為中國某汽車制造廠提高鍋爐運(yùn)行可靠性，并大幅節(jié)省能源

納爾科 - 斯派莎克整體解決方案

背景

2007年，某中外合資汽車制造廠在中國華北地區(qū)新建一家工廠。該廠擁有約3000名員工，轎車年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力在300000輛以上。該廠綜合性動力系統(tǒng)包括三臺燃?xì)忮仩t和三套反滲透系統(tǒng)，全天候運(yùn)行。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，水處理系統(tǒng)僅使用化學(xué)除氧方法將溶解氧濃度控制在1ppm。

問題

該客戶當(dāng)時(shí)在鍋爐運(yùn)行方面遇到兩個嚴(yán)重的問題 ——氧腐蝕和氣蝕。

氧腐蝕

在鍋爐的運(yùn)行過程中，冷水吸收了氧氣和其他氣體，并在被加熱后釋放出來。為了防止鍋爐和蒸汽設(shè)備腐蝕，必須除去這些溶解氧，以免釋放至鍋爐中。在當(dāng)?shù)卮髿鈼l件下，溶解氧與溫度的關(guān)系如圖 1所示。

然而，由于監(jiān)測能力有限，該廠不能精確監(jiān)測氧濃度及控制加藥量。經(jīng)過兩年的運(yùn)行后，鍋爐的內(nèi)部管道發(fā)生嚴(yán)重氧腐蝕，導(dǎo)致該鍋爐系統(tǒng)停爐半年。為找出腐蝕的原因及更換內(nèi)部管道系統(tǒng)，該廠花費(fèi)了65萬元以上。

氣蝕

當(dāng)冷水遇到鍋爐爐壁和管道內(nèi)高溫表面時(shí)，鍋爐系統(tǒng)受到熱沖擊。給水溫度越接近鍋爐系統(tǒng)溫度，熱沖擊的風(fēng)險(xiǎn)越小。鍋爐給水的溫度越低，產(chǎn)生蒸汽需要的熱量越多。為了降低熱沖擊風(fēng)險(xiǎn)和能耗，應(yīng)將水箱溫度盡量維持在高位。

當(dāng)溫度接近沸點(diǎn)附近而用泵輸送時(shí)，壓力下降導(dǎo)致進(jìn)口側(cè)高溫?zé)崴畾饣纬蓺馀荨．?dāng)壓力再次升高時(shí)，這些氣泡破裂，水以極高的速度流入氣泡破裂后形成的空穴中。這一現(xiàn)象被稱為“氣蝕”。氣蝕將對水泵造成嚴(yán)重?fù)p害。使用壓力除氧器時(shí)，正常的運(yùn)行溫度為104℃。為了避免氣蝕，必須盡量提高泵的氣蝕余量和盡量提高靜壓。這只有將除氧水箱安裝在高于鍋爐很高的位置才能實(shí)現(xiàn)。

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圖1 水溫與含氧量關(guān)系圖

圖2 斯派莎克的大氣式除氧器設(shè)備

整體解決方案

2010年，該客戶決定在鍋爐系統(tǒng)中增加一臺除氧器，并尋求一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)加強(qiáng)氧濃度的監(jiān)測。將斯派莎克的大氣式除氧器系統(tǒng)和納爾科的3D TRASAR鍋爐技術(shù)組合構(gòu)成整體解決方案滿足了空間、設(shè)計(jì)限制和系統(tǒng)的要求。

設(shè)備——增加斯派莎克公司的大氣式除氧器系統(tǒng)

斯派莎克在全球范圍內(nèi)提供關(guān)于蒸氣和其他工業(yè)流體控制以及高效應(yīng)用方面的知識、服務(wù)和產(chǎn)品，其目的是為蒸汽系統(tǒng)的改進(jìn)提供合理的解決方案，幫助客戶實(shí)現(xiàn)最大利潤。

由于斯派莎克的大氣式除氣器正常運(yùn)行溫度為90℃，可以安裝在鍋爐房內(nèi)，使安裝高度與鍋爐一致，這可以節(jié)省空間和成本。此外，給水箱水溫低于沸點(diǎn)，所以沒有蒸汽逃逸至大氣中，可大幅節(jié)省能源。

自動控制系統(tǒng)——應(yīng)用3D TRASAR鍋爐水處理技術(shù)

納爾科提供綜合解決方案，包括化學(xué)藥劑、在線監(jiān)測自動控制系統(tǒng)和現(xiàn)場專家服務(wù)。3D TRASAR鍋爐水處理技術(shù)根據(jù)鍋爐系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工況而不是靜態(tài)設(shè)定值，來解決腐蝕和結(jié)垢等與水相關(guān)的主要問題。該自動控制系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)在線監(jiān)測鍋爐系統(tǒng)波動，在問題發(fā)生之前，判斷并作出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)措施。無可比擬的3D TRASAR鍋爐控制系統(tǒng)可以讓納爾科銷售工程師針對特定鍋爐制定最佳操作規(guī)范，幫助客戶生產(chǎn)出安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的蒸汽產(chǎn)品。

3D TRASAR鍋爐自動控制系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)有最佳技術(shù)，可優(yōu)化鍋爐系統(tǒng)性能。先進(jìn)的納爾科腐蝕應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)時(shí)在線監(jiān)測鍋爐爐前系統(tǒng)的腐蝕，并且直接測量實(shí)際運(yùn)行條件下的有關(guān)參數(shù)，有效控制鍋爐爐前系統(tǒng)的腐蝕。還采用了熒光示蹤技術(shù)防止鍋爐內(nèi)結(jié)垢、減少鍋爐排污、提高熱效率，從而最大限度節(jié)能、節(jié)水。此外，3D TRASAR技術(shù)還可以及時(shí)與用戶溝通，報(bào)警發(fā)生的問題、發(fā)生問題的時(shí)間以及已經(jīng)采取的措施。

圖3 鍋爐給水溶解氧控制圖

圖4 鍋爐內(nèi)部水處理劑（N22325）控制圖

這種自動控制系統(tǒng)可以定制和升級，確保在相關(guān)的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制：

* 3D TRASAR爐前腐蝕控制

* 3D TRASAR鍋爐結(jié)垢控制

* 節(jié)能節(jié)水排污控制

* 3D TRASAR可以自定義配置系統(tǒng)

* 3D TRASAR Web報(bào)警和報(bào)告

結(jié)果

3D TRASAR鍋爐控制系統(tǒng)測定鍋爐給水系統(tǒng)內(nèi)AT ORP（工作溫度下的氧化還原電位）讀數(shù)，通過該參數(shù)監(jiān)測和控制鍋爐給水的腐蝕性。在控制AT ORP之前，給水中的溶解氧濃度為0.20～0.60ppm，平均值為0.40ppm。在控制AT ORP之后，成功地將給水中的溶解氧控制在0.10ppm之下，平均濃度降低至0.048ppm。

采用3D TRASAR鍋爐技術(shù)控制AT ORP，可以即時(shí)偵測給水的腐蝕性，并根據(jù)系統(tǒng)需求即時(shí)調(diào)整N19P的投加量。該客戶對腐蝕性的控制很滿意，鍋爐給水溶解氧的測試結(jié)果也證明，腐蝕性得到了控制。

此外，3D TRASAR鍋爐水處理技術(shù)還能有效地控制結(jié)垢。如圖4所示，雖然蒸汽負(fù)荷的波動造成加藥過量和加藥不足（N22325），但是，加藥量得到了優(yōu)化，被控制在一個很窄的范圍內(nèi)。在控制之前，阻垢劑的濃度為18.2～39.3ppm。在采用3D TRASAR鍋爐技術(shù)后，阻垢劑的濃度介于24.5～26.1ppm之間，濃度的變化范圍小得多，平均濃度為25.2ppm。

將斯派莎克大氣式除氧器與納爾科3D TRASAR鍋爐技術(shù)相結(jié)合的整體解決方案，在以下幾個方面改進(jìn)了客戶的生產(chǎn)運(yùn)營：

* 減少建筑物空間

* 盡量降低維護(hù)和運(yùn)營成本

* 延長設(shè)備使用壽命

* 防止計(jì)劃外停機(jī)

* 確保生產(chǎn)和設(shè)備安全

* 提高蒸汽質(zhì)量

* 全天候（24/7）在線監(jiān)測和即時(shí)報(bào)警

設(shè)備保護(hù)

采用3D TRASAR鍋爐水處理技術(shù)進(jìn)行控制后，顯著提高鍋爐系統(tǒng)的可靠性。自投用1.5年以來，避免計(jì)劃外停機(jī)造成的損失約65萬元，有效地保護(hù)了資產(chǎn)設(shè)備。

節(jié)能

該綜合解決方案減少了蒸汽的流失、提高鍋爐給水溫度、節(jié)省能源并減少了計(jì)劃外停機(jī)次數(shù)。

假定蒸汽排放至環(huán)境的流速為184公斤/小時(shí)，除氧器運(yùn)行時(shí)間為7200小時(shí)/年，那么，每年節(jié)省蒸汽1325噸。假定蒸汽的單價(jià)為390元/噸，則每年節(jié)省能源成本約52萬元。

結(jié)論

結(jié)合兩家世界級公司的創(chuàng)新技術(shù)的整體解決方案。強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合為客戶帶來更多利益：改善生產(chǎn)安全性、提高設(shè)備可靠性、節(jié)省總體成本、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。這些對于任何一個客戶提高競爭力都是非常重要的推動因素。