某酒店燃油鍋爐系統的節能改造分析

王化南 李勇 羅曉明 嚴禎榮

1上海市特種設備監督檢驗技術研究院 2江西省特種設備檢驗檢測研究院

引言

我國燃油鍋爐從上世紀80年代后期開始迅速發展，目前全國燃油氣鍋爐裝機數已超過工業鍋爐總臺數的15%，上海已超過50%。這些燃油鍋爐實際運行效率大多與國外先進水平相比差距不小，節能潛力很大。本文通過上海某酒店鍋爐系統節能改造和改造后熱工試驗的實例分析，探討燃油工業鍋爐節能減排的措施[1]。

1 鍋爐房現狀

某酒店鍋爐房現有鍋爐3臺，鍋爐額定蒸發量均為12t/h，額定蒸汽壓力1.0MPa，鍋爐受熱面積110m2，鍋爐燃料為輕柴油。根據季節不同，該酒店的鍋爐運行1~2臺，另1臺作為備用。鍋爐的水質是通過水處理和加藥等措施來保證的，由于鍋爐的水質控制比較好，鍋爐在正常運行時，每天排污3次，每班1次，每次的排污量設定為10秒。此外，鍋爐還配置了由TDS控制的表面排污系統。

2 鍋爐系統節能改造的經驗

該酒店鍋爐房節能改造主要是兩個方面，一是冷凝水回收，二是鍋爐排污部分熱能的利用。

2.1 冷凝水回收

由于酒店的供熱系統是采用間接方式的供熱，酒店通過系統節能改造，大部分冷凝水回收再利用。酒店對于用汽部分的設備和管道的管理比較注意，隨時檢測各點的冷凝水情況，基本上消除了由于熱交換器故障而引起的冷凝水不能被利用的現象。在正常情況下，鍋爐冷凝水的回收率在85%左右。2009年鍋爐房系統全年的用水量、新水補充量統計結果見表1。

由表1可知：酒店鍋爐全年總供汽量為36252t，新水總補給量為6120t。可以算出全年鍋爐冷凝水的利用量為30132t，鍋爐冷凝水的利用率約為83%。通常，冷凝水的溫度在80℃~90℃之間。我們取冷凝水的平均溫度為85℃，假設全年平均新水的平均溫度為20℃。由相關的圖表中我們可以查到相應溫度下的熱焓差為271.9kJ/kg。全年通過冷凝水回收的熱量約為8.19×109kJ。

2.2 鍋爐排污的部分熱能的利用

酒店鍋爐房在系統改造中，還加裝了排污熱量回收利用的閃蒸裝置，通過排污水在壓力降低時產生的蒸汽再加熱除氧水。鍋爐每天的固定排污量是相同的，而表面排污量則取決于用汽量的多少，也就是在氣溫變化不是很大的情況下，表面排污量也基本接近。由于加強了熱交換設備各點水質情況的監控，可以基本上排除了大量冷凝水被白白浪費的可能，鍋爐每天所補充的其它新水基本上是由排污水被排出而引起的。為保守起見，假設補充的新水中仍有10%的水是由于其他原因引起的冷凝水泄漏，因此全年的總的排污水量約0.9×6120t=5508t。假設鍋爐的平均工作壓力為0.8MPa，閃蒸設備的工作壓力為0.2MPa，由相關的圖表可以查得相應壓力下的飽和水的熱焓以及閃蒸設備內釋放的產生蒸汽的熱焓。計算可得全年通過排污水回收的熱量約為1.50×109kJ[2]。

經過系統節能改造后，2009年酒店全年回收的熱能為9.69×109kJ，取輕柴油的低位發熱量41868kJ/kg,全年可以節約燃料油35.8t，如果以每噸輕柴油的價格4400元/t計，則年度可節約燃料費為157520元。取標煤低位發熱量為21000 kJ/kg，則全年節約量折合約461.4t標煤[3]。可見蒸汽冷凝水回收利用，尤其用于鍋爐給水，將產生顯著的經濟效益和社會效益。在一般的熱電廠、造紙企業、化纖企業、石油化工、賓館等行業值得大力推廣冷凝水回收技術。

3 改造后鍋爐試驗情況

為了能夠反映鍋爐的一年中運行情況，筆者分別在1月和8月對鍋爐進行了熱工性能試驗，試驗按GB/T 10180-2003《工業鍋爐熱工性能試驗規程》、DB 31/176—2002《蒸汽鍋爐房安全、環保、經濟運行管理》等技術標準要求測定該臺鍋爐在實際運行出力下的正、反平衡熱效率，對該臺鍋爐能效性能進行綜合考核[4]。試驗綜合數據見表2。

3.1 原鍋爐試驗結果分析

由表2可以看出，二次試驗中該鍋爐均處于低負荷運行狀態，這是由于酒店每天中使用蒸汽高峰時間比較短，其余時間均處于低負荷運行。二次測試熱效率分別為83.6%和84.8%，熱效率均低于DB 31/176—2002《蒸汽鍋爐房安全、環保、經濟運行管理》規定的合格爐最低熱效率值86%；排煙處過量空氣系數為1.5和1.46，超過了DB 31/176—2002《蒸汽鍋爐房安全、環保、經濟運行管理》規定的最大值1.3；在夏季和冬季的二次試驗中鍋爐的平均溫度與室溫差也超過上述標準規定的最低值。另外，所測鍋爐排煙溫度在260℃~310℃之間波動，平均排煙溫度也達到了280℃，導致鍋爐排煙熱損失較大。

表1 2009年鍋爐房水量統計表

表2 試驗綜合數據表

3.2 鍋爐系統節能改進方案

1）加裝余熱回收裝置

經筆者分析，該酒店的鍋爐為進口鍋爐，鍋爐結構形式為火焰中心回燃，三回程，臥式內燃鍋爐。除了受到鍋爐結構的限制以外，鍋爐受熱面也遠遠小于國內燃油燃氣鍋爐常規的單位蒸發量所需要的受熱面積，導致鍋爐排煙溫度高，即使在低負荷運行狀態也是如此，在試驗中所測到的平均排煙溫度近280℃。顯然，加裝余熱回收裝置，進一步降低鍋爐的排煙溫度，提高鍋爐的熱效率還有一定的潛力。可以采用加裝半冷凝式煙氣回收裝置、冷凝式煙氣回收裝置或熱管空氣預熱器等新的節能技術，綜合利用多種余熱回收技術，采用熱管換熱器回收高溫煙氣余熱，用水淋灌回收中低溫煙氣余熱，實現了煙氣的多級梯度利用。同時在回收中低溫煙氣余熱時還可以采用爐水堿性對煙氣進行脫硫。通過回收煙氣中的顯熱和水蒸氣的凝結潛熱將排煙溫度控制在130℃～150℃，,可以提高熱效率 5%～10%[5]。

2）降低過量空氣系數以減少排煙損失

降低過量空氣系數α，不僅是鍋爐降低熱損失、提高熱效率的重要途徑，也是燃油鍋爐降低煙氣露點溫度、防止低溫腐蝕產生的最主要方法。當α降低0.1，煙氣帶走熱量就下降2%~3%，也就是鍋爐的熱效率可以提高2%~3%。通過加強對鍋爐燃燒器定期的維護，使其長期保持在良好狀態，并精心調整“兩門”即風門、油門，以保證充分燃燒，過量空氣系數盡量小[6]。

3）加強鍋爐保溫

鍋爐尾部煙箱蓋的壁面溫度過高，在試驗中測得溫度超過100℃，特別是在夏季，使鍋爐房的工作條件更差。建議加強爐體保溫，以改善鍋爐房內的工作條件。

4）進一步加強鍋爐運行管理及維護

加強鍋爐房的運行管理和維修管理是投資少、效果顯著的節能措施。配備合適的管理人員和運行人員，嚴格規范設備的維護保養工作和運行人員的操作行為，使運行人員掌握系統的用汽規律，適時調整鍋爐負荷，合理控制排污量，減少熱損失，嚴格執行定期維修，停爐保養制度，保證設備完好，杜絕“跑、冒、滴、漏”，并注意加強排污和水質管理,不斷提高管理水平和運行水平[7,8]。

4 結論

對該酒店鍋爐系統的分析結果表明，冷凝水回收技術和排污熱量回收技術的節能效果是顯著的，值得進一步推廣應用。鍋爐的節能工作任重道遠，我們要結合鍋爐的自身運行特點，并積極吸收運用新的節能技術和節能產品，提高鍋爐的運行效率，達到鍋爐低耗高效的節能目的。

[1]何心良.我國工業鍋爐使用現狀與節能減排對策探討[J].工業鍋爐,2010,(03):1-6.

[2]張炳雷,李越勝等.基于水處理的工業鍋爐節能研究[J].節能技術,2009(06):555-557.

[3]朱煒,厲志飛.能源計量與鍋爐余熱回收的探討[J].上海計量測試,2009,(05):20-22.

[4]石斌.對工業鍋爐節能減排的探索[J].中國質量技術監督,2008(12):60-61.

[5]劉馥田.燃油氣鍋爐的節能措施[J].能源技術,2004,25(06):255-256.

[6]章宏.提高WNS型燃油燃氣鍋爐的熱效率和節能問題[J].工業科技,2005,34(06):55-56

[7]劉平安,張曉東.略論工業鍋爐經濟運行與節能的途徑[J].節能技術,2008.(3):279-282.

[8]王彥秋,李玉靜,張國民.工業鍋爐節能途徑分析與探討[J].應用能源技術,2008(11):18-20