锅炉节能排污技术的探讨
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摘要: 近年来，我们国家在工业锅炉的生产和制造技术上取得了很大进步, 有的锅炉成品和技术甚至打入了国际市场. 然而在锅炉辅助控制装置部分相对来讲还比较落后。本文从锅炉排污的概念、排污装置的合理使用、排污热量的回收利用等方面进行了阐述和说明,以达到重视工业锅炉，尤其是电站锅炉排污、安全生产、节约能源的目的。
关键词:电力工程 排污装置 锅炉排污 安全生产 节约能源
1 前言
近20 年以来, 我们国家在工业锅炉的生产和制造技术上取得了很大进步, 有的锅炉成品和技术还打入了国际市场. 然而在锅炉辅助控制装置部分相对来讲还比较落后, 控制水平较低. 特别是在锅炉的连续排污控制方面, 到目前为止国内绝大多数的工业蒸汽锅炉还是采用落后的手动控制方式. 一方面锅炉连续排污的手动控制方式降低了锅炉整体的控制水平, 另一方面在锅炉运行时控制不稳定而且滞后给锅炉的运行带来安全隐患要么会因过量排污造成巨大的能源浪费, 增加锅炉的燃料耗量, 增加了锅炉的运行成本; 要么由于排污量不足不能保证锅炉内的水质标准, 容易发生汽水共腾现象, 产生虚假水位, 导致锅炉水位控制系统误操作甚至造成低水位停炉. 这样就会严重影响锅炉供汽的安全性和稳定性.当锅炉内水质严重恶化时, 就会发生蒸汽带水现象, 就是高浓度的炉水发泡膨胀, 被蒸汽大量携带进入蒸汽系统, 将引起下游蒸汽管网疏水阀结垢和泄漏, 造成蒸汽阀门的冲蚀, 控制失灵和泄漏, 以及用汽设备的结垢和腐蚀, 甚至发生水锤损坏用汽设备的情况. 不仅锅炉不能正常运行, 还给下游蒸汽管网和用汽设备的正常运行造成严重威胁. 上述种种问题表明解决工业蒸汽锅炉的连续排污控制问题是当务之急. 而其最好的解决方案就是采用锅炉表面连续排污自动控制方式, 这是提高锅炉控制水平, 节能降耗, 保障锅炉高效稳定安全运行的重要手段之一.
正确地进行锅炉排污是保障锅内水质良好,减少锅内结垢、预防金属腐蚀和蒸汽污染的有效办法。但是,如果排污不当,操作过程不合理,会造成严重后果,轻则损坏阀门管道,浪费燃料或者排污量增加,重则形成水垢腐蚀,影响传热并降低受压元件的强度或造成锅炉内严重缺水,危及锅炉的安全运行。所以,锅炉的排污意义重大,设计、安装、运行等操作管理人员应该特别重视,从排污中减少损失,从而达到节能增效的目的。
鉴于国内电站锅炉具有高蒸吨、高压力、高数量的特点，一旦它们采用节能措施后，将会产生巨大的经济、环境和社会效益。因而作者由点至面引申到电力锅炉加以论述。
2实现锅炉节能优化设计与改造
随着我国电力生产体制改革的不断深入,以及竞价上网的不断推广,节能降耗已成为降低产品的生产成本、提高产品的质量重要手段之一。变频调速技术,不仅顺应了生产自动化发展的要求,而且,新技术的利用不断推动整个电力行业的进步,同时也开创了一个节能高效的新时代。
2.1 分析变频调速技术的节能表现
在电力的生产中,人们一般常用的手段是调节阀门、风门或者挡板开度的大小来调整泵与风机等转动设备。这样不论生产的需求如何,风机必须按照规定转速运转,如果运行情况变化,则阀门、风门、挡板的节流损失消耗能量浪费。
在电力的生产过程中,控制精度不仅受到很大的限制,还容易造成大量的能源浪费和设备损耗,导致生产成本增加,设备使用寿命缩短等问题。风机、泵类设备多数是利用的是异步电动机驱动的方式运行的,所以,存在启动电流大、机械冲击、电气保护性差等很多缺点,这些因素不仅降低设备使用寿命,而且如果负载出现机械故障的时候不能保护设备,经常出现泵损坏,同时电机也被烧毁的现象。
最近几年来,我国处于节能的迫切需要同时对产品质量要求也不断提高,加上采用变频调速器易操作、控制精度高、免维护、可以实现高功能化等特点,采用变频器驱动的方法开始取代以往的控制方案。使用变频调速技术改变电机转速的方法,比采用阀门、挡板调节更加节能,设备运行情况也会得到明显的改善。
2.2 从系统设计方面进行改进
在整个设计初期,就应该仔细考虑如何降低厂用电耗,锅炉发电机组的厂用电水平就基本接近煤粉锅炉发电机组的。在电厂进行设计的初期,设计单位、锅炉厂、辅机制造厂以及设计院等部门要进行频繁交流探讨,应该讨论辅机容量选择、系统配置、阻力计算等很多方面的问题,从而为厂用电的降低打好良好的基础。
2.3 锅炉节能改造方案
从各个电厂的实际情况看来,很难确保给水在最佳工况点附近运行较长时间,只好通过给水调节阀的节流改变管道阻力特性曲线来改变泵的运行工况,提高水泵的效率,降低驱动机械的能耗。所以,为了降低水泵的能耗,除了提高水泵本身的效率,降低管路系统的阻力,合理配套并实现经济调度外,建议加装变频器来实现对锅炉给水泵的变速调节。
目前很多电厂采用的是母管制给水系统,这种系统根据所需给水量的变化,增减运行泵的台数,即所谓台数调节法。如果台数比较多,那么采用这种方法也可以使各泵的运行情况接近于高效,所以运行经济性也是比较好的。有些给水系统还配备了流量大小各不相同的给水泵,根据负荷进行大小泵搭配运行,即所谓经济调度,这样运行经济性会更好些。但是,为了最大限度地提高运行经济节能性,最理想的方案还是变速调节,因为台数调节法仍然存在一些节流损失,而且在变负荷时泵的运行效率仍然有些降低。
2.4 富氧助燃技术
采用膜分离技术，将空气中的氮气和氧气分开，可以得到纯度98%左右的氮气和30%的氧气，即富氧。将富氧通过风机鼓入锅炉炉膛，可以极大改善燃烧，提高锅炉热效率达到节能目的。
3锅炉排污与余热回收
3.1 锅炉的排污装置
锅炉排污装置,包括锅炉本身范围内的排污,排污阀及锅筒内部排污导管等装置。其中,排污导管要求有足够长度并且要水平安装,导管的一端要封死,并且每台锅炉应安装独立的排污管,且排污管应尽量减少转弯,保障排污畅通且能接到安全的地点,以及排污管和锅筒、集箱、排污阀的连接部分要牢固、无腐蚀现象。排污阀一般是利用闸阀、扇形阀或者斜截止阀。排污阀的直径为大约为20~65mm,规定的蒸发量大于等于1t/h或工作压力大于等于0.7Mpa的锅炉,排污管必须装两个串联的排污阀。在进行锅炉排污时,排污阀承受到高温液体的冲刷以及污垢的磨损,所以在停止排污后,要将逐渐冷到室温。为了减小排污阀的频繁承受温度压差、积垢腐蚀磨损、热冲击、振动等恶劣的作业环境,串联的排污阀也有规定的操作顺序。连接顺序通常为锅筒(或下集箱),阀1(慢阀),阀2(快阀)。排污时先开阀1再开阀2(因为阀2承受压差,易损坏),停止排污时先关阀2,再关阀1(因为阀2承受压差,易损坏),这样的操作顺序可以使阀1处于无压差下启、闭,作业条件好,使用寿命长。在维护修理的时候,我们只需要重点检查或更换阀门2就可以了。其中,阀1是慢开阀,通常使用斜球式排污阀或者慢开闸门式排污阀,也就是普通的闸阀,它必须具备有抗炉水碱性腐蚀的特性,阀2则是快开阀,通常使用摆动闸门式、齿条闸门式阀门来满足排污的动作及时间要求。
3.2 锅炉排污的热量回收
锅炉的排污率一般是锅炉容量的3~10%,为了使这部分排污水带出的热量不被浪费,我们通常会回收利用,一般是在锅炉房内要设置定期排污和连续排污膨胀器,排污水经膨胀器降压后产生的闪蒸汽和排污炉水分开并分别加以利用。锅炉因降压产生的闪蒸汽通常是通入热力除氧器,用来加热锅炉给水到104℃，从而达到去除水中氧的目的；同时产生的污水则是通过换热器降温利用热量后再安全地排入指定位置。
4 小结
我们通过合理正确的锅炉排污去除水中的杂质、水垢、泥污,不仅很好的控制锅水的碱度及含盐量,使炉水水质符合国家的标准,还保证了受热面的清洁,延长了锅炉的使用寿命,其中排污余热的充分利用,还达到了节能的效果。
这样看来,设计单位、制造单位、安装单位、使用单位等必须重视锅炉节能排污的问题,理解节能排污的意义,根据排污量的大小,正确操作利用排污装置,充分的回收利用排污的余热。这些,都有益于保障锅炉安全、可靠、长期地运行,并且减少电力生产中不必要的损失,达到节约高效的目的。