熱能廠2臺10T鍋爐節(jié)能改造

何陽陵

摘 要:“安全運行、節(jié)能降耗”是動力運行越來越值得關(guān)注的問題。本文對熱能廠2臺10T鍋爐節(jié)能改造的必要性、改造的方法及技術(shù)經(jīng)濟效益做了簡要論述。

關(guān)鍵詞:變頻節(jié)能安全

中圖分類號:TK2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0117-01ｃ

1改造的必要性

1.1 鍋爐安全運行的需要

作為機械工廠,鍋爐的熱負荷變化較大,運行鍋爐時必須根據(jù)用戶負荷的變化進行必要的調(diào)整,鍋爐運行參數(shù)的調(diào)整包括給煤量、鼓風(fēng)量、引風(fēng)量、和鍋爐給水量的調(diào)節(jié)。由于現(xiàn)有10T鍋爐采用傳統(tǒng)的儀表手動操作,十分不便,甚至對鍋爐安全運行造成影響。如鍋爐引風(fēng)量的調(diào)節(jié)通過手動調(diào)節(jié)φ900通風(fēng)蝶閥來實現(xiàn),該閥離鍋爐本體距離較遠,閥體大,操作困難,而引風(fēng)量的調(diào)節(jié)大小關(guān)系鍋爐燃燒室的負壓運行,是鍋爐安全運行的重要參數(shù)。如鍋爐燃燒室呈現(xiàn)正壓,將造成鍋爐爐墻、護墻鐵、人孔等處因溫度過高而燒壞,更為嚴重的是運行人員將可能因為燃燒室呈現(xiàn)正壓而在觀察時造成燒傷事故。進行節(jié)能改造,采用自控系統(tǒng)+變頻器,可自動變頻調(diào)節(jié)引風(fēng)機轉(zhuǎn)速從而可調(diào)節(jié)引風(fēng)量,保證鍋爐燃燒室負壓運行,提高鍋爐運行的安全性、減輕工人的勞動強度。

1.2 節(jié)能環(huán)保提高運行效益的需要

根據(jù)風(fēng)機(水泵)原理,我們知道風(fēng)機(水泵)的風(fēng)(流)量與轉(zhuǎn)速一次方成正比,壓力與轉(zhuǎn)速二次方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)速三次方成正比,即:

(1)流量∝轉(zhuǎn)速；(2)壓頭∝轉(zhuǎn)速2；(3)功率∝轉(zhuǎn)速3。

因此,根據(jù)需要,風(fēng)(流)量比最大風(fēng)(流)量稍有降低,即風(fēng)機(水泵)的轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速稍有降低,軸功率將有很大的降低。

現(xiàn)在10T鍋爐的電汽比大致為15度電/噸汽,而采用西門子S7-300 PLC+變頻器運行的35T鍋爐的電汽比大致為10度電/噸汽,由此可見,節(jié)能改造可以節(jié)省大約1/3的電能。

由于改造后鍋爐運行按實際需要進行鍋爐送風(fēng),鍋爐運行時實際產(chǎn)生的煙氣量減少,鍋爐煙氣排放時帶走的熱量相應(yīng)減少,同時控制系統(tǒng)保證鍋爐的負壓運行可減少爐墻的散熱量,因此,鍋爐的熱效率將有所提高,煤耗降低。

鍋爐排煙量的減少有利于環(huán)境保護。

2改造及實施方案

2.1 鍋爐鼓、引風(fēng)控制

鍋爐鼓、引風(fēng)的控制,其實不是獨立的,應(yīng)該是根據(jù)氣包壓力及給煤量來決定送風(fēng)量,而送風(fēng)量的控制,是操作人員根據(jù)鍋爐的壓力和給煤機的速度,通過手操器控制鼓風(fēng)變頻器,來控制鼓風(fēng)機速度,從而控制鼓風(fēng)量。在鼓、引風(fēng)控制中必須保持爐膛內(nèi)部成負壓狀態(tài),爐膛負壓控制通過PLC控制器,根據(jù)爐膛負壓,跟隨鼓風(fēng)機的速度,實現(xiàn)自動控制引風(fēng)變頻器,控制引風(fēng)機的轉(zhuǎn)速,保證爐膛負壓在規(guī)定值范圍之內(nèi)。當爐膛負壓超出規(guī)定范圍,會有聲光報警,提示操作人員采取相應(yīng)措施。

2.2 給水控制

鍋爐給水可以分成兩部分:一部分為管路的恒壓供水,采用變頻器控制,實現(xiàn)節(jié)能,并保證給水管道的恒壓；另一部分為鍋爐汽包給水,測量給水流量,測量汽包水位,控制給水閥門開度,控制給水量,消除虛假水位,實現(xiàn)平穩(wěn)給水。

2.3 安全報警及聯(lián)鎖控制

2.3.1 安全報警

為保證鍋爐安全運行,需設(shè)置完整的安全保障系統(tǒng)對鍋爐以下重要參數(shù)進行實時監(jiān)控,在故障狀態(tài)下及時報警,報警參數(shù)如下:蒸汽壓力低報、高報和超高報警；鍋筒水位超低報、低報、高報和超高報警；爐膛負壓超負、超正報警；給水壓力超低報警；鼓風(fēng)機變頻器事故報警；引風(fēng)機變頻器事故報警；給水泵變頻器故障報警。

對于以上報警項目,在鍋爐操作臺上均設(shè)置聲光報警裝置。

2.3.2 聯(lián)鎖控制

為確保鍋爐及設(shè)備安全運行,需設(shè)置以下電氣聯(lián)鎖控制。

(1)鍋爐極低水位聯(lián)鎖控制:運行中,一旦發(fā)現(xiàn)鍋爐出現(xiàn)極低水位,如果不采取緊急措施,將會出現(xiàn)“干鍋”現(xiàn)象,必須緊急停爐。為此,需設(shè)置“鍋爐極低水位聯(lián)鎖”,以汽包極低水位為信號,發(fā)出聲光報警,實施緊急停爐,聯(lián)鎖程序為:停給煤機→停鼓風(fēng)機→停引風(fēng)機。

(2)鍋爐超壓聯(lián)鎖控制:運行中,一旦發(fā)現(xiàn)鍋爐出現(xiàn)超壓現(xiàn)象,如不采取緊急措施,將會出現(xiàn)“爆鍋”現(xiàn)象,必須緊急停爐。為此,需設(shè)置“鍋爐超壓聯(lián)鎖”,以汽包超壓為信號,發(fā)出聲光報警,實施緊急停爐,同時,迅速打開排汽閥門,向大氣排汽泄壓。聯(lián)鎖程序為:停給煤機→停鼓風(fēng)機→停引風(fēng)機。

(3)鍋爐開、停爐聯(lián)鎖:為了避免操作中出現(xiàn)誤操作,需設(shè)置鍋爐開、停爐聯(lián)鎖,聯(lián)鎖程序如下。

開爐:開引風(fēng)機→開鼓風(fēng)機→開給煤機；停爐:停鼓風(fēng)機→停引風(fēng)機→延時停給煤機。

(4)鼓風(fēng)機、引風(fēng)機和爐排電機故障:當這三個電機中任何一個出現(xiàn)故障,所有的電機都停止,以保證鍋爐的安全。

(5)針對鍋爐重要的水位、壓力信號,采用進口壓力儀表,實現(xiàn)連續(xù)檢測控制。

(6)采用上位機+PLC的集散控制系統(tǒng),實現(xiàn)對鍋爐水位、爐膛負壓、恒壓供水的自動控制,從而減少操作人員的勞動強度,保證運行安全。

3技術(shù)經(jīng)濟效益分析

(1)技術(shù)改造后,取得了顯著的節(jié)能效果。

該改造工程于2009年12月開工,逐臺投入使用,2010年7月全部完工,投入使用至今,設(shè)備運行正常。技術(shù)改造后,取得了顯著的節(jié)能效果。

經(jīng)過改造之后,鍋爐在2010年5月份運行工況為壓力0.8MPa～0.9MPa,鍋爐效率為70%(去年同期工況為0.6MPa～0.7MPa,鍋爐效率為65%),經(jīng)測鼓風(fēng)機頻率為30Hz,引風(fēng)機頻率為48Hz,因功率與轉(zhuǎn)速呈三次方關(guān)系,所以:

鼓風(fēng)機(22kW)節(jié)電率:

引風(fēng)機(75kW)節(jié)電率:

實際節(jié)約電量每小時(kWh)為:

22×78.4%+75×11.5%=25.873kWh

根據(jù)2008年實際運行臺時為5400小時,其可節(jié)約電量為:

5400×25.873=139714.2kWh

工業(yè)用電平均價格為1.05元/kWh,因此每年可節(jié)約電費:

1.05×135091.8≈14.18萬元

整個改造工程投資為36萬元,2年半時間可收回投資,收回投資后,每年都可以節(jié)約費用14萬元。

(2)10T鍋爐改造完成后,改進了控制方式,實現(xiàn)對鍋爐水位、爐膛負壓、恒壓供水的自動控制,從而減少操作人員的勞動強度,保證運行安全。

4結(jié)語

通過對熱能廠2臺10T鍋爐節(jié)能改造前后的數(shù)據(jù)進行計算、比較,得出結(jié)論如下:技術(shù)改造后,取得了顯著的節(jié)能效果,節(jié)能率可達30%左右,3年內(nèi)可以收回投資。技術(shù)改造后,改進了控制方式,實現(xiàn)對鍋爐水位、爐膛負壓、恒壓供水的自動控制,從而減少操作人員的勞動強度,保證運行安全。