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燃气锅炉供热节能分析及整改方案
浏览: 发布日期:2018-04-25 16:27

燃气锅炉供热节能分析及整改方案
 
我们都知道,传统锅炉一般都是燃煤的,以煤炭为主的能源和热源造成了我国严重的大气污染。近年来,在习主席的倡导下,环保行动进行的如火如荼,锅炉也在此次整改项目之中,随着国家对环境保护的重视以及对雾霾天气治理的决心来看,能源结构的调整,逐步实现从煤向油、气等洁净燃料的转变。
 
工业锅炉的使用已经由原来的燃煤锅炉逐渐改造或更换为燃气锅炉。因此,提高燃气效率、降低烟尘污染,实现洁净燃烧,是当前重要的研究课题,燃气锅炉的全面推广使用和发展趋势也已经势不可挡。 
 
下面是超蓝锅炉技术研发人员就燃气锅炉的供热及节能问题作以下分析:
 
一、燃气锅炉供热存在的问题
    1、燃气锅炉普遍存在冷凝水腐蚀锅炉、缩短炉龄的问题。
    2、燃气锅炉供热单位面积耗气量偏高,且高、低差别很大。如单位面积耗气量低的为9m3/m2~10m3/m2,高的为14m3/m2~15m3/m2。
    3、燃气锅炉供热的质量有所下降。
二、燃气锅炉供热存在问题的原因
  1、对燃气锅炉供热的特点不十分熟悉。调查中发现,设计人员和运行人员常常习惯按照燃煤锅炉的做法设计和运行燃气锅炉,未完全认清燃煤和燃气锅炉的不同点。下面列举几项二者的不同之处:
     *锅炉效率与负荷率的关系不同。燃煤锅炉低负荷时效率低,如当负荷率为40%时,效率为38%。燃气锅炉,当采用比例调节燃烧机,在调试好的情况下,在30%-100%的负荷下,锅炉效率接近额定效率;
     *锅炉升降温过程的快慢不同。以往非微机自控的燃煤锅炉,在定流量、质调节情况下,运行中习惯于控制回水温度。实际上,回水温度是滞后的。当供水温度升高4℃~5℃,回水温度可能才改变1℃~2℃。如按回水温度控制,往往达不到在保证供暖基础上最大限度节能的目的。如果说,燃煤不得不如此,而燃气锅炉完全是自动控制,只要采用气候补偿系统,很容易实现控制供水温度;
     *锅炉额定效率与锅炉容量的关系不同。对于燃煤锅炉,容量为0.7~46MW(1-65t/h),其额定效率为72%~82%,且锅炉容量越大,效率越高。对于燃气锅炉,容量为0.7~29Mw(1~40t/h),其额定效率为86%~92%,但锅炉效率随容量的变化,比燃煤锅炉要小得多。
  2、在实施“煤改气”的四个环节(方案论证、设计、施工验收和运行)中皆存在问题:
    *设计时未采用燃气锅炉供热的节能技术。设计时未采用燃气锅炉供热的节能技术,必然会给后续的运行节能带来先天不足的缺憾;
    *运行人员不能有效实施燃气锅炉的自动控制。调查中发现,很多运行人员对燃气锅炉供热的规律还没有完全掌握,但为了节约用气,往往凭主观想法运行锅炉,其结果,燃气没有省下来,供热质量反而下降了;
    *施工验收过程中存在忽视调试的问题。无论是燃气工业锅炉还是模块式组合锅炉,为了有效地提高锅炉的平均运行效率,都必须做好调试工作。但甲方一般不熟悉此情况,往往忽视调试工作。此外,有些厂家的调试水平不高,也对运行节能不利。 
 
三、燃气锅炉供热节能的关键 
  众所周知,提高燃煤供热供暖系统的两个效率(即锅炉效率和管网输送效率)是落实节能的关键。燃气锅炉供热的节能,也应遵循此 原则。 
 1、提高燃气锅炉效率。这里所说的效率不是单台锅炉的额定效率,而是锅炉组(群)的季节效率。为了提高季节效率,要从三个方面努力。 
  *要尽量减少供暖期内各锅炉的启、停次数和待机时间。因每次锅炉启、停都要经过吹扫,消耗燃气;而待机时间内,锅炉就相当一个大散热器,也要损失热量。 
  *为提高锅炉组(群)的季节效率,设计的选型配置至关重要,选型时需要考虑以下两点:一是使锅炉的组合具有较好的变负荷调节能力;二是锅炉的最小出力尽量与最低负荷相匹配。同时还应注意:燃气锅炉不宜在满负荷工况下运行,因为此时排烟温度高,热损失大,反而多耗气;燃气锅炉出现的故障一般为非机械故障,抢修比燃煤锅炉简单些,可以考虑不设备用锅炉。 
  *要提高每台锅炉的平均运行效率。为此,最好选配比例调节燃烧机,同时要求厂家的调试工作一定要规范、到位,并以测试报告为依据,只有这样才能保证在30%~100%负荷工况下,锅炉平均运行效率接近额定效率。 
 2、提高管网输送效率。影响管网输送效率的因素有三个,即保温、泄漏和水力失调造成的热损失(而国外基本上是保温损失),其中因外管网水平失调和供暖系统垂直失调而造成的热损失十分可观。外管网的水平失调和室内供暖系统的垂直失调损失的热量所占比例很大,必须改进。如今“煤改气”,燃气的成本高,减少管网失调热损失显得十分重要。为减少管网热损失,应采用水力平衡系统和室温调控系统。 
四、燃气锅炉供热节能技术简析 
 1、气候补偿技术。气候补偿技术是在传统锅炉房供暖系统上应用一套气候补偿系统,该气候补偿系统主要由气候补偿器、电动调节阀、室外温度传感器、供水温度传感器等几部分组成。通过在气候补偿器中预设定锅炉供暖运行调节参数(曲线),并根据室外温度传感器反馈回的室外温度(变化),气候补偿器可计算出当前较为合理的供水温度,并依据该温度控制调节电动调节阀的开度(即调节供暖系统回水量与锅炉供水量的混合比例),从而调节系统的总供水温度,使锅炉房供暖系统可以根据室外温度变化实现“按需供热”。
 
 2、系统循环水泵变频技术。系统循环水泵变频(调速)技术是一项根据用户用热需求变化来改变(通常是降低频率)循环水泵电机频率,进而改变系统循环水量(通常是减少循环水量),有效节省循环水泵输配电耗的节能(电)技术。该技术主要是通过控制系统压差、压力或供水温度等来实现循环水泵的变频运行。由流体力学理论可知,循环水泵的循环水量Q与水泵转速n的一次方成正比、循环水泵扬程H 与水泵转速n的平方成正比、循环水泵的轴功率Ps与水泵转速n的三次方成正比。因此,采用水泵变频技术,通过降低循环水泵转速可明显降低水泵功耗。虽然在水泵的实际运行中,水泵的轴功率Ps与转速n不一定成三次方的关系,但据相关实测研究可知,其节电效果也相当显著。 
 
  3、烟气冷凝回收技术。烟气冷凝回收技术是一项利用烟气冷凝回收装置回收燃气锅炉排烟余热的节能技术,应用烟气冷凝回收装置可将温度较高的锅炉排烟与温度较低的供暖系统回水进行热交换。一方面,低温的供暖系统回水可以降低高温烟气可回收烟气中的显热;另一方面,低温供暖系统回水将高温烟气中的水蒸气冷凝成水,回收水蒸气的相变潜热。相关研究资料表明,烟气冷凝回收装置可提高燃气锅炉实际运行效率达3%~8%。 
 
 4、室外供热管网水力平衡技术。室外供热管网水力平衡技术通过室外供热管网各支路上的水力平衡装置来调节整个管网的水力工况,是一项解决供热管网系统水力失调的节能技术。室外供热管网水力失调分为静态水力失调与动态水力失调。静态水力失调主要是因为设计、施工、管路的管材管件等因素会影响管网各支路的管道阻力系数,致使管网各支路之间的实际管道阻力系数比值与设计值不一致,反映到流量上则表现为管网各支路用户的实际流量与设计流量不一致,产生水力失调。水力失调直接导致热力失调,表现为实际流量值大于设计值的用户 
 
 5、室温偏高和实际流量值小于设计流量值的用户室温偏低。静态水力失调是供热系统自身存在的问题,可通过安装并调试静态水力平衡阀加以解决。动态水力失调主要是因为管网系统部分支路热用户通过调节系统阀门改变系统流量,即调节供热量以适应其用热需求的变化。该部分支路热用户流量变化直接影响到管网其他支路热用户的流量,产生水力失调。动态水力失调是供热系统在运行过程中产生的问题,可通过应用自力式压差控制阀与自力式流量控制阀加以解决。
 
五、燃煤锅炉改造成燃气锅炉:
1、炉膛设计应考虑天然气燃烧的火焰直径和火焰长度,使炉膛空间与火焰的充满度达到最佳,火焰冲刷不到水冷壁。
2、天然气主要成份为CH4,其燃烧后产生H20,蒸汽份额较大,故其辐射能力较强,炉膛受热适当增加,以充分利用其辐射传热,提高热效率,降低钢材消耗,确保锅炉出力,并可能提高锅炉出力。
3、锅炉炉膛内采用微正压或微负压燃烧,锅炉炉墙的密封性能要加强,不能漏风。
4、由于燃气锅炉的空气过剩系数较小,燃烧所需风量较少,加上拆除除尘器后,以及烟道系统烟尘较小,所以烟道阻力变小,引风机风量富余较大,采用档板风门调节时功率损耗较大,可采用变频调速方式对引风机调控风量。
5、在炉膛后烟室看火门和烟道上方,安装两个防爆门,以提高锅炉的抗爆性能。
6、燃气锅炉烟气中水蒸气的体积成分一般为15%  ~19%   ,远高于燃煤锅炉产生的烟气中水蒸气的体积成分6% 以下。在锅炉停炉和启动过程中,由于锅炉受热元件的壁面温度较低,当低于50℃以下时,烟气中的水蒸气就会在壁面上结露,如果不及时排除冷凝水,则与冷凝水接触的壁面就会受到酸性气体C02的腐蚀,炉墙和保温材料因吸水会失去保温和隔热作用。所以燃气热水锅炉前后烟箱和后烟箱和后烟道应设置冷凝水排放装置,及时将冷凝水排除锅炉本体。
7、燃气锅炉制系统应具备燃烧程序控制功能。可实现预吹风、自动点火、火焰检测器自检、负荷自动调节、火焰监测,故障报警联锁停炉、燃气阀检漏、引风机与燃烧机顺序控制连锁保护等功能。
8、为防止燃气压力的上下波动,满足燃烧器稳压要求,在锅炉房外燃气进口安装一台燃气调压计量柜,该调压柜可完成过滤、调压、计量、安全切断等功能。
 
 
 
 
 
 
 
 
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