蒸汽能源节约.ppt

蒸汽节能讨论 余卫东 一 提高锅炉效率 1 锅炉能量的收支平衡 收入热量 支出热量 燃料的应用基低位热值燃料物理显热雾化的热介质带入空气 水带入 有效利用热排烟热损失化学 气体 不完全燃烧热损失机械 固体 不完全燃烧热损失散热 密封 损失排污热损失其它热损失 锅炉热效率 正平衡效率 直接测出锅炉有效利用热占进入锅炉的总热量的百分数 反平衡效率 依次测出各损失项得出 的方法 效率 蒸汽焓 水焓 蒸汽量 100 煤重量 煤低位发热值 煤气比 蒸汽量 煤低位发热值耗煤量 蒸汽焓 水焓 要求 煤气比 6 8效率 78 合理采用煤取得最佳蒸汽成本 蒸汽成本 燃料 电 软水 药剂 维修 蒸汽量2005年 煤价 452元 吨 产汽比 6 25 6782560 5 381003 8 76 42元 吨93736 312006年 煤价 462元 吨 产汽比 6 77 5811738 29 361253 65 73 57元 吨85168 612007年 煤价 462元 吨 产汽比 7 12 成本 68 8元 吨 煤热值计算经验公式 热值 8675 63 17 63Vad 94 64Aad 167 89Mad 41 52CRCVad 挥发份Aad 灰份Mad 全水份CRC 焦渣特性 二 降低锅炉热损失 1 锅炉节能思路方向 排烟温度 160 170 15 煤渣含碳量 5 10 排污 5 10 可燃气体未燃烬散热 密封 3 金属管壁 污垢层 高温烟气 减小热效率的各热阻层 被加热的水 金属管壁 换热不佳 烟垢 水垢风量不适 燃烧中心煤热值过高 浪费 排烟温度 操作原因 断煤 短路 空气过剩系数煤热值过低 高 低 措施 给水控制 换热面清洁 风量控制 合适的燃料 煤中灰质熔点低煤质调配给煤分层炉排调整操作原因 煤渣含碳量 高 措施 煤质 含水控制 设备调整 操作技能 炉水品质差 TDS PH值 M碱 操作原因 排污损失 高 措施 调整给水 回收冷凝水 表排底排控制 预先操作控制指标合理 锅炉排污 例如 F 给水TDS ppm 90ppmB 锅炉目标TDS ppm 3 500ppmS 锅炉蒸汽蒸发率 kg h 10 000kg h则排污总量 FxSB F 90 x10 0003 500 90 264kg h 设备损坏保温材料 方式负压过高 保温或密封不良损失 高 措施 本体密封 管路保温 负压正常 安全阀排汽蒸汽泄露负荷高 90 稳定 其他 煤的低位发热值越高越好 一般不低于5000kcal kg 注意煤价与蒸汽成本的控制 灰份与水份含量尽量低 固定碳含量越高越好 结焦性适中 要低于4类 挥发份要适中 最好在23 31 之间 挥发份太高 煤极易燃烧但热损失也大 1 燃煤质量 小结 煤含适量的水 煤层厚度合理 调整风压 炉排速度 控制燃烧区域和火床长度 掌握温度数据 保持受热面清洁 预先调整锅炉的运行工况 避免运行的骤增骤减 合理的表排 底排 给水调整 炉水质指标靠近上限 给水温度最好控制在高温 90 之上 尽可能回收排热损失 高温烟气 排污等 加强炉体 省煤器及管路等的密封和保温 运行管理 2 运行控制调整 三 提升蒸汽利用效率 在大气压力下产生蒸汽需要加给水的热量 100oC 0oC 温度 oC 饱和水的沸点 蒸发线 干蒸汽点 焓 kJ kg 未饱和水线 饱和蒸汽焓表 饱和蒸汽的压力 温度关系 压力 barg 温度 oC 饱和蒸汽的压力 比容关系 压力 barg 比容 m3 kg 饱和蒸汽的能量 压力 barg 焓 kJ kg 全热能 潜热能 显热能 1 蒸汽具有很高的热能 2 蒸汽能在一定温度下将热能放出 3 蒸汽是由水所生成 水与其他能源相比 充足易取得 4 大量的热能可循环利用 5 蒸汽冷凝成水 水再蒸发成蒸汽 水 汽能循环使用 6 容易分配 传送与控制 一 蒸汽性质 二 蒸汽使用原则 高压输送低压使用 正确的压力和温度 干燥 干净 不能含有水分 空气 污垢 从过程设备中有效排除冷凝水 回收冷凝水 回收二次蒸汽 减少蒸汽的泄漏损失 1 高压输送低压使用 1 锅炉通常设计高压 低压锅炉易造成汽水共腾 污染整个蒸汽系统 高压时锅炉的蓄热能力增加 运行效率高 2 蒸汽压力越高 输送的速度越快 蒸汽的单位重量的体积 比容积 越小 则输送所用的管径可越小 有三个优点 A 热损失小 B节省管材 C 节省保温 3 对于生产线 利用的是蒸汽的热能而非压力 即利用蒸汽的潜热 而压力越低 潜热越大 4 使用低压蒸汽 冷凝水温度低 二次蒸汽少 热能的损失小 5 故生产中常利用减压阀减至合适的压力 因低压蒸汽的全热低于高压蒸汽 由高压减至低压时 蒸汽干度可以提高 可增加热交换器的传热效率 6 饱和蒸汽压力与温度有一定的对应关系 故使用中通常采控制压力的方式来控制温度 温度高的传热速度较快 关于减压阀 减压阀不能选型过大 否则容易冲蚀和引起 振荡 减压阀通常比上游的蒸汽管道至少小一号管径 减压阀应避免管道的垃圾和水分的侵害 安装过滤器和汽水分离器 上游和下游管道应根据流量以及压力正确选择 作为原则 如果压力的调节比大于10 1 则建议使用2个减压阀串联 作为原则 如果最小流量小于最大流量的10 则建议使用两个减压阀并联 减压阀的并联 减压阀的串联 关于温度控制 为了达到最佳的温度控制 正确选择控制阀口径很重要 选型过大会造成温度波动和阀门冲蚀 通常 控制阀要比上游管道至少小一口径 通过控制阀有压降 当设备的需要热量减少时控制阀开始关闭 阀后的压力下降 可以降低到零 甚至出现真空 控制阀需要日常的维护以避免赃物的积聚 2 使用高品质的蒸汽 蒸汽含水分 空气 污垢会造成 水锤减低设备的换热效率减低蒸汽的含热量增加蒸汽耗量 水锤 湿蒸汽增加蒸汽耗量 例 一蒸汽换热器组 需要输出热量300Kw 蒸汽压力为7kgf cm2 7kgf cm2蒸汽的潜热能为2047KJ kg 蒸汽负载为300 2047 0 147kg s 如蒸汽干度为0 92 很常见 则每Kg蒸汽的可供潜热能为2047X0 92 1883KJ kg 则蒸汽耗量为300 1883 0 159kg s 和前者相比增加了8 2 这表示 1 锅炉的补给水增加8 2 2 冷凝水增加了8 2 3 锅炉的燃料耗量增加8 2 氧气在水中的溶解量 冷凝水是极有价值的资源 其所含有的高热量是回收的最佳理由 冷凝水是经过水处理 回收冷凝水可以降低水处理费用 减少锅炉排污 可以避免冷凝水排放的巨大费用 减少补充给锅炉的水 降低水费用 总的效果 可以节约20 以上的燃料 三 冷凝水回收 二次蒸汽利用 冷凝水回收的优点 回收冷凝水的节约 一 燃料费用冷凝水回收温度为90oC补给冷水温度为10oC温度差80oC升高1kg的补给水至90oC 所需能量为 1x80 x4 1868 335KJ如果蒸汽负载为100kg hr335x1000 335 000KJ hr工厂运行24小时 天 300天 年 则加热补给水所需能量为 335000 x24x300 2 412 000 000KJ1升燃油的热量为41 100kJ 锅炉效率为80 则需要燃油 2 412 000 000 41100 x0 8 73358升总的燃油费用为2 2x73358 161 388元 产生1kg10barg饱和蒸汽所需的热量 给水温度10oC 产生1kg10barg饱和蒸汽所需的热量 给水温度70oC需要燃料减少9 2 排除空气 排除冷凝水 提高系统效率 增加可靠性 使用蒸汽疏水阀 蒸汽疏水阀选型表 饱和蒸汽 FT 浮球疏水阀 TD 热动力疏水阀 BP 压力平衡式热静力疏水阀 SM 双金属疏水阀 IB 倒吊桶疏水阀 AV 蒸汽排空气阀注 表示可以替代的第二选择 蒸汽疏水阀的种类 机械式疏水阀感应蒸汽和冷凝水的密度差 冷凝水一产生就排放 热动力疏水阀这类疏水阀根据冷凝水通过疏水阀产生二次蒸汽 产生高速运动 降低静压关闭阀门 一个活动的碟片是唯一的活动部件 热静力疏水阀感应冷凝水和蒸汽的温度差 冷凝水在排放以前必须冷却到饱和温度以下 没有万能的疏水阀 蒸汽疏水阀泄漏造成的损失 蒸汽泄漏量千克 小时 蒸汽压力bar 840020008400200084002000小时 年 举例 一天24小时 一周七个工作日 一年50个工作周 8400小时如果一个疏水阀上有一个7 5mm的孔 操作压力为6bar 一天8小时 一周七个工作日 一年50个工作周 2000小时从图可知 每小时大约浪费110千克蒸汽 按每年8400小时计算 每年将浪费110吨煤或60吨油或2200GJ天然气 煤吨 年油吨 年天然气GJ 年 疏水阀泄漏 蒸汽浪费 燃料浪费 浪费钱设备流速过快蒸汽进入冷凝水管道冷凝水管被加压其它疏水阀的背压过高影响正常疏水阀的工作无法维持恒定的压力和温度 管理 正确的疏水阀布置 无效和正确的疏水点布置 冷凝水 集水槽 疏水阀组 25 30m 剖面 剖面 疏水阀组 蒸汽流向 蒸汽流向 正确不正确 蒸汽管道的缩小 分支管的连接 正确 不正确 蒸汽 蒸汽 冷凝水 下降管 控制阀 疏水阀组 主蒸汽管 过滤器 汽水分离器 疏水阀为何失效 正常的磨损锅炉携带产生水垢 堵塞疏水阀过滤器没有很好维护酸性冷凝水引起腐蚀水锤冷冻不正确的口径选型和型号选择安装不正确没有足够的维护 群组疏水 蒸汽 冷凝水 不鼓励使用群组疏水 不同压力下工作的疏水阀 10barg 0barg 3barg 0 10barg变化 0barg 10barg 3barg 0barg 0barg 二次蒸汽利用 二次蒸汽的量 4barg 0barg 质量冷凝水900kg h二次蒸汽100kg h 体积冷凝水0 9m3 h二次蒸汽167 3m3 h 1 000kg h 管道内的二次蒸汽 100kg二次蒸汽99 44 的总体积 900kg冷凝水0 56 的总体积 疏水阀前的压力 二次蒸汽压力barg 大气压力 二次蒸汽曲线 4 10 kg二次蒸汽 kg冷凝水 回收二次蒸汽的节约 实例蒸汽负载5000kg h 蒸汽压力10barg 二次蒸汽压力1barg 二次蒸汽的量根据曲线 二次蒸汽量为0 125kg kg 总的二次蒸汽量为 5000X0 125 625kg hr节约1升油大约产生14kg的蒸汽 则产生625kg的蒸汽需要625 14 44 6的油 如果燃油价格为2 20元 升 工厂运行24小时 天 300天 年 则 44 6x2 20 x24x300 706 464元其它节约包括 给水 水处理费用 减少排污 等等 回收二次蒸汽 进口 冷凝水出口 二次蒸汽出口 使用二次蒸汽使用的条件 足够的冷凝水量使用低压蒸汽的设备就地使用 二次 闪 蒸汽的计算 Fs Od hd hh rFs 二次蒸气的量 kg h Qd 冷凝水的量 kg h hd 冷凝水的焓值 KJ