热能厂2台10T锅炉节能改造

摘 要:“安全运行、节能降耗”是动力运行越来越值得关注的问题。本文对热能厂2台10T锅炉节能改造的必要性、改造的方法及技术经济效益做了简要论述。

关键词:变频 节能 安全

中图分类号:TK2文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0117-01ｃ

1 改造的必要性

1.1 锅炉安全运行的需要

作为机械工厂,锅炉的热负荷变化较大,运行锅炉时必须根据用户负荷的变化进行必要的调整,锅炉运行参数的调整包括给煤量、鼓风量、引风量、和锅炉给水量的调节。由于现有10T锅炉采用传统的仪表手动操作,十分不便,甚至对锅炉安全运行造成影响。如锅炉引风量的调节通过手动调节φ900通风蝶阀来实现,该阀离锅炉本体距离较远,阀体大,操作困难,而引风量的调节大小关系锅炉燃烧室的负压运行,是锅炉安全运行的重要参数。如锅炉燃烧室呈现正压,将造成锅炉炉墙、护墙铁、人孔等处因温度过高而烧坏,更为严重的是运行人员将可能因为燃烧室呈现正压而在观察时造成烧伤事故。进行节能改造,采用自控系统+变频器,可自动变频调节引风机转速从而可调节引风量,保证锅炉燃烧室负压运行,提高锅炉运行的安全性、减轻工人的劳动强度。

1.2 节能环保提高运行效益的需要

根据风机(水泵)原理,我们知道风机(水泵)的风(流)量与转速一次方成正比,压力与转速二次方成正比,轴功率与转速三次方成正比,即:

(1)流量∝转速；(2)压头∝转速2；(3)功率∝转速3。

因此,根据需要,风(流)量比最大风(流)量稍有降低,即风机(水泵)的转速比工频转速稍有降低,轴功率将有很大的降低。

现在10T锅炉的电汽比大致为15度电/吨汽,而采用西门子S7-300 PLC+变频器运行的35T锅炉的电汽比大致为10度电/吨汽,由此可见,节能改造可以节省大约1/3的电能。

由于改造后锅炉运行按实际需要进行锅炉送风,锅炉运行时实际产生的烟气量减少,锅炉烟气排放时带走的热量相应减少,同时控制系统保证锅炉的负压运行可减少炉墙的散热量,因此,锅炉的热效率将有所提高,煤耗降低。

锅炉排烟量的减少有利于环境保护。

2 改造及实施方案

2.1 锅炉鼓、引风控制

锅炉鼓、引风的控制,其实不是独立的,应该是根据气包压力及给煤量来决定送风量,而送风量的控制,是操作人员根据锅炉的压力和给煤机的速度,通过手操器控制鼓风变频器,来控制鼓风机速度,从而控制鼓风量。在鼓、引风控制中必须保持炉膛内部成负压状态,炉膛负压控制通过PLC控制器,根据炉膛负压,跟随鼓风机的速度,实现自动控制引风变频器,控制引风机的转速,保证炉膛负压在规定值范围之内。当炉膛负压超出规定范围,会有声光报警,提示操作人员采取相应措施。

2.2 给水控制

锅炉给水可以分成两部分:一部分为管路的恒压供水,采用变频器控制,实现节能,并保证给水管道的恒压；另一部分为锅炉汽包给水,测量给水流量,测量汽包水位,控制给水阀门开度,控制给水量,消除虚假水位,实现平稳给水。

2.3 安全报警及联锁控制

2.3.1 安全报警

为保证锅炉安全运行,需设置完整的安全保障系统对锅炉以下重要参数进行实时监控,在故障状态下及时报警,报警参数如下:蒸汽压力低报、高报和超高报警；锅筒水位超低报、低报、高报和超高报警；炉膛负压超负、超正报警；给水压力超低报警；鼓风机变频器事故报警；引风机变频器事故报警；给水泵变频器故障报警。

对于以上报警项目,在锅炉操作台上均设置声光报警装置。

2.3.2 联锁控制

为确保锅炉及设备安全运行,需设置以下电气联锁控制。

(1)锅炉极低水位联锁控制:运行中,一旦发现锅炉出现极低水位,如果不采取紧急措施,将会出现“干锅”现象,必须紧急停炉。为此,需设置“锅炉极低水位联锁”,以汽包极低水位为信号,发出声光报警,实施紧急停炉,联锁程序为:停给煤机→停鼓风机→停引风机。

(2)锅炉超压联锁控制:运行中,一旦发现锅炉出现超压现象,如不采取紧急措施,将会出现“爆锅”现象,必须紧急停炉。为此,需设置“锅炉超压联锁”,以汽包超压为信号,发出声光报警,实施紧急停炉,同时,迅速打开排汽阀门,向大气排汽泄压。联锁程序为:停给煤机→停鼓风机→停引风机。

(3)锅炉开、停炉联锁:为了避免操作中出现误操作,需设置锅炉开、停炉联锁,联锁程序如下。

开炉:开引风机→开鼓风机→开给煤机；停炉:停鼓风机→停引风机→延时停给煤机。

(4)鼓风机、引风机和炉排电机故障:当这三个电机中任何一个出现故障,所有的电机都停止,以保证锅炉的安全。

(5)针对锅炉重要的水位、压力信号,采用进口压力仪表,实现连续检测控制。

(6)采用上位机+PLC的集散控制系统,实现对锅炉水位、炉膛负压、恒压供水的自动控制,从而减少操作人员的劳动强度,保证运行安全。

3 技术经济效益分析

(1)技术改造后,取得了显著的节能效果。

该改造工程于2009年12月开工,逐台投入使用,2010年7月全部完工,投入使用至今,设备运行正常。技术改造后,取得了显著的节能效果。

经过改造之后,锅炉在2010年5月份运行工况为压力0.8MPa～0.9MPa,锅炉效率为70%(去年同期工况为0.6MPa～0.7MPa,锅炉效率为65%),经测鼓风机频率为30Hz,引风机频率为48Hz,因功率与转速呈三次方关系,所以:

鼓风机(22kW)节电率:

引风机(75kW)节电率:

实际节约电量每小时(kWh)为:

22×78.4%+75×11.5%=25.873kWh

根据2008年实际运行台时为5400小时,其可节约电量为:

5400×25.873=139714.2kWh

工业用电平均价格为1.05元/kWh,因此每年可节约电费:

1.05×135091.8≈14.18万元

整个改造工程投资为36万元,2年半时间可收回投资,收回投资后,每年都可以节约费用14万元。

(2)10T锅炉改造完成后,改进了控制方式,实现对锅炉水位、炉膛负压、恒压供水的自动控制,从而减少操作人员的劳动强度,保证运行安全。

4 结语

通过对热能厂2台10T锅炉节能改造前后的数据进行计算、比较,得出结论如下:技术改造后,取得了显著的节能效果,节能率可达30%左右,3年内可以收回投资。技术改造后,改进了控制方式,实现对锅炉水位、炉膛负压、恒压供水的自动控制,从而减少操作人员的劳动强度,保证运行安全。

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