱器一臺(tái)。該公司工藝生產(chǎn)用汽負(fù)荷波動(dòng),早上工藝生產(chǎn)夾套鍋加熱用汽量很大,一臺(tái)2t/h油汽爐不能滿足用汽要求,但高峰用汽時(shí)間較短,因此設(shè)置50m3蒸汽蓄熱器,晚上利用電鍋爐低谷電產(chǎn)汽,貯存在蒸汽蓄熱器內(nèi)。早晨上班用汽高峰時(shí),蓄熱器放熱滿足高峰用汽,蓄熱器進(jìn)氣壓力為1.25MPa,蓄熱器的放熱壓力為0.3MPa,裝設(shè)蓄熱器后,可減少燃?xì)忮仩t裝機(jī)容量,達(dá)到節(jié)能目的。采用電蒸汽鍋爐目的:利用宜昌水力發(fā)電夜間低谷廉價(jià)電,降低油汽爐運(yùn)行成本。該鍋爐房配置是一種創(chuàng)新型的優(yōu)化設(shè)計(jì),由上海中國(guó)海誠(chéng)工程科技股份有限公司設(shè)計(jì)。由上6個(gè)企業(yè)的工程實(shí)例,基本上全面反映蒸汽蓄熱器應(yīng)用內(nèi)涵:有蒸汽蓄熱器和給水(熱水)蓄熱器;有高壓蒸汽蓄熱器和低壓蒸汽蓄熱器;有新蒸汽應(yīng)用蒸汽蓄熱器和余汽回收蓄熱器;有立式蓄熱器和臥式蓄熱器;應(yīng)用領(lǐng)域有機(jī)械、醫(yī)藥、輕工和建材等行業(yè),具有代表性。5鍋爐低能耗冷水機(jī)電技術(shù)應(yīng)注意的問(wèn)題1)蒸汽蓄熱技術(shù)是一項(xiàng)成熟的節(jié)能技術(shù),應(yīng)用于波動(dòng)負(fù)荷的供汽系統(tǒng),具有均衡蒸汽負(fù)荷,穩(wěn)定鍋爐燃燒,提高鍋爐房供熱效率,達(dá)到節(jié)能目的。對(duì)清潔能源替代工作具有重大意義,應(yīng)大力推廣應(yīng)用。2)蒸汽蓄熱器應(yīng)用性價(jià)比,一般投資回收期為2~3年,是合理可行的。3)蒸汽蓄熱器放熱機(jī)理,是沸騰蒸發(fā)放熱,負(fù)荷調(diào)節(jié)適應(yīng)性最好,無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),在鍋爐機(jī)組節(jié)能技術(shù)改造措施中優(yōu)于變