烤爐蒸汽加熱改造設計

莫文亮

（廣東真美食品股份有限公司，廣東 潮州 512000）

1 改造背景

我司現有烤爐12個，單個烤爐功率35kW，12個烤爐總功率420kW。生產高峰期基本是24h不間斷生產，1年僅電費就是一筆不小的開支，而且由于歷史原因，所在車間的主電源線載流量有所限制，在用電高峰期時有時實際用電電流接近主電源線的安全載流范圍，存在有一定的安全隱患。因此，如能對電加熱進行蒸汽加熱改造，則既能節省電耗費用，又能減少用電緊張的缺口，降低車間用電安全風險，這對我司后續的設備布局優化極為有利。根據烤爐的設備特點，單臺烤爐功率為35kW(其中電加熱絲18kW，熱力泵10kW，主風機3kW，循環風機4kW)。由于烤爐設備不僅需要溫度加熱，其濕度的排除也是一大重要指標，熱力泵正是烤爐除濕的主要設備，在現在的蒸汽設備改造中，無法對其進行替代。因此，在對烤爐進行蒸汽改造中，只對電加熱部分進行改造，即18kW功率的電加熱部分進行蒸汽加熱的改造，其余熱力泵和風機部分不涉及，對烤爐的改動部分也相對較小，較為容易實現。

2 改造方案

根據現在市場普遍的蒸汽加熱改造技術，采用蒸汽熱源機加熱是較為節能高效的一種改造方法。

2.1 蒸汽熱源機原理

蒸汽熱源機顛覆了傳統蒸汽設備“儲水－加熱－水沸騰－產生蒸汽”的工作原理和工作過程。蒸汽熱源機運用新型的“直流蒸汽發生技術”，使自來水高速流經燃燒室就瞬間將水轉化成蒸汽，從而減少了傳統蒸汽設備“儲水－加熱－水沸騰”的過程和環節，從開機到蒸汽產生的整個過程在5秒左右完成。

2.2 蒸汽熱源機性能

（1）環保全能指標高標準達標排放，氮氧化合物排放遠低于國家標準。

（2）徹底改變了傳統鍋爐的冷水加熱高溫蒸汽的傳統工藝，而是有爐無鍋，直接將凈化水霧化高溫加熱五秒鐘出蒸汽，大幅度縮短了水變蒸汽的時間，大幅度降低了燃料消耗，大幅度降低了生產成本。

（3）常壓造汽，有爐無鍋，安全性高，無爆炸危險，非壓力容器，無需報批，無需年檢，無需專人值守，無需除垢，可直接點對點供到設備。

（4）智能控制，按需供能，既無大馬拉小車的能源浪費，又克服了小馬拉大車的能源不足，真正達到按需供能，行為節能的智能化。

（5）模塊化組合，按供能需求量配置，無需供能配置超出率，設備體積小，噪聲小，效率高，占地面積小，安裝、維修方便快捷。

（6）適用范圍廣，適合各類項目供暖，供熱水，適合各類企業供蒸汽配套。

2.3 蒸汽熱源機選擇

2.3.1 蒸汽熱源機型號的選擇

現在市面上蒸汽熱源機質量參差不齊，所產生的蒸汽量和節能效果不盡相同，經過篩選驗證，發現江蘇德克沃節能科技有限公司所生產的蒸汽熱源機性能較好，其0．6T的蒸汽熱源機能夠滿足我司的改造要求，其具體參數如表1所示。

2.3.2 烤爐熱量的計算

公司車間有12個烤爐，每個烘箱體積為80m3,烘箱內溫度35 ～70℃。烘干時間11小時。現采用電加熱，每個烘箱內電熱絲18kW。12個烤爐電熱負荷計算(熱損耗按20%計算)如下。

（1）電加熱所需熱量：18kW/h×12×860kW/kcal×（1+20%）=222912kcal/h 。

（2） 電加熱總能耗 ：222912kcal/h×11h =2452032kcal。

（3） 電 加 熱 總 功 率：2452032kcal÷860kcal/kW=2852kW。

圖1 蒸汽熱源機加熱改造布局圖

表1 蒸汽熱源機參數

2.3.3 蒸汽加熱的計算

蒸汽加熱熱負荷：（單位熱負荷按10kcal/m3℃,蒸汽熱源機熱效率為95%）。

10kcal/m3℃×12×80m3×（70℃-5℃）×(18kW÷33kW)÷0．95=358278kcal/h

蒸發量 ：358278kcal/h÷600000kcal/T≈0．6T/h。

2.3.4 蒸汽熱源機的數量確定

一 臺 TEC-0．6T(Y)額 定 熱 負 荷 為 360000kcal,358278kcal/h÷360000kcal/h·臺=1，考慮到管道熱損耗，配2臺TEC-0．6T(Y)可滿足12個烘箱電熱絲改造所需熱量，蒸汽熱源機的布局如圖1所示。

3 改造節能費用計算

根據我司現在的烤爐使用情況，一般電加熱為一開機就加熱，持續加熱11～12小時，按一臺烤爐電加熱功率18kW算，電費一度電1元錢算，則12臺烤爐1天11小時運行時間所需電費為2376元（以最節省，不含功率折損的熱量的算法）。而12臺烤爐所需熱量，可以用兩臺0．6T的蒸汽發生器所產生的熱量來代替，其兩臺蒸汽發生器1天11小時開機所需的費用為1855元。即用蒸汽改造后可用節省2376-1855=521元，1年按300天計算，則1年節省費用為521×300=15．63萬元。

兩臺蒸汽發生器共計20萬元，爐內熱交換器及管道制作預計為20萬元，則此工程總投資為40萬元左右。則兩年半可以收回投資。如果烤爐電加熱考慮熱損失后，則可以更快收回投資成本。

4 結語

整個蒸汽熱源加熱改造系統，從設備的選型到管道的布局，都是根據現場生產需要而特別選擇設計的。在系統改造后，在某公司進行了試運行，運行穩定可靠，節能效果顯著，基本達到了改造要求。但是蒸汽加熱存在一定的滯后性，如果后期考慮對爐內溫度進行精確控制，則有可能出現控制延遲的情況。

[1]公安部．供熱系統節能改造技術規范：第一版[M]．北京： 中國建筑工業出版社,2014．

[2]趙奕奕,張萬路． 提高工業鍋爐和蒸汽系統效率培訓教材：第一版[M]．北京： 中國計量出版社,2007．

[3]江蘇德克沃節能科技有限公司． 蒸汽熱源機使用說明書：第一版[M]．江蘇： 江蘇德克沃節能科技有限公司,2016．