鍋爐房節(jié)能設(shè)計(jì)探討

李廣田 弓永振

【摘 要】本文對(duì)鍋爐房節(jié)能設(shè)計(jì)從鍋爐選型、除渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)煤設(shè)備設(shè)計(jì)、供水溫度、排煙熱及計(jì)量裝置等方面進(jìn)行了分析研究，具有較強(qiáng)的意義和價(jià)值，供參考。

【關(guān)鍵詞】鍋爐房；節(jié)能設(shè)計(jì)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；計(jì)量裝置

據(jù)實(shí)踐研究表明，如果一些鍋爐的供熱率都穩(wěn)定在75%以上，鍋爐設(shè)備利用率較全國(guó)平均水平可提高40% ，熱效益可提高13%。鍋爐房的節(jié)能設(shè)計(jì)，不僅可以提高鍋爐的設(shè)備利用率和熱效益，同時(shí)對(duì)節(jié)約能源、減輕環(huán)境污染等方面都有著積極重要的意義。

1.鍋爐選型

就鍋爐本身而言，會(huì)對(duì)鍋爐負(fù)荷產(chǎn)生影響的主要因素有內(nèi)部氣流組織、鍋爐內(nèi)膛結(jié)構(gòu)形式和燃燒設(shè)備等。并且鍋爐在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，其受熱面積累的灰塵污垢等污染物程度也會(huì)對(duì)鍋爐的負(fù)荷產(chǎn)生一定的影響。因而在選擇鍋爐的時(shí)候，要根據(jù)工作介質(zhì)、所需的熱負(fù)荷量和熱負(fù)荷延續(xù)圖來(lái)選擇鍋爐的結(jié)構(gòu)形式、臺(tái)數(shù)和容量等，一方面可以保證滿足用戶采暖的需求；另一方面避免因盲目安裝而造成的供暖能力超出實(shí)際需要、鍋爐房低負(fù)荷運(yùn)載的情況。要針對(duì)當(dāng)?shù)氐墓?yīng)燃料的品種來(lái)選擇鍋爐的燃燒設(shè)備，如假設(shè)當(dāng)?shù)刂饕?yīng)優(yōu)質(zhì)煤的話最好選用鏈條爐排，而如果當(dāng)?shù)氐娜济夯曳州^多的話建議使用往復(fù)爐排。選擇恰當(dāng)?shù)娜紵O(shè)備可以提高燃料的使用率，節(jié)約能源。同時(shí)還要根據(jù)鍋爐房的用地面積、施工進(jìn)程和投資金額來(lái)選擇購(gòu)買散裝鍋爐還是組裝鍋爐。

2.除渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在鍋爐的日常運(yùn)行中，很重要的一項(xiàng)內(nèi)容就是進(jìn)行除渣，除渣設(shè)備也是鍋爐房中最常出現(xiàn)故障的地方，因而，在鍋爐房的節(jié)能設(shè)計(jì)中也要充分重視除渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。現(xiàn)行的除渣設(shè)備有很多，如刮板式撈渣設(shè)備、濕式水封斗除渣設(shè)備、輥式碎渣設(shè)備、錘擊式碎渣設(shè)備等等，目前除渣效果較好的是重型刮板除渣機(jī)。無(wú)論采用的是哪一種除渣設(shè)備，需要注意的是爐膛一定要進(jìn)行密封。特別是對(duì)于大容量鍋爐來(lái)說(shuō)，煤渣的落差比較大，要防止煤渣在下落的過(guò)程中直接落向水槽。特別是當(dāng)灰渣成塊狀時(shí)，大塊的灰渣具有很高的溫度，一旦其落入水槽，會(huì)導(dǎo)致大量的水蒸氣產(chǎn)生。大量的水蒸氣進(jìn)入爐膛會(huì)影響燃料正常的燃燒。并且大量的水蒸氣進(jìn)入爐膛，還可能導(dǎo)致?tīng)t膛內(nèi)正壓升高，造成鍋爐房?jī)?nèi)的污染，甚至嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致一些事故發(fā)生。因此在進(jìn)行除渣設(shè)計(jì)時(shí)，最好采用密封水槽設(shè)計(jì)，防止因?yàn)槁浠以斐傻脑O(shè)備故障，降低因設(shè)備故障而影響采暖的概率，提高鍋爐設(shè)備的使用壽命，同時(shí)還可以節(jié)約設(shè)備維修的費(fèi)用。

3.運(yùn)煤設(shè)備選擇和系統(tǒng)設(shè)計(jì)

就鍋爐房而言如果不計(jì)算人工費(fèi)和折舊費(fèi)，那么燃料費(fèi)用要占到整個(gè)鍋爐房費(fèi)用的90%以上，甚至有的更高。選擇恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)煤設(shè)備和系統(tǒng)，可以有效的減少鍋爐房費(fèi)用的支出，節(jié)約能源。運(yùn)煤指的不僅是將煤炭等燃料輸送給鍋爐的設(shè)備，而且包括在輸送之前的破碎設(shè)備，使燃料達(dá)到合適的粒度，同時(shí)還要保證燃料中的水分含量適中。設(shè)計(jì)燃料自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備，根據(jù)供暖負(fù)荷的多少來(lái)調(diào)節(jié)燃料的供應(yīng)量。在進(jìn)煤時(shí)可以采取幾個(gè)進(jìn)煤口同時(shí)進(jìn)煤，或是采取篩分措施使碎煤進(jìn)入燃料層下部、而塊煤在料層上部的分層燃燒方式，幫助燃料充分燃燒。從而降低燃料的消耗量，不僅能節(jié)約能源而且也能減少燃料費(fèi)用的支出。

4.設(shè)定供水溫度自動(dòng)化設(shè)備并一水多用

一般來(lái)說(shuō)供熱負(fù)荷是隨著室外溫度的變化而發(fā)生改變，因而在鍋爐房的節(jié)能設(shè)計(jì)中，可以采用自動(dòng)裝置，根據(jù)室外的溫度來(lái)調(diào)節(jié)供熱的溫度，有效的使鍋爐房外供熱量與外界所需熱量相吻合。不僅能夠提高用戶采暖的舒適度，同時(shí)還能有效節(jié)約能源。

并且在鍋爐房設(shè)計(jì)中，還可以按照各系統(tǒng)的特性重復(fù)利用水資源，做到一水多用。例如，除了向蒸汽用戶供應(yīng)蒸汽之外，在鍋爐房?jī)?nèi)可以設(shè)置那些熱水用戶的熱交換器系統(tǒng)，進(jìn)行集中管理，在減少運(yùn)行人員，節(jié)約人力的基礎(chǔ)上，回收所有的凝結(jié)水，而對(duì)于那些蒸汽用戶則可以采用封閉式凝結(jié)水回收裝置回收蒸汽凝結(jié)水。這些凝結(jié)水又可以在鍋爐房?jī)?nèi)進(jìn)行二次利用從而減少熱量和水資源的損耗。蒸汽鍋爐內(nèi)的連續(xù)排污水進(jìn)入連續(xù)排污擴(kuò)容器，其二次汽進(jìn)入熱力除氧器，高溫?zé)崴挚梢耘湃氩膳到y(tǒng)補(bǔ)水箱被采暖系統(tǒng)利用，并且采暖系統(tǒng)的補(bǔ)充水還可以來(lái)源于除氧器的排水及溢流水。

蒸汽經(jīng)過(guò)用熱設(shè)備后生成的冷凝水水質(zhì)好，且溫度可達(dá) 60-100℃，但 90%以上在用工業(yè)鍋爐的用戶未對(duì)冷凝水進(jìn)行回收，而當(dāng)廢水排掉了。若能對(duì)凝結(jié)水采用多區(qū)段過(guò)濾附加鍋內(nèi)加藥法進(jìn)行綜合回收利用，不僅減輕了水處理的負(fù)荷，節(jié)省了水處理費(fèi)用，同時(shí)提高了給水溫度，降低了燃料耗量，通常給水溫度每提高 6℃，可節(jié)約燃料 1%。從已有的冷凝水回收案例來(lái)看，節(jié)能可達(dá)10%～12%。為降低鍋爐排污熱損失，應(yīng)加強(qiáng)鍋爐給水品質(zhì)控制，并盡可能減少鍋爐排污量，同時(shí)應(yīng)采取措施回收排污熱量。鍋爐房熱力系統(tǒng)的排污量應(yīng)控制在 5%以下，最好為 2%左右。此外，可采用加裝排污擴(kuò)容器及換熱器來(lái)回收部分排污熱量，以起到節(jié)能降耗的作用。

5.合理利用排煙熱

目前所使用的很多鍋爐都是不帶省煤器和空氣預(yù)熱器的，造成了鍋爐排煙溫度很高，一般在160°C--200℃左右，如果能夠合理的利用排煙熱，對(duì)提高鍋爐效率，節(jié)約能源將是十分有益的。在排煙熱損失中，水蒸氣所攜帶的熱損失大約占整個(gè)排煙熱損失的55%--75%，因而如果將排煙溫度降低至煙氣冷凝溫度以下，通過(guò)回收利用水蒸氣潛熱，可以很有效地降低排煙熱損失。目前常用的降低排煙溫度的方法有兩種：一是采用冷凝式鍋爐，二是加裝余熱回收裝置。

冷凝式鍋爐是指那些能夠從鍋爐排放的煙氣中吸收水蒸氣所含汽化潛熱的鍋爐。與常規(guī)鍋爐相比，它除了能夠?qū)煔庵写蟛糠值娘@熱傳遞給蒸汽或水以外，還能夠吸收部分煙氣中的水蒸氣冷凝后釋放的汽化潛熱。冷凝式鍋爐采用的是冷凝式的熱文換受熱面和高性能的外殼保溫密封材料。主要是利用低溫水降低鍋爐的排煙溫度，使其降到煙氣冷凝溫度以下，煙氣中過(guò)熱狀態(tài)的水蒸氣能夠凝結(jié)成水，放出汽化潛熱，而這部分熱量通過(guò)回收可被整個(gè)鍋爐系統(tǒng)利用。并且冷凝式鍋爐的使用還可以有效的降低NOX的排放量。一方面由于冷凝式鍋爐降低了排煙熱，提高了鍋爐的熱效率，客觀上使得鍋爐使用的燃料減少了，因而NOX的總排放量也會(huì)相對(duì)減少。另一方面在冷凝過(guò)程中，煙氣中的氣體被冷凝水吸收或是與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以降低煙氣中NOX的含量，進(jìn)一步減少污染物的排放。因而使用冷凝式鍋爐不僅可以降低排煙熱，提高鍋爐效率，還可以回收一定量的水，減少NOX的排放量，起到節(jié)能、環(huán)保的雙重作用。

常規(guī)鍋爐想要降低排煙熱可以加裝余熱裝置，目前最普遍的是在煙道中加裝一個(gè)相當(dāng)于省煤器的熱回收裝置，回收煙氣中的熱量，降低排煙溫度。

還有的鍋爐采取的是煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，將部分的煙氣送入爐膛內(nèi)重新燃燒，一方面可以利用部分余熱，另一方面減少NOX的生成量，起到節(jié)能和環(huán)保的作用。

6.完善計(jì)量裝置

在鍋爐房各熱力系統(tǒng)設(shè)置必要的計(jì)量裝置，如鍋爐給水流量裝置、鍋爐出口蒸汽流量計(jì)量裝置、各熱交換系統(tǒng)蒸汽流量計(jì)量裝置、各外供蒸汽流量計(jì)量裝置、熱工測(cè)量?jī)x表裝置……利用這些裝置，建立微機(jī)運(yùn)行調(diào)度、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行合理的供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)供需平衡，按需供熱。

供熱鍋爐房的節(jié)能設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，它需要根據(jù)實(shí)際情況合理的選擇鍋爐類型，做好鍋爐的除渣設(shè)計(jì)和運(yùn)煤設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)供水溫度自動(dòng)化和合理的利用排煙熱，并完善計(jì)量裝置，通過(guò)多種方式最后達(dá)到節(jié)能的效果。