淺談甲醇鍋爐系統(tǒng)方案

王欣然 能立 馮鵬娟

摘 要：文章闡述了甲醇鍋爐的結(jié)構(gòu)形式、特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：甲醇鍋爐；結(jié)構(gòu)；特點(diǎn)

甲醇鍋爐是一種新型綠色環(huán)保燃料鍋爐，類似于燃油鍋爐，以甲醇等醇基燃料為燃料，把水加熱成為熱水或蒸汽，是廣大企業(yè)、工廠、生活用熱、中高檔賓館、酒店、行政事業(yè)單位、居民社區(qū)采暖和洗浴的理想產(chǎn)品。

1 燃料特性

甲醇（Methanol，dried，CH3OH）系結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的飽和一元醇，分子量32.04，沸點(diǎn)64.51℃，又稱“木醇”或“木精”。工業(yè)甲醇在常溫下是無色、透明、易揮發(fā)、易燃燒的有毒液體。工業(yè)甲醇化學(xué)性質(zhì)較活潑，能發(fā)生氧化、酯化、羰基化等化學(xué)反應(yīng)，甲醇不具酸性，其分子組成雖有能作為堿性特征的羥基，但也不呈堿性，對(duì)酚酞及石蕊均呈中性。甲醇熱值22.7MJ/kg。燃燒反應(yīng)式為：

CH3OH+O2→CO2+4H2O。

2 甲醇鍋爐的優(yōu)勢(shì)

2.1 相對(duì)燃?xì)忮仩t優(yōu)勢(shì)

甲醇鍋爐不需要昂貴的燃?xì)忾_口費(fèi)用，1噸燃?xì)忮仩t的開口費(fèi)大概在10萬元左右，如果使用甲醇鍋爐開口費(fèi)就可以省掉。此外甲醇鍋爐使用成本更為低廉，甲醇鍋爐生產(chǎn)1噸蒸汽的成本為120kg甲醇，以1700元/噸計(jì)算，甲醇鍋爐成本為204元，1噸燃?xì)庹羝仩t的成本是70m3天然氣，以3.9元/m3計(jì)算，天然氣鍋爐的成本是273元。如每天使用10個(gè)小時(shí)，一天甲醇鍋爐就可以節(jié)省700元左右。

2.2 相對(duì)燃油鍋爐優(yōu)勢(shì)

1噸燃油蒸汽鍋爐單位時(shí)間燃料消耗量約為65升，以5.8元/升計(jì)算，每小時(shí)使用成本為377元，約是甲醇鍋爐每小時(shí)使用成本的兩倍。

3 甲醇鍋爐概述

甲醇鍋爐外觀大方、結(jié)構(gòu)緊湊、空間占用少，運(yùn)輸方便，基建投資少，安裝簡(jiǎn)單方便，全自動(dòng)控制運(yùn)行，自動(dòng)上水，自動(dòng)控壓，自動(dòng)控溫，缺水保護(hù)，超壓報(bào)警，超壓停爐，噪音小，安全系數(shù)高。既遵循了節(jié)能環(huán)保理念，又滿足了工程項(xiàng)目所需的熱能；在生產(chǎn)使用上，該種類鍋爐真正的做到了燃燒清潔、排放無污染、操作便捷、出力充足。主要優(yōu)勢(shì)如下：

（1）鍋爐采用燃燒室大容積設(shè)計(jì)，使燃燒更加充分，受熱面布置進(jìn)行了最大限度的優(yōu)化設(shè)計(jì)。（2）鍋爐爐膽采用波紋爐膽結(jié)構(gòu)，既增加了輻射和對(duì)流傳熱面積，又滿足了爐膽受高溫輻射后自由膨脹的需要。（3）鍋爐采用強(qiáng)化傳熱的螺紋煙管，大大強(qiáng)化了傳熱。（4）鍋爐采用濕背式結(jié)構(gòu)，全扳邊對(duì)接焊縫，可靠性高，維修費(fèi)用低。（5）鍋爐煙氣流動(dòng)阻力小，運(yùn)行電耗低，可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。（6）設(shè)計(jì)超溫、超壓、缺水、檢漏、熄火等多種保護(hù)功能，鍋爐運(yùn)行安全可靠。

4 甲醇鍋爐燃燒機(jī)組

甲醇鍋爐燃燒機(jī)組主要由甲醇罐、日用甲醇箱、供甲醇系統(tǒng)、閥組、燃燒器、空壓機(jī)（介質(zhì)霧化）、液化石油氣自動(dòng)點(diǎn)火裝置、火焰監(jiān)測(cè)裝置、失火保護(hù)裝置及控制裝置系統(tǒng)組成。機(jī)組在運(yùn)行過程中，吹掃、點(diǎn)火、熄火均可自動(dòng)控制，負(fù)荷調(diào)節(jié)可以遠(yuǎn)程按比例控制，助燃風(fēng)欠壓、蒸汽超壓、失火、意外斷電均可以自動(dòng)保護(hù)。

（1）甲醇罐：罐體、液位計(jì)、呼吸閥，此部分用戶自理。（2）日用甲醇箱：箱體、液位計(jì)、自動(dòng)進(jìn)甲醇閥組。（3）供甲醇系統(tǒng)：甲醇泵、供甲醇管路、回甲醇管路、自動(dòng)甲醇量調(diào)節(jié)裝置、燃甲醇過濾器、甲醇槍裝置。（4）燃燒器：燃甲醇燃燒機(jī)頭、火焰噴管、甲醇槍噴甲醇嘴、火焰監(jiān)測(cè)器、自動(dòng)點(diǎn)火裝置、伺服機(jī)構(gòu)、助燃風(fēng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、窺視鏡。（5）閥組：回甲醇調(diào)節(jié)閥、安全閥、溢流閥、截止閥、球閥。（6）自控系統(tǒng)：火焰信號(hào)放大器、光敏管、電動(dòng)執(zhí)行器、電控柜、智能手操器、點(diǎn)火變壓器及鼓風(fēng)欠壓保護(hù)開關(guān)。

5 全自動(dòng)鍋爐軟化水設(shè)備

全自動(dòng)鍋爐軟化水設(shè)備能保證鍋爐水質(zhì)符合GB/T1576-2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》的要求，從而使鍋爐安全運(yùn)行。全自動(dòng)鍋爐軟化水設(shè)備主要由控制器、樹脂罐、樹脂、鹽罐四部分組成的整體設(shè)備，鍋爐軟化水設(shè)備的組合形式有單閥單罐型、單閥雙罐型、單閥單罐多罐組合型等。該設(shè)備具有以下特點(diǎn)：

（1）自動(dòng)化程度高，供水工況穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。全程自動(dòng)。（2）高效率、低能耗、運(yùn)行費(fèi)用低。（3）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，無需專用的設(shè)備基礎(chǔ)，放置于平整的水泥地面上即可。（4）使用簡(jiǎn)單，安裝、調(diào)試、操作簡(jiǎn)單易行，控制部件性能穩(wěn)定。

6 熱力除氧器

熱力除氧器能除去鍋爐系統(tǒng)給水中的溶解氧及其他氣體，防止鍋爐設(shè)備的腐蝕，是保證鍋爐安全運(yùn)行的重要設(shè)備。一般蒸發(fā)量≥6t/h的甲醇鍋爐需配置大氣式旋膜除氧器。除氧器工作壓力0.02MPa（g），工作溫度104℃，鍋爐給水中的溶氧量<0.05mg/L。

大氣式旋膜除氧器系統(tǒng)主要大氣式旋膜除氧器本體、除氧水泵及管路、熱工儀表及自動(dòng)控制裝置組成。

（1）大氣式旋膜除氧器由除氧頭和除氧水箱組成。除氧頭主要由外殼、旋膜器組、水篦子、液汽網(wǎng)、蒸汽分配盤、汽水分離器等部分組成；除氧水箱由水箱主體及附件組成。（2）熱工儀表主要有溫度指示、壓力指示、液位指示等。（3）自動(dòng)控制裝置為壓力、液位自動(dòng)控制及調(diào)節(jié)；現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)遠(yuǎn)傳到主機(jī)，在主機(jī)上遠(yuǎn)傳控制操作。

7 控制系統(tǒng)

鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電腦自動(dòng)控制及強(qiáng)電手操兩部分。電腦自動(dòng)控制和手動(dòng)操作是使鍋爐系統(tǒng)具有可啟動(dòng)性的技術(shù)之一。在惡劣工作環(huán)境下安全可靠運(yùn)行和全視角直觀顯示鍋爐系統(tǒng)工作狀態(tài)是保證鍋爐系統(tǒng)安全的必要條件之一。

（1）本系統(tǒng)能直觀顯示和報(bào)警（聲光）處理：燃燒器故障與保護(hù)、鍋爐壓力超高故障與保護(hù)、鍋爐水位極低故障與保護(hù)、鍋爐水位極高故障與保護(hù)、燃料壓力高或低壓故障與保護(hù)、燃料的泄露故障與保護(hù)、鍋爐蒸汽、水位顯示與保護(hù)、排煙溫度顯示與保護(hù)、壓力、排煙溫度變送器故障與保護(hù)、鍋爐進(jìn)、出口水壓力監(jiān)測(cè)與保護(hù)、系統(tǒng)斷電監(jiān)測(cè)與保護(hù)、電機(jī)過載、過流監(jiān)測(cè)與保護(hù)。（2）設(shè)置鍋爐運(yùn)行參數(shù)：設(shè)置鍋爐全自動(dòng)運(yùn)行所需溫度、壓力、時(shí)段等參數(shù)。（3）信息處理：將現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)進(jìn)行智數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)處理，完成故障預(yù)測(cè)、故障處理、控制熱系統(tǒng)設(shè)備、熱系統(tǒng)防凍控制、數(shù)據(jù)查詢、智能模糊控制鍋爐運(yùn)行等工作。（4）自動(dòng)識(shí)別故障并保護(hù)：發(fā)生故障時(shí)，軟件自動(dòng)識(shí)別故障，保護(hù)鍋爐及附屬設(shè)備安全。（5）軟手動(dòng)操作：按屏幕上相應(yīng)的設(shè)備鍵，可打開或關(guān)閉各主體設(shè)備，同時(shí)，遵循自動(dòng)控制聯(lián)鎖保護(hù)功能。（6）硬手動(dòng)操作：為了防止控制系統(tǒng)及其一次儀表的任何微小故障導(dǎo)致鍋爐系統(tǒng)的停止運(yùn)行，控制器專業(yè)設(shè)計(jì)硬手操部分（獨(dú)立于自動(dòng)控制部分），確保系統(tǒng)正常安全運(yùn)行。

8 結(jié)束語(yǔ)

該產(chǎn)品的研制成功、推廣應(yīng)用前景十分廣闊，可以對(duì)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益有顯著的影響。

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作者簡(jiǎn)介：王欣然（1987-），女，河南省鄭州人，本科，助理工程師，主要從事鍋爐設(shè)計(jì)工作。