淺談甲醇鍋爐系統方案

王欣然 能立 馮鵬娟

摘 要：文章闡述了甲醇鍋爐的結構形式、特點。

關鍵詞：甲醇鍋爐；結構；特點

甲醇鍋爐是一種新型綠色環保燃料鍋爐，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、工廠、生活用熱、中高檔賓館、酒店、行政事業單位、居民社區采暖和洗浴的理想產品。

1 燃料特性

甲醇（Methanol，dried，CH3OH）系結構最為簡單的飽和一元醇，分子量32.04，沸點64.51℃，又稱“木醇”或“木精”。工業甲醇在常溫下是無色、透明、易揮發、易燃燒的有毒液體。工業甲醇化學性質較活潑，能發生氧化、酯化、羰基化等化學反應，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，對酚酞及石蕊均呈中性。甲醇熱值22.7MJ/kg。燃燒反應式為：

CH3OH+O2→CO2+4H2O。

2 甲醇鍋爐的優勢

2.1 相對燃氣鍋爐優勢

甲醇鍋爐不需要昂貴的燃氣開口費用，1噸燃氣鍋爐的開口費大概在10萬元左右，如果使用甲醇鍋爐開口費就可以省掉。此外甲醇鍋爐使用成本更為低廉，甲醇鍋爐生產1噸蒸汽的成本為120kg甲醇，以1700元/噸計算，甲醇鍋爐成本為204元，1噸燃氣蒸汽鍋爐的成本是70m3天然氣，以3.9元/m3計算，天然氣鍋爐的成本是273元。如每天使用10個小時，一天甲醇鍋爐就可以節省700元左右。

2.2 相對燃油鍋爐優勢

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

3 甲醇鍋爐概述

甲醇鍋爐外觀大方、結構緊湊、空間占用少，運輸方便，基建投資少，安裝簡單方便，全自動控制運行，自動上水，自動控壓，自動控溫，缺水保護，超壓報警，超壓停爐，噪音小，安全系數高。既遵循了節能環保理念，又滿足了工程項目所需的熱能；在生產使用上，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。主要優勢如下：

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

4 甲醇鍋爐燃燒機組

甲醇鍋爐燃燒機組主要由甲醇罐、日用甲醇箱、供甲醇系統、閥組、燃燒器、空壓機（介質霧化）、液化石油氣自動點火裝置、火焰監測裝置、失火保護裝置及控制裝置系統組成。機組在運行過程中，吹掃、點火、熄火均可自動控制，負荷調節可以遠程按比例控制，助燃風欠壓、蒸汽超壓、失火、意外斷電均可以自動保護。

（1）甲醇罐：罐體、液位計、呼吸閥，此部分用戶自理。（2）日用甲醇箱：箱體、液位計、自動進甲醇閥組。（3）供甲醇系統：甲醇泵、供甲醇管路、回甲醇管路、自動甲醇量調節裝置、燃甲醇過濾器、甲醇槍裝置。（4）燃燒器：燃甲醇燃燒機頭、火焰噴管、甲醇槍噴甲醇嘴、火焰監測器、自動點火裝置、伺服機構、助燃風調節機構、窺視鏡。（5）閥組：回甲醇調節閥、安全閥、溢流閥、截止閥、球閥。（6）自控系統：火焰信號放大器、光敏管、電動執行器、電控柜、智能手操器、點火變壓器及鼓風欠壓保護開關。

5 全自動鍋爐軟化水設備

全自動鍋爐軟化水設備能保證鍋爐水質符合GB/T1576-2008《工業鍋爐水質》的要求，從而使鍋爐安全運行。全自動鍋爐軟化水設備主要由控制器、樹脂罐、樹脂、鹽罐四部分組成的整體設備，鍋爐軟化水設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。該設備具有以下特點：

（1）自動化程度高，供水工況穩定，使用壽命長。全程自動。（2）高效率、低能耗、運行費用低。（3）設備結構緊湊，占地面積小，無需專用的設備基礎，放置于平整的水泥地面上即可。（4）使用簡單，安裝、調試、操作簡單易行，控制部件性能穩定。

6 熱力除氧器

熱力除氧器能除去鍋爐系統給水中的溶解氧及其他氣體，防止鍋爐設備的腐蝕，是保證鍋爐安全運行的重要設備。一般蒸發量≥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、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）自動控制裝置為壓力、液位自動控制及調節；現場信號遠傳到主機，在主機上遠傳控制操作。

7 控制系統

鍋爐控制系統設計了電腦自動控制及強電手操兩部分。電腦自動控制和手動操作是使鍋爐系統具有可啟動性的技術之一。在惡劣工作環境下安全可靠運行和全視角直觀顯示鍋爐系統工作狀態是保證鍋爐系統安全的必要條件之一。

（1）本系統能直觀顯示和報警（聲光）處理：燃燒器故障與保護、鍋爐壓力超高故障與保護、鍋爐水位極低故障與保護、鍋爐水位極高故障與保護、燃料壓力高或低壓故障與保護、燃料的泄露故障與保護、鍋爐蒸汽、水位顯示與保護、排煙溫度顯示與保護、壓力、排煙溫度變送器故障與保護、鍋爐進、出口水壓力監測與保護、系統斷電監測與保護、電機過載、過流監測與保護。（2）設置鍋爐運行參數：設置鍋爐全自動運行所需溫度、壓力、時段等參數。（3）信息處理：將現場采集的信號進行智數據分析統計處理，完成故障預測、故障處理、控制熱系統設備、熱系統防凍控制、數據查詢、智能模糊控制鍋爐運行等工作。（4）自動識別故障并保護：發生故障時，軟件自動識別故障，保護鍋爐及附屬設備安全。（5）軟手動操作：按屏幕上相應的設備鍵，可打開或關閉各主體設備，同時，遵循自動控制聯鎖保護功能。（6）硬手動操作：為了防止控制系統及其一次儀表的任何微小故障導致鍋爐系統的停止運行，控制器專業設計硬手操部分（獨立于自動控制部分），確保系統正常安全運行。

8 結束語

該產品的研制成功、推廣應用前景十分廣闊，可以對經濟效益、環境效益和社會效益有顯著的影響。

參考文獻

[1]車德福，莊正寧，李軍，等.鍋爐[M].西安：西安交通大學出版社，2004.

[2]林宗虎，徐同模.實用鍋爐手冊[M].北京：化學工業出版社，2009.

[3]工業鍋爐設計技算方法編委會.工業鍋爐設計計算方法[M].北京：中國標準出版社，2005.

作者簡介：王欣然（1987-），女，河南省鄭州人，本科，助理工程師，主要從事鍋爐設計工作。