針對(duì)鍋爐相變換熱技術(shù)的應(yīng)用分析.doc

針對(duì)鍋爐相變換熱技術(shù)的應(yīng)用分析一 改造對(duì)象的基本概況供熱建筑面積54萬(wàn)平方米，小區(qū)采暖供熱鍋爐房一處，安裝無(wú)錫產(chǎn)14MW熱水鍋爐三臺(tái)，系統(tǒng)循環(huán)為鍋爐一次網(wǎng)直供。近年來(lái)，已有近70%的熱負(fù)荷改為分戶循環(huán)供熱。隨著運(yùn)行年限的增加，鍋爐設(shè)備陳舊老化與供熱質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提高的矛盾十分突出。 二 改造前供熱系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題 經(jīng)過(guò)十幾年的運(yùn)行，和平小區(qū)的供熱系統(tǒng)逐漸顯現(xiàn)出以下幾方面的問(wèn)題： 1.由于三臺(tái)14MW熱水鍋爐已經(jīng)運(yùn)行十多年，鍋爐出力明顯不足，熱效率持續(xù)降低，燃料單耗不斷增大，供熱質(zhì)量逐年下降。 2.因供熱質(zhì)量變差和分戶供熱比例的增大，系統(tǒng)失水率較高。軟化水、鍋爐除氧無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)致?tīng)t管結(jié)垢和腐蝕嚴(yán)重，鍋爐暴管和泄漏現(xiàn)象頻發(fā)，鍋爐使用壽命大大縮短。 3.系統(tǒng)直供及分戶改造量的加大，致使系統(tǒng)循環(huán)量需求增大，鍋爐處于大流量、小溫差工況運(yùn)行，出水溫度和爐膛溫度都比較低。特別是隨著循環(huán)流量的增加，使鍋爐局部阻力增大，系統(tǒng)水力工況變壞，供熱電耗大幅度增加。 4.由于鍋爐長(zhǎng)期處于大流量、小溫差狀態(tài)運(yùn)行，回水溫度較低（僅為4050），結(jié)露積灰和低溫腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，影響正常傳熱。 三 相變換熱改造的基本原理 對(duì)原普通熱水鍋爐進(jìn)行相變換熱改造是以“相變傳熱理論”為依據(jù)，吸取了蒸汽鍋爐的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了普通熱水鍋爐的許多缺點(diǎn)，使其變成為相變換熱鍋爐。它的工作原理是在普通熱水鍋爐的鍋筒外裝設(shè)一個(gè)熱交換能力很強(qiáng)的波紋管式換熱組件，作為鍋爐能量輸出的交換裝置。在爐水的水汽水相變過(guò)程中進(jìn)行熱能的傳遞和交換。鍋爐對(duì)外只輸出能量而不輸出介質(zhì)，爐水不進(jìn)入外網(wǎng)，外網(wǎng)循環(huán)水也不進(jìn)入鍋爐。 四 相變換熱鍋爐的特點(diǎn) 改造后的相變換熱鍋爐具有不結(jié)垢、無(wú)氧腐蝕、熱效率高、節(jié)能效果好、保護(hù)環(huán)境、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。從根本上克服了普通熱水鍋爐存在的一些缺點(diǎn)，如燃燒工況不穩(wěn)定、鍋爐熱效率低、能源浪費(fèi)嚴(yán)重、灰污染大等，并消除了威脅鍋爐穩(wěn)定、安全運(yùn)行因素的發(fā)生，如水擊、爆管等。 1.不結(jié)垢，無(wú)氧腐蝕，不發(fā)生低溫腐蝕和灰污染。經(jīng)相變換熱改造鍋爐的爐水不參與外網(wǎng)循環(huán)，使鍋爐本體內(nèi)的總水量在理論上不發(fā)生變化。運(yùn)行中無(wú)需向鍋爐內(nèi)加水，從而保證鍋爐不結(jié)垢。爐水在沸騰狀態(tài)下工作，保證了爐內(nèi)溶解氧量為零，從而克服了普通熱水鍋爐比較嚴(yán)重且又難以避免的氧腐蝕問(wèn)題；同時(shí)，因爐水溫度為100或其它設(shè)計(jì)壓力下的飽和溫度，使改造前普通熱水鍋爐因結(jié)露而導(dǎo)致的低溫腐蝕現(xiàn)象自然消失。另外，普通熱水鍋爐的對(duì)流受熱面因結(jié)露而導(dǎo)致嚴(yán)重的灰污染，這種污染物堅(jiān)硬，難以清除，嚴(yán)重影響傳熱。而相變換熱技術(shù)由于對(duì)流受熱面不產(chǎn)生結(jié)露，可把灰污染減少到最低程度，且易清除。 2.相變傳熱，保證出力，安全性高。鍋爐外設(shè)置熱交換裝置，以相變傳熱形式把鍋爐的熱量輸送到外網(wǎng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，選擇先進(jìn)的構(gòu)件波紋換熱管，使換熱裝置的傳熱能力大于鍋爐輸出功率（在設(shè)計(jì)壓力下）.保證鍋爐始終在高效、高功率狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行。且鍋爐的工作壓力設(shè)計(jì)為常壓或微壓，安全系數(shù)大大提高。鍋爐整體運(yùn)行工況具有很高的可靠性（特別是相變換熱改造后的陳舊老化設(shè)備）。 3.熱效率高，節(jié)約能源，降低運(yùn)行管理成本。 （1）鍋爐能維持穩(wěn)定、合理的爐膛溫度，有利于燃料的燃燒和保持較高的燃燒效率。改造前鍋爐因受外網(wǎng)溫度或補(bǔ)水的影響，其爐膛溫度極不穩(wěn)定。而改造后鍋爐內(nèi)的爐水始終處于飽和溫度，不受外網(wǎng)溫度的影響，正常情況下不需要補(bǔ)水，爐膛內(nèi)始終維持穩(wěn)定、利于燃料燃燒的溫度，節(jié)能效果是可觀的。 （2）由于有其不結(jié)垢、低灰污染等特點(diǎn)，可以大大強(qiáng)化傳熱、使鍋爐傳熱工況穩(wěn)定，保證鍋爐長(zhǎng)期在高效狀態(tài)下運(yùn)行，鍋爐始終維持設(shè)計(jì)熱功率。而普通鍋爐的熱功率常常隨使用時(shí)間的增長(zhǎng)，由于結(jié)垢、灰污染而下降。鍋爐維護(hù)費(fèi)用卻隨使用時(shí)間的增長(zhǎng)而上升。 （3）系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理費(fèi)用低，使用壽命長(zhǎng)。由于鍋爐水體內(nèi)循環(huán)，鍋爐不需要水處理設(shè)備和除氧設(shè)備，不僅減少對(duì)這些設(shè)備的投資，同時(shí)可大大降低鍋爐的運(yùn)行管理費(fèi)用。而且，鍋爐的使用壽命得以延長(zhǎng)。改造的鍋爐腐蝕速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有鍋爐，使用壽命在普通鍋爐的兩倍以上。 （4）節(jié)電效果突出，鍋爐相變換熱改造后一次側(cè)自然循環(huán)，而相變裝置二次側(cè)循環(huán)阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于改造前原鍋爐阻力，系統(tǒng)循環(huán)泵總揚(yáng)程大幅降低。 另外，相對(duì)于建換熱站間供而言，省去一次網(wǎng)循環(huán)泵，系統(tǒng)耗電也大為減少。 五 改造后運(yùn)行情況 首先，在相變換熱改造前對(duì)三臺(tái)鍋爐進(jìn)行了徹底清洗。針對(duì)改造前存在的問(wèn)題在改造方案中逐項(xiàng)確定解決措施。0607年度供熱期前由我公司自行施工安裝的三臺(tái)相變換熱鍋爐改造完工，并如期投入運(yùn)行。 （1）不安全因素降低，相變換熱鍋爐設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力0.09MP.鍋爐實(shí)際運(yùn)行工作壓力多半為常壓，部分時(shí)間為0.05MP.換熱裝置二次側(cè)總循環(huán)流量較改造前增加了250t/h，系統(tǒng)水力工況得到很大改善。 （2）相變換熱裝置二次側(cè)實(shí)際運(yùn)行阻力較原鍋爐循環(huán)阻力降低0.09MP.在系統(tǒng)循環(huán)流量增加15%的情況下，循環(huán)泵電機(jī)工作頻率反而由50Hz降至47Hz，可比功率消耗降低近30%.節(jié)電效果極為顯著。 （3）鍋爐出力大為改善，系統(tǒng)供水溫度升溫速度大大加快，在相同室外溫度條件下，改造后系統(tǒng)回水溫度升至運(yùn)行溫度所需時(shí)間較改造前縮短2小時(shí)，表明改造后鍋爐的出力和效率都有大幅度的提高。 （4）燃燒效率明顯提高，相同負(fù)荷下?tīng)t膛溫度較改造前提高120。經(jīng)對(duì)比測(cè)試爐渣含碳量較上個(gè)供熱期也有所降低。 （5）因鍋爐結(jié)垢和氧腐蝕嚴(yán)重，以往運(yùn)行到嚴(yán)寒期每臺(tái)爐都出現(xiàn)幾次的鍋爐暴管和泄漏事件，本供熱期沒(méi)有發(fā)生，供熱運(yùn)行非常穩(wěn)定，維修工作量也大大降低。 六 相變換熱改造的節(jié)能效果 1.供熱燃煤、用電單耗對(duì)比。該小區(qū)供熱多半采用準(zhǔn)連續(xù)供熱輔以間歇調(diào)整的方式運(yùn)行。此項(xiàng)改造工程結(jié)束后，經(jīng)過(guò)2006-2007年度供熱期運(yùn)行，與上個(gè)供熱期同期比較： （1）燃燒效率的提高和鍋爐出力的改善，本供熱期平均燃煤?jiǎn)魏呐c上年度供熱期相比降低4.5kg/m2. （2）由于鍋爐升溫速度加快和系統(tǒng)循環(huán)阻力大大降低，節(jié)電效果明顯是本次改造的一大特點(diǎn)。改造前后供熱用電平均單耗同期相比降低9kwh/m2. （3）通過(guò)相變換熱改造，供水溫度和水力工況明顯改善，供熱質(zhì)量大幅度提高。熱用戶室內(nèi)溫度平均升高2。 2.總耗煤、耗電統(tǒng)計(jì)對(duì)比。和平小區(qū)三臺(tái)14MW熱水鍋爐進(jìn)行相變換熱改造運(yùn)行一個(gè)采暖期后（4月1日4月20日為預(yù)計(jì)耗量），供熱耗能情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明。 （1）改造前20052006年度采暖期總耗煤18814噸，相變換熱改造后的20062007年度采暖期總耗煤16500噸，直接計(jì)量統(tǒng)計(jì)節(jié)煤2314噸，節(jié)煤率12.3%.節(jié)約價(jià)值83萬(wàn)元。 （2）改造前20052006年度采暖期總耗電1570500Kwh；相變換熱改造后的20062007年度采暖期總耗電1171200KWH.節(jié)電399300kwh，節(jié)電率25.4%.節(jié)約價(jià)值34萬(wàn)元。 （3）扣除暖冬天氣影響因素（節(jié)煤5.6%），計(jì)入供熱質(zhì)量提高因素，相變換熱改造可比綜合節(jié)煤10%，節(jié)電20%.直接節(jié)能收益95萬(wàn)元，不足一個(gè)采暖期即可回收全部改造投資。 進(jìn)行相變換熱改造后的和平小區(qū)鍋爐房，經(jīng)過(guò)一個(gè)采暖期的運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行安全平穩(wěn)，水力工況大為改善，供熱質(zhì)量明顯提高，節(jié)能效果極為顯著。該項(xiàng)技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)用性和適應(yīng)性。特別是在鍋爐設(shè)備陳舊、出力和效率降低、水處理?xiàng)l件差爐內(nèi)易結(jié)垢和腐蝕、