胡龍光
(廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司,廣西柳州 452001)
柳鋼動(dòng)力廠共有9臺(tái)以高爐煤氣為主要燃料的燃?xì)忮仩t,1#站2#鍋爐于2013 年2 月份投產(chǎn)。投入運(yùn)行后,其排煙溫度長期處于210~220 ℃左右,遠(yuǎn)高于155 ℃的設(shè)計(jì)值,鍋爐效率受影響,煤氣消耗偏高,造成能源浪費(fèi)。影響鍋爐效率主要因素有排煙熱損失、不完全燃燒熱損失、散熱損失。各項(xiàng)熱損失中,排煙熱損失是最大一項(xiàng),約為4%~8%。主要原因是該爐子設(shè)計(jì)時(shí)增加了蒸發(fā)器,只有一級(jí)空氣預(yù)熱器,與其他鍋爐相比,少了一級(jí)空氣預(yù)熱器。經(jīng)過分析如能適當(dāng)提高鍋爐水冷壁管的吸熱能力,既能增加蒸汽產(chǎn)量,同時(shí)也減少了爐膛出口的排煙溫度,將有效地降低尾部煙道的排煙溫度,減少排煙熱損失。2018 年1 月某天一個(gè)時(shí)間段,蒸汽流量在190 t/h左右的排煙溫度統(tǒng)計(jì)如表1。
表1 2#鍋爐主要運(yùn)行參數(shù)
高溫紅外節(jié)能涂料是這幾年使用較多的的新一代鍋爐節(jié)能新產(chǎn)品。該涂料是一種對(duì)爐膛內(nèi)的熱輻射有超高吸收率和發(fā)射率(>0.93)的功能型高效節(jié)能材料,通過改善鍋爐內(nèi)熱交換達(dá)到增加熱效率、節(jié)能降耗和保護(hù)水冷壁管等目的。
熱傳遞主要有三種方式:傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。鍋爐內(nèi)的熱交換,主要以輻射傳熱為主,即熱量主要以電磁波輻射的形式傳遞給鍋爐水冷壁,通過水冷壁管壁把熱量傳遞給管內(nèi)介質(zhì)。此熱量占總熱量的60%以上。
紅外輻射是電磁波譜中的一段,其波長范圍0.760~1 000 μm,相應(yīng)的頻率范圍4×1014~3×1011Hz。紅外輻射又稱為熱輻射,但其本身并不具有熱性質(zhì),而是在其射程范圍內(nèi)被物質(zhì)吸收,使物質(zhì)分子和原子中的電子或離子產(chǎn)生受迫共振而引發(fā)的熱效應(yīng)。一切物體在溫度高于絕對(duì)零度時(shí)均會(huì)發(fā)射紅外輻射,當(dāng)物體為黑體時(shí),其輻射度取決于輻射波長和物體溫度,而對(duì)于非黑體的實(shí)際物體,其輻射度不僅取決于輻射波長和實(shí)際物體的溫度,還與實(shí)際物體的發(fā)射率有關(guān)[1]。
電磁波在輻射傳播中遇到物體時(shí),在其表面產(chǎn)生反射和折射?,F(xiàn)有技術(shù)尚難以實(shí)現(xiàn)爐體表面的鏡面反射,故反其道行之,降低襯體表面反射率,提高表面吸收率。根據(jù)基爾霍夫定律,任何物體的發(fā)射率都等于其在相同溫度和相同條件下的吸收率。
紅外輻射涂料是一種功能材料,以高的吸收率(εn>0.85)使?fàn)t膛內(nèi)的紅外輻射能量轉(zhuǎn)化為鍋爐水冷壁管上涂層的熱效應(yīng),提高水冷壁的吸熱能力,強(qiáng)化了水冷壁與管內(nèi)介質(zhì)的熱交換[2]。紅外輻射涂料的關(guān)鍵在于提高鍋爐水冷壁管體表面的吸收率,即:爐膛輻射→ 鍋爐水冷壁管→管內(nèi)介質(zhì)(水、蒸汽)。
經(jīng)前期數(shù)據(jù)采集分析及紅外輻射涂料在其它鍋爐上使用的案例,如1#鍋爐實(shí)施改造,可增加爐內(nèi)水冷壁吸熱能力,降低排煙溫度,提高鍋爐熱效率1%以上。
施工前對(duì)鍋爐進(jìn)行能效測試。對(duì)鍋爐改造前進(jìn)行能效評(píng)估測試。于2018 年5 月10 日進(jìn)場進(jìn)行改造前測試,鍋爐改造前熱效率為85.30%。主要測試數(shù)據(jù)如表2。
表2 測試數(shù)據(jù)綜合表
2018 年5 月10 日,鍋爐停爐開始施工改造,5 月25日施工結(jié)束。施工內(nèi)容:
(1)施工前對(duì)水冷壁管外表面灰塵清理干凈。
(2)施工中,先噴前處理液,前處理液應(yīng)嚴(yán)格按照比例配比,待其干燥后,再涂覆高溫紅外節(jié)能涂料。
(3)涂料采用噴涂方式施工,使用壓送式噴槍涂料,其壓力約為0.4~0.6 MPa,噴槍口徑宜為5~20 mm。
(4)前處理液、涂料噴涂時(shí)應(yīng)分步完成,必須待前處理液干燥后再噴涂料,涂層厚度為50~80 μm。當(dāng)涂層出現(xiàn)流淌或漏涂時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)噴。
(5)施工完成后,嚴(yán)格按照《紅外節(jié)能涂料施工驗(yàn)收合格標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行驗(yàn)收。
施工前后效果圖如圖1。
圖1 水冷壁管施工前后效果圖
鍋爐改造結(jié)束投入運(yùn)行后,排煙溫度與改造前相比,下降了20 ℃左右。2018 年7 月初某天一個(gè)時(shí)間段,蒸汽流量在190 t/h 左右的排煙溫度統(tǒng)計(jì)如表3。
表3 2#鍋爐主要運(yùn)行參數(shù)
2018 年8 月17 日,對(duì)鍋爐改造后效果進(jìn)行了測試驗(yàn)收,測試結(jié)果為87.9%,鍋爐熱效率提高了2.6%,主要數(shù)據(jù)如表4。
表4 測試數(shù)據(jù)綜合表
220 t/h 煤氣鍋爐按每年運(yùn)行300 天計(jì)算,鍋爐熱效率提高了2.6%,每小時(shí)運(yùn)行負(fù)荷按80%計(jì)算,每年可多產(chǎn)蒸汽量為:
220×80%×2.6%×300×24=32 947 t
按汽耗3.75 kg/kWh計(jì)算,每年可多發(fā)電為:
32 947×1 000÷3.75=878萬kWh
發(fā)電量按0.5 元/kWh 進(jìn)行計(jì)算,每年可創(chuàng)造效益為:878×0.5=439萬元。
從2018 年5 月改造投用至今,已有兩年多時(shí)間,鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定,效果明顯,排煙溫度一直保持在200 ℃左右。