工业锅炉节能途径

主要内容

一、冷凝水回收利用二、烟气余热回收利用三、水煤浆锅炉应用

冷凝水回收利用

目前多数企业的蒸汽冷凝水没有回收利用 , 通过疏水器直接排放到地沟 , 浪费严重。部分企业采用蒸汽冷凝水开放式回收 , 经过管道收集到水箱 , 经处理后再通过给水泵送入锅炉。开放式回收容易造成冷凝水二次污染和热污染。多数企业是单班或两班生产 , 停产期间水箱的热水温度降低 , 造成热量浪费。

蒸汽冷凝水闭式循环回收系统 , 水量回收率可以达到 100% 。冷凝水的回收温度一般在 100 ～ 150 ℃, 冷凝水中含有输入蒸汽总热量的 15% ～ 23%, 理论上热量可回收率12% ～ 20% 。用蒸汽冷凝水闭式循环回收系统回收的蒸汽冷凝水不会使其受到二次污染 , 而且还可以解决开式回收系统因冷凝水直接与大气接触溶氧浓度提高而造成的对设备加速腐蚀的问题。

冷凝水闭式回收系统示意图

计算条件： 锅炉蒸发量 4t/h ；冷凝水回收温度： 90 摄氏度；

补充水温度： 10 摄氏度；冷凝水回收效率： 80%；锅炉效率： 80% ；燃油热值： 41.1MJ/L

1 、燃料节约 加热 1kg 冷水使之达到 90 摄氏度所需要的能量：

1kg×80℃×4.186kJ/kg k=335kJ 锅炉回收水量为 4000×80%=3200kg/h ，将其加热

到 90 摄氏度所需要的热量为： 335kJ/kg×3200kg/h=1072MJ/h

如果工厂工作 24h/ 天， 300 天 / 年，则总工作小时为 7200h/年，则加热水所需要的热量为： 10721072MJ/h×7200h/ 年 =7718.4GJ/ 年

燃油热值 41.1MJ/L, 锅炉效率 80% ，则消耗的总燃料为： 7718400/ （ 0.8×41.1 ） =234600L/ 年

如果燃料成本为 3.5 元 /L ，则回收 80% 的冷凝水节省的金额为 234600×3.5=821100 元 / 年

2 、水费节约 回收的冷凝水量为： 3200 kg/h×7200h/ 年 =23040 吨 / 年 假设水的成本为 2.0 元 / 吨，则一年节省的水费为： 23040×2

= 46080 元 / 年节省合计为： 821100+46080=867180 元 / 年

烟气余热回收利用

一般工业锅炉标准状态排烟温度一般在 180℃ 左右，最高可达 250℃ ，烟气带走的热量占燃料炉总供热量的30% ～ 70%, 充分回收烟气余热是节约能源的主要途径。通常烟气余热利用途径有 :

(1) 装设预热器 , 利用烟气预热助燃空气和燃料(2) 装设余热锅炉 , 产生热水或蒸汽 , 以供生产或生活用(3) 利用烟气作为低温炉的热源或用来预热冷的工件或炉料 回收烟气余热的最有效和应用最广的是换热器。通常有

片状换热器 , 旋流管式换热器，蓄热式换热器和热管换热器 。

热管式余热回收系统工作原理图

热管换热器余热回收的性能特点： 1 、热管传热效率高，体积小 2 、热管换热器具有较好的抗腐蚀能力 3 、热管换热器具有较强的防止积灰，堵灰能力 4 、使用寿命长 , 单根热管可拆卸更换，维护简单，成本

低 5 、安装方便：余热回收装置的安装不需要对原锅炉进

行改动 6 、节能效益好：中小型燃油、燃气、燃煤锅炉效率可

提高节能达 3％ -18％ 7 、投资回收期短：一般 6至 10个月可收回全部投资。

典型案例：上海避风塘食品有限公司。

效益分析

回收热量：锅炉原排烟温度 200℃, 经过热管式换热器余热回收装置后排烟温度 100℃, 可回收原直接排放掉的烟气中的热量： 31163 ×106kJ /d

产热水量： 20.5 ×360 = 7380 t/y

如果按照热水价格 15 元 / t 计算 , 该锅炉年节能经济效益可达 110700 元。

热管一旦成型，其传热性能也将确定，其壁面温度即固定为管内介质的饱和温度，不能调整。因此，用其组装的热管换热器也不能根据用户的工况变化对壁温进行调节。当用户工况变化时尾部受热面的最低壁面温度仍有可能低于酸露点温度，也还是将导致腐蚀，堵灰。

将原来热管换热器中一根根相互独立的热管 , 构造成整体热管。保证相变段受热面最低壁面温度只有微小的梯度温降。通过相变段温度的调节对受热面最低温度闭环控制，实现温度可控可调。

复合相变换热器

主要技术特点：（ 1 ）管壁温度高 , 能将最低管壁温度与排烟温度之差控

制在 15℃-25 ℃ 之间。

（ 2 ）可根据不同工况 , 不同燃料对最低管壁温度进行自动调控 , 最低管壁温度可调可控。

（ 3 ）可排除不凝气体 , 从而避免了由于不凝气体的产生而引起的热管老化和失效问题。

复合相变换热器

换热器最低壁温与排烟温度的关系

典型案例 1 ：新昌华佳热电有限公司

项目背景 : 65t/h 链条炉 , 排烟温度 180℃ 以上。

原有问题 : 尾部受热面换热能力较低 , 设计排烟温度较高 ( 160℃) 。实际运行中负荷较大 , 实际运行排烟温度高达 182℃ 。

节能效果 : 排烟温度为 122℃, 换热器最低壁面温度为 102 ℃, 回收的热量一部分加热锅炉给水 , 另一部分加热锅炉送风 , 提高锅炉热效率约 4%, 年节标煤量 3900 吨 ;

水煤浆锅炉集传统燃油锅炉与燃煤锅炉的优势与一体，既有燃油锅炉燃烧控制自动化、即开即停、场所洁净、环保排放的优点，又保持了燃煤的低成本运行的特点。它采用了类似燃油的雾化喷燃技术，大大提高了水煤浆燃料的燃烧效率，热效率一般稳定在 86％左右。

水煤浆锅炉

水煤浆锅炉燃烧流程简图

水煤浆及水煤浆燃烧特点：

1 、水煤浆燃烧稳定、充分，燃烧效率达 96 ％～ 98 ％；锅炉热效率稳定在 86 ％， 与燃油锅炉相当，比燃煤锅炉高许多。

2 、水煤浆的可以像烧油一样完全实现自动化燃烧运行，大大降低司炉工的劳动强度， 提高了安全性能。

3 、水煤浆成本比较：现阶段水煤浆和轻油的价格比约 1： 3 ，而平均来说， 2 t 优质水煤浆可代替 1 t燃料油 。

水煤浆锅炉与燃煤锅炉技术经济对比表

燃煤和燃水煤浆环保减排效益对比表

典型案例：上海汇众汽车制造有限公司

效益分析（以 6t ／ h蒸汽锅炉为例）

1)水煤浆与其他燃料在经济效益上的比较见下表。

2) 投资回收期计算：以单台 6t ／ h蒸汽锅炉为例，如采用水煤浆锅炉替代重油锅炉， 6t ／ h水煤浆锅炉全套投资额为 (含锅炉主机、辅机、锅炉安装、锅炉房土建等 )250万元，水煤浆与重油的运行费用的差价不到半年可收回全部投资。

水煤浆与煤、油、气运行成本比较表

（ 1 ）燃料价格因地区差异稍有不同；（ 2 ）设备总功率根据配置不同而有稍有不同；（ 3 ）水煤浆锅炉的年运行费用中的耗电成本按功率计算；（ 4 ）点火轻油费用未计，点炉时燃用轻油 5-10 分钟即可点燃水煤浆。