何陽陵

摘 要:“安全運(yùn)行、節(jié)能降耗”是動力運(yùn)行越來越值得關(guān)注的問題。本文對熱能廠2臺10T鍋爐節(jié)能改造的必要性、改造的方法及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益做了簡要論述。

關(guān)鍵詞:變頻節(jié)能安全

中圖分類號:TK2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0117-01ｃ

1改造的必要性

1.1 鍋爐安全運(yùn)行的需要

作為機(jī)械工廠,鍋爐的熱負(fù)荷變化較大,運(yùn)行鍋爐時必須根據(jù)用戶負(fù)荷的變化進(jìn)行必要的調(diào)整,鍋爐運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整包括給煤量、鼓風(fēng)量、引風(fēng)量、和鍋爐給水量的調(diào)節(jié)。由于現(xiàn)有10T鍋爐采用傳統(tǒng)的儀表手動操作,十分不便,甚至對鍋爐安全運(yùn)行造成影響。如鍋爐引風(fēng)量的調(diào)節(jié)通過手動調(diào)節(jié)φ900通風(fēng)蝶閥來實(shí)現(xiàn),該閥離鍋爐本體距離較遠(yuǎn),閥體大,操作困難,而引風(fēng)量的調(diào)節(jié)大小關(guān)系鍋爐燃燒室的負(fù)壓運(yùn)行,是鍋爐安全運(yùn)行的重要參數(shù)。如鍋爐燃燒室呈現(xiàn)正壓,將造成鍋爐爐墻、護(hù)墻鐵、人孔等處因溫度過高而燒壞,更為嚴(yán)重的是運(yùn)行人員將可能因?yàn)槿紵页尸F(xiàn)正壓而在觀察時造成燒傷事故。進(jìn)行節(jié)能改造,采用自控系統(tǒng)+變頻器,可自動變頻調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速從而可調(diào)節(jié)引風(fēng)量,保證鍋爐燃燒室負(fù)壓運(yùn)行,提高鍋爐運(yùn)行的安全性、減輕工人的勞動強(qiáng)度。

1.2 節(jié)能環(huán)保提高運(yùn)行效益的需要

根據(jù)風(fēng)機(jī)(水泵)原理,我們知道風(fēng)機(jī)(水泵)的風(fēng)(流)量與轉(zhuǎn)速一次方成正比,壓力與轉(zhuǎn)速二次方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)速三次方成正比,即:

(1)流量∝轉(zhuǎn)速；(2)壓頭∝轉(zhuǎn)速2；(3)功率∝轉(zhuǎn)速3。

因此,根據(jù)需要,風(fēng)(流)量比最大風(fēng)(流)量稍有降低,即風(fēng)機(jī)(水泵)的轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速稍有降低,軸功率將有很大的降低。

現(xiàn)在10T鍋爐的電汽比大致為15度電/噸汽,而采用西門子S7-300 PLC+變頻器運(yùn)行的35T鍋爐的電汽比大致為10度電/噸汽,由此可見,節(jié)能改造可以節(jié)省大約1/3的電能。

由于改造后鍋爐運(yùn)行按實(shí)際需要進(jìn)行鍋爐送風(fēng),鍋爐運(yùn)行時實(shí)際產(chǎn)生的煙氣量減少,鍋爐煙氣排放時帶走的熱量相應(yīng)減少,同時控制系統(tǒng)保證鍋爐的負(fù)壓運(yùn)行可減少爐墻的散熱量,因此,鍋爐的熱效率將有所提高,煤耗降低。

鍋爐排煙量的減少有利于環(huán)境保護(hù)。

2改造及實(shí)施方案

2.1 鍋爐鼓、引風(fēng)控制

鍋爐鼓、引風(fēng)的控制,其實(shí)不是獨(dú)立的,應(yīng)該是根據(jù)氣包壓力及給煤量來決定送風(fēng)量,而送風(fēng)量的控制,是操作人員根據(jù)鍋爐的壓力和給煤機(jī)的速度,通過手操器控制鼓風(fēng)變頻器,來控制鼓風(fēng)機(jī)速度,從而控制鼓風(fēng)量。在鼓、引風(fēng)控制中必須保持爐膛內(nèi)部成負(fù)壓狀態(tài),爐膛負(fù)壓控制通過PLC控制器,根據(jù)爐膛負(fù)壓,跟隨鼓風(fēng)機(jī)的速度,實(shí)現(xiàn)自動控制引風(fēng)變頻器,控制引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,保證爐膛負(fù)壓在規(guī)定值范圍之內(nèi)。當(dāng)爐膛負(fù)壓超出規(guī)定范圍,會有聲光報(bào)警,提示操作人員采取相應(yīng)措施。

2.2 給水控制

鍋爐給水可以分成兩部分:一部分為管路的恒壓供水,采用變頻器控制,實(shí)現(xiàn)節(jié)能,并保證給水管道的恒壓；另一部分為鍋爐汽包給水,測量給水流量,測量汽包水位,控制給水閥門開度,控制給水量,消除虛假水位,實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)給水。

2.3 安全報(bào)警及聯(lián)鎖控制

2.3.1 安全報(bào)警

為保證鍋爐安全運(yùn)行,需設(shè)置完整的安全保障系統(tǒng)對鍋爐以下重要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,在故障狀態(tài)下及時報(bào)警,報(bào)警參數(shù)如下:蒸汽壓力低報(bào)、高報(bào)和超高報(bào)警；鍋筒水位超低報(bào)、低報(bào)、高報(bào)和超高報(bào)警；爐膛負(fù)壓超負(fù)、超正報(bào)警；給水壓力超低報(bào)警；鼓風(fēng)機(jī)變頻器事故報(bào)警；引風(fēng)機(jī)變頻器事故報(bào)警；給水泵變頻器故障報(bào)警。

對于以上報(bào)警項(xiàng)目,在鍋爐操作臺上均設(shè)置聲光報(bào)警裝置。

2.3.2 聯(lián)鎖控制

為確保鍋爐及設(shè)備安全運(yùn)行,需設(shè)置以下電氣聯(lián)鎖控制。

(1)鍋爐極低水位聯(lián)鎖控制:運(yùn)行中,一旦發(fā)現(xiàn)鍋爐出現(xiàn)極低水位,如果不采取緊急措施,將會出現(xiàn)“干鍋”現(xiàn)象,必須緊急停爐。為此,需設(shè)置“鍋爐極低水位聯(lián)鎖”,以汽包極低水位為信號,發(fā)出聲光報(bào)警,實(shí)施緊急停爐,聯(lián)鎖程序?yàn)?停給煤機(jī)→停鼓風(fēng)機(jī)→停引風(fēng)機(jī)。

(2)鍋爐超壓聯(lián)鎖控制:運(yùn)行中,一旦發(fā)現(xiàn)鍋爐出現(xiàn)超壓現(xiàn)象,如不采取緊急措施,將會出現(xiàn)“爆鍋”現(xiàn)象,必須緊急停爐。為此,需設(shè)置“鍋爐超壓聯(lián)鎖”,以汽包超壓為信號,發(fā)出聲光報(bào)警,實(shí)施緊急停爐,同時,迅速打開排汽閥門,向大氣排汽泄壓。聯(lián)鎖程序?yàn)?停給煤機(jī)→停鼓風(fēng)機(jī)→停引風(fēng)機(jī)。

(3)鍋爐開、停爐聯(lián)鎖:為了避免操作中出現(xiàn)誤操作,需設(shè)置鍋爐開、停爐聯(lián)鎖,聯(lián)鎖程序如下。

開爐:開引風(fēng)機(jī)→開鼓風(fēng)機(jī)→開給煤機(jī)；停爐:停鼓風(fēng)機(jī)→停引風(fēng)機(jī)→延時停給煤機(jī)。

(4)鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和爐排電機(jī)故障:當(dāng)這三個電機(jī)中任何一個出現(xiàn)故障,所有的電機(jī)都停止,以保證鍋爐的安全。

(5)針對鍋爐重要的水位、壓力信號,采用進(jìn)口壓力儀表,實(shí)現(xiàn)連續(xù)檢測控制。

(6)采用上位機(jī)+PLC的集散控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對鍋爐水位、爐膛負(fù)壓、恒壓供水的自動控制,從而減少操作人員的勞動強(qiáng)度,保證運(yùn)行安全。

3技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)技術(shù)改造后,取得了顯著的節(jié)能效果。

該改造工程于2009年12月開工,逐臺投入使用,2010年7月全部完工,投入使用至今,設(shè)備運(yùn)行正常。技術(shù)改造后,取得了顯著的節(jié)能效果。

經(jīng)過改造之后,鍋爐在2010年5月份運(yùn)行工況為壓力0.8MPa～0.9MPa,鍋爐效率為70%(去年同期工況為0.6MPa～0.7MPa,鍋爐效率為65%),經(jīng)測鼓風(fēng)機(jī)頻率為30Hz,引風(fēng)機(jī)頻率為48Hz,因功率與轉(zhuǎn)速呈三次方關(guān)系,所以:

鼓風(fēng)機(jī)(22kW)節(jié)電率:

引風(fēng)機(jī)(75kW)節(jié)電率:

實(shí)際節(jié)約電量每小時(kWh)為:

22×78.4%+75×11.5%=25.873kWh

根據(jù)2008年實(shí)際運(yùn)行臺時為5400小時,其可節(jié)約電量為:

5400×25.873=139714.2kWh

工業(yè)用電平均價(jià)格為1.05元/kWh,因此每年可節(jié)約電費(fèi):

1.05×135091.8≈14.18萬元

整個改造工程投資為36萬元,2年半時間可收回投資,收回投資后,每年都可以節(jié)約費(fèi)用14萬元。

(2)10T鍋爐改造完成后,改進(jìn)了控制方式,實(shí)現(xiàn)對鍋爐水位、爐膛負(fù)壓、恒壓供水的自動控制,從而減少操作人員的勞動強(qiáng)度,保證運(yùn)行安全。

4結(jié)語

通過對熱能廠2臺10T鍋爐節(jié)能改造前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、比較,得出結(jié)論如下:技術(shù)改造后,取得了顯著的節(jié)能效果,節(jié)能率可達(dá)30%左右,3年內(nèi)可以收回投資。技術(shù)改造后,改進(jìn)了控制方式,實(shí)現(xiàn)對鍋爐水位、爐膛負(fù)壓、恒壓供水的自動控制,從而減少操作人員的勞動強(qiáng)度,保證運(yùn)行安全。