論鍋爐排污率對(duì)燃?xì)庹羝仩t節(jié)能的影響

關(guān)艷秋

【摘 要】本文分析了鍋爐排污率對(duì)蒸汽鍋爐節(jié)能的影響，提出了鍋爐運(yùn)行燃料利用率的概念，并通過(guò)對(duì)影響蒸汽鍋爐排污率因素的分析，提出了減少蒸汽鍋爐排污率，提高鍋爐運(yùn)行燃料利用率的措施。為同類鍋爐房的設(shè)計(jì)提供參考。

【關(guān)鍵詞】鍋爐排污率；蒸汽鍋爐

1.問(wèn)題的提出

鍋爐熱效率的高低，直接影響鍋爐的燃料消耗量。長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)鍋爐的熱效率較為關(guān)心，而對(duì)鍋爐排污熱損失沒(méi)有引起足夠的重視。盡管在《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定了低壓蒸汽鍋爐的排污率不宜大于10%，但該規(guī)定是側(cè)重于對(duì)燃煤鍋爐，對(duì)于燃?xì)忮仩t，由于其燃料價(jià)格較高（以哈爾濱地區(qū)為例，目前，折合到相同熱值，天然氣的價(jià)格約為燃煤價(jià)格的5倍左右），若排污量較大會(huì)造成燃?xì)忮仩t運(yùn)行費(fèi)用的增高，規(guī)范中的控制值就不一定合適。

本文將通過(guò)對(duì)鍋爐排污率對(duì)蒸汽鍋爐運(yùn)行燃料利用率的影響，以及影響蒸汽鍋爐排污率因素等分析，提出了減少蒸汽鍋爐排污率、提高鍋爐運(yùn)行燃料利用率的措施。

2.鍋爐排污率對(duì)鍋爐運(yùn)行燃料利用率的影響

2.1鍋爐運(yùn)行燃料利用率的提出。鍋爐熱效率的高低，直接影響鍋爐的燃料消耗量，為簡(jiǎn)化分析，本文以飽和蒸汽鍋爐作為分析對(duì)象，并假定無(wú)其它用熱。蒸汽鍋爐熱效率可以用下式表示：

η=................（1）

式中：η-鍋爐熱效率，%；Qr-燃料的低位發(fā)熱值量，kJ/Nm3；

B一鍋爐實(shí)際燃料消耗量，Nm3/h；

Dbq—過(guò)熱蒸汽、飽和蒸汽量，kg/h；

Dps—鍋爐機(jī)組排污量，kg/h；

ibq—過(guò)熱蒸汽、飽和蒸汽焓，tJ/kg；

igs—鍋爐機(jī)組入口給水焓，kJ/kg；

ips—鍋爐機(jī)組排污水焓，kJ/kg；

從（1）式中可以看出，鍋爐的排污熱損失被計(jì)入了鍋爐機(jī)組的有效利用熱量中，盡管在鍋爐房中有時(shí)也采取一些利用排污熱損失的措施，但均屬于二次利用。為真正反映鍋爐運(yùn)行時(shí)燃料的利用情況，可用下式表示：

η'=...........................（2）

定義η為鍋爐運(yùn)行燃料利用率。

2.2鍋爐排污率對(duì)鍋爐運(yùn)行燃料利用率的影響分析。從（1）和（2）式可以得出鍋爐熱效率和鍋爐運(yùn)行燃料利用率的關(guān)系，

η'=η=nη...............（3）

式中 為排污率

定義n為排污系數(shù)，從式（3）中可以看出n是一個(gè)不大于1的數(shù)，它與蒸汽、鍋爐給水、以及爐水的焓值和排污率有關(guān)，而焓值是與鍋爐運(yùn)行壓力有關(guān)，n值的大小決定了鍋爐運(yùn)行燃料利用率的高低，n值越大，鍋爐運(yùn)行燃料利用率越高。排污系數(shù)n對(duì)鍋爐運(yùn)行燃料利用率的影響程度如何，就可以通過(guò)分析不同壓力下排污率對(duì)n值的影響大小來(lái)決定。在同一運(yùn)行壓力下，排污系數(shù)n值隨排污率的增大而減小，在排污率相同時(shí)，運(yùn)行壓力越高，排污系數(shù)n越小。由于運(yùn)行壓力是受用戶用汽性質(zhì)決定的，所以應(yīng)通過(guò)降低鍋爐的排污率，來(lái)提高鍋爐運(yùn)行燃料利用率，節(jié)約能源消耗。

3.影響鍋爐排污率的因素分析

由于低壓鍋爐給水中含有多種溶解固形物，當(dāng)給水進(jìn)入鍋內(nèi)被蒸發(fā)時(shí)，除了因蒸汽帶出少量溶解固形物之外，絕大部分鍋水不斷地被蒸發(fā)，而給水又不斷地補(bǔ)充，鍋水中的溶解固形物的含量會(huì)越來(lái)越大。根據(jù)《低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，對(duì)鍋水的溶解固形物含量和堿度均有嚴(yán)格要求，而運(yùn)行中是靠排污來(lái)滿足要求的，假設(shè)在運(yùn)行中鍋水中溶解固形物的總量不變，那么排出鍋外的溶解固形物的總量必然等于輸入鍋內(nèi)溶解固形物的總量?？捎孟率奖硎荆?/p>

QpSg+QzSz=QsSs...................（4）

式中：Qp為鍋爐排污量t/h；Sg為每噸鍋水中溶解固形物的含量g/t；

Qz為鍋爐蒸發(fā)量t/h；Sz為每噸蒸汽中溶解固形物的含量g/t；

Qs為鍋爐給水量t/h；Ss為每噸給水中溶解固形物的含量g/t。

因蒸汽中攜帶的溶解固形物很少，與鍋水、給水中的溶解固形物的含量相比可以忽略不計(jì)，這樣式（4）可簡(jiǎn)化為：

QzSz=QsSs........................（5）

==Kr.........................（6）

Kr為用溶解固形物確定的鍋水的濃縮倍率，是鍋水中溶解固形物的含量與給水中溶解固形物的含量的比值。

可以得出排污率和用溶解固形物確定的鍋水濃縮倍率的關(guān)系如下：

同理可以得出，排污率和用堿度確定的鍋水濃縮倍率的關(guān)系如下：

l=.....................................（10）

Kj為用堿度確定的鍋水的濃縮倍率。

式中：Ag為鍋水中堿度含量me/L；

At為給水總堿度me/L；

Hf為給水負(fù)硬度me/L；

Ht為給水總硬度me/L；

從式（9）和（10）可以看出，Kr（或Kj）越大，鍋爐的排污率越小，Kr（或Kj）越小，鍋爐的排污率就越大。所以只有給水中溶解固形物的含量和給水負(fù)硬度才是影響排污率的主要因素。

根據(jù)《低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的鍋水中溶解固形物的最大含量（Sgm）和鍋水堿度最大含量（Agm）的規(guī)定值同時(shí)計(jì)算鍋水的最大允許濃縮倍率，并取其較小值做為鍋水的最大允許濃縮倍率，以此確定排污率的大小。鍋水的最大允許濃縮倍率可以用下式計(jì)算：

式中：Sgm、Agm分別為水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中鍋水溶解固形物、鍋水堿度的最大允許含量。經(jīng)過(guò)對(duì)哈爾濱地區(qū)幾處供水水質(zhì)的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，Krmax，成倍地大于Kjmax，也就是說(shuō)，此時(shí)鍋爐給水的負(fù)硬度對(duì)鍋爐的排污率起了決定性的作用。以哈爾濱某供熱廠的水質(zhì)為例，若采用單鈉離子交換器軟化原水，那么用溶解固形物確定的鍋水最大允許濃縮倍率Kmax=22.1（Sgs，取4000mmol/L）用堿度確定的鍋水最大允許濃縮倍率Kjmax=7.1（Ags取22me/L），據(jù)此得出鍋爐的排污率將達(dá)到16.4%。所以，必須對(duì)鍋爐給水中的溶解固形物和堿度進(jìn)行合理的控制，以降低鍋爐的排污率。

4.控制鍋爐排污率的措施分析

通過(guò)對(duì)鍋爐排污率的影響因素分析，必須根據(jù)鍋爐給水中的溶解固形物和堿度的含量，分析其影響大小，并采取合理的水處理方式，一些常用的水處理方式均可有針對(duì)性地降低水中的堿度和硬度或溶解固形物等，如不足量酸再生氫鈉串聯(lián)離子交換系統(tǒng)、石灰鈉離子交換系統(tǒng)、銨—鈉離子交換系統(tǒng)等。

5.結(jié)論與問(wèn)題

通過(guò)以上分析可以看出，為了節(jié)約能源、降低運(yùn)行成本、提高鍋爐的運(yùn)行燃料利用率，必須對(duì)鍋爐排污率進(jìn)行控制；要降低鍋爐的排污率，就必須對(duì)鍋爐的給水品質(zhì)進(jìn)行控制，在滿足規(guī)范要求的前提下，盡量降低鍋爐給水中溶解固形物和堿度的含量；為了降低鍋爐給水中溶解固形物和堿度的含量，就必須采取合理的水處理方式，在鍋爐房設(shè)計(jì)中，必須引起設(shè)計(jì)人員的足夠重視。