鍋爐給水節(jié)能優(yōu)化改造

姜曉春

（寧波浙鐵江寧化工有限公司，浙江寧波 315200）

1 現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

某企業(yè)鍋爐給水系統(tǒng)脫鹽水約100 t/h 和系統(tǒng)回收的蒸汽冷凝水約50 t/h 分別通過(guò)不同管線進(jìn)入除氧器內(nèi)，為達(dá)到鍋爐給水除氧效果，除氧器內(nèi)通0.6 MPa、5～15 t/h低壓蒸汽進(jìn)行熱力除氧，并將鍋爐給水溫度控制在105℃。

鍋爐給水泵從除氧器底部抽出除氧水后分兩路：一路30 m3/h作為焚燒爐余熱鍋爐給水產(chǎn)蒸汽；另一路約120 m3/h輸送到工藝裝置反應(yīng)器換熱。單臺(tái)鍋爐給水泵的額定流量為140 m3/h，由于1 臺(tái)給水泵不能滿足生產(chǎn)用水需求，目前2 臺(tái)鍋爐給水泵同時(shí)運(yùn)行，導(dǎo)致每1臺(tái)泵的供水量均較?。?5 m3/h），泵出口壓力實(shí)際達(dá)8.0 MPa，與給水泵出口管線的設(shè)計(jì)壓力持平。一般工藝介質(zhì)的操作參數(shù)不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)參數(shù)，否則長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)給設(shè)備及管線帶來(lái)安全隱患。因此，2 臺(tái)泵運(yùn)行操作時(shí)，需人為控制一定的回流量，降低泵出口壓力至7.2 MPa 左右，電機(jī)運(yùn)行功率400 ～420 kW（額定功率560 kW），泵一部分功率用于循環(huán)回流，運(yùn)行很不經(jīng)濟(jì)。

進(jìn)焚燒爐的除氧水首先進(jìn)入鍋爐省煤器換熱，吸收煙氣部分熱量，使煙氣溫度降至165℃后經(jīng)煙囪排放。

在上述給水工藝流程中，主要存在問(wèn)題是2 臺(tái)給水泵同時(shí)運(yùn)行導(dǎo)致泵效率低，存在大馬拉小車(chē)現(xiàn)象；煙氣排煙溫度較高，帶走了大量的熱量，還有進(jìn)一步回收煙氣余熱的空間。

2 鍋爐給水節(jié)能改造思路

2.1 給水泵優(yōu)化

當(dāng)前3臺(tái)額定功率560 kW的給水泵以兩開(kāi)一備的方式運(yùn)行，總的實(shí)際運(yùn)行功率約為800 kW。為解決大馬拉小車(chē)問(wèn)題，新上1 臺(tái)小流量的鍋爐給水泵專(zhuān)供余熱鍋爐，另外只需開(kāi)1 臺(tái)大泵供工藝裝置使用。

2.2 給水熱量回收優(yōu)化

從鍋爐運(yùn)行來(lái)講，降低給水進(jìn)省煤器的溫度，有利于給水進(jìn)一步吸收煙氣排放的熱量，降低鍋爐煙氣溫度，提高鍋爐熱利用率[1]。理論上，每降低進(jìn)省煤器給水溫度20℃，可以提升鍋爐熱利用率1%[2-3]。由于設(shè)備是燃?xì)忮仩t，煙氣中的硫含量比較低，適當(dāng)再降低經(jīng)過(guò)省煤器后的煙氣排放溫度不存在露點(diǎn)腐蝕等問(wèn)題。

由于除鹽水與回收凝結(jié)水需要經(jīng)過(guò)除氧器進(jìn)行熱力除氧后才能達(dá)到鍋爐水質(zhì)要求。在保證除氧器前的原工藝不變的情況下，可新增1 臺(tái)進(jìn)焚燒爐給水與進(jìn)除氧器除鹽水換熱設(shè)備。通過(guò)換熱，即能降低鍋爐給水進(jìn)省煤器的溫度，又能提高進(jìn)除氧器除鹽水溫度，回收煙氣余熱并減少除氧器蒸汽用量[4]。

綜合以上思路，工藝流程改造為：在不影響焚燒爐正常運(yùn)行的工況下，通過(guò)新增除鹽水預(yù)換熱器，將鍋爐給水溫度降低；新增1 臺(tái)小功率鍋爐給水泵將這部分鍋爐給水輸送到鍋爐系統(tǒng)省煤器，達(dá)到即提高鍋爐熱利用率，又降低鍋爐給水泵電耗的目的。鍋爐給水節(jié)能優(yōu)化改造后流程見(jiàn)圖1。

圖1 鍋爐給水節(jié)能優(yōu)化改造后流程

3 鍋爐給水節(jié)能利用改造項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程

3.1 改造內(nèi)容

3.1.1 鍋爐給水泵系統(tǒng)

新增1臺(tái)鍋爐給水小泵[5]，流量35 m3/h，揚(yáng)程700 m，配套電機(jī)功率200 kW，正常運(yùn)行耗電約為160 kW·h。通過(guò)該泵將從除氧器出來(lái)的除氧水單獨(dú)輸送到鍋爐省煤器。為防止該泵故障以及保證檢修狀態(tài)時(shí)的鍋爐正常供水，新增小泵出口管線與原大泵出口管線連通并增設(shè)閥門(mén)，互為備用。

3.1.2 鍋爐給水換熱系統(tǒng)

在鍋爐給水小泵后新增1 臺(tái)除鹽水預(yù)熱器，將由除氧器輸送去鍋爐的給水與進(jìn)除氧器的除鹽水進(jìn)行換熱，以減少蒸汽用量。通過(guò)核算，省煤器煙氣出口溫度降至155℃左右不會(huì)影響鍋爐運(yùn)行，而且節(jié)省的熱量可滿足鍋爐給水約30℃的能量供應(yīng)，即鍋爐給水溫度可以控制在75℃。通過(guò)換熱器設(shè)計(jì)軟件核算[6]，除鹽水預(yù)熱器參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 除鹽水預(yù)熱器工藝參數(shù)

3.2 項(xiàng)目投資

該節(jié)能改造投資包括除鹽水預(yù)熱器和鍋爐給水泵設(shè)備費(fèi)用21萬(wàn)元，相關(guān)的自動(dòng)控制系統(tǒng)14萬(wàn)元，包括其他材料及安裝施工費(fèi)用項(xiàng)目最終工程投資約為55萬(wàn)元。

4 項(xiàng)目改造后收益

項(xiàng)目改造完成后，經(jīng)過(guò)對(duì)給水泵用電量、除氧器消耗蒸汽量監(jiān)測(cè)并進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)，節(jié)能效益如下：

1）鍋爐給水泵改小后節(jié)省電費(fèi)。根據(jù)實(shí)測(cè)的設(shè)備電流、電壓等數(shù)據(jù)，小泵運(yùn)行后功率比改造前降低了約240 kW，設(shè)備年運(yùn)行時(shí)間以8 000 h計(jì)算，則年節(jié)省電量192 萬(wàn)kW·h，按上網(wǎng)電價(jià)0.75 元計(jì)算，每年節(jié)電效益達(dá)到144萬(wàn)元。

2）除氧器節(jié)省蒸汽費(fèi)。除鹽水預(yù)熱器投用后，除氧器0.6 MPa蒸汽消耗量平均降低了約1 t/h，年降低蒸汽消耗8 000 t，0.6 MPa 飽和蒸汽按80 元/t計(jì)算，則年節(jié)省蒸汽費(fèi)用64萬(wàn)元。

綜合上述兩個(gè)方面，每年可節(jié)省生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用208萬(wàn)元，約一個(gè)季度就收回了改造投資費(fèi)用。

5 結(jié)論

企業(yè)通過(guò)增加性能匹配的給水泵，并通過(guò)換熱器回收煙氣多余熱量，降低了電耗和熱量損失，從而達(dá)到了降本增效的目的。改造后鍋爐給水泵運(yùn)行穩(wěn)定，項(xiàng)目改造投資小收益大。