工業鍋爐省煤器回熱系統

許永平

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450016）

工業鍋爐省煤器的吸熱效率與通過省煤器的給水量密切相關，目前我國工業蒸汽鍋爐的排煙溫度大都在200℃以上，考慮到防低溫腐蝕的最低排煙溫度因素，排煙溫度至少還有60℃的下降空間；試驗證明，連續充足的鍋爐給水量通過省煤器可以大大降低排煙溫度以提高鍋爐熱效率。由于大部分工業鍋爐采用傳統的進水方式，該進水方式為：當鍋爐不需進水或進水量少時，將大大降低省煤器吸收煙氣熱量，使排煙熱損失增加。針對存在的問題，我們在現有常規省煤器管路系統基礎上進行改造并調整操作方法，以提高省煤器回收煙氣的熱量，研發出了“工業鍋爐省煤器回熱系統”技術，該項技術可大大降低排煙熱損失；與常規的進水方式相比，該技術可使排煙溫度至少平均降低15℃，鍋爐熱效率提高約1%。且有投入少、見效快的特點。可廣泛應用到全國的（非電機變頻調節給水，且鍋爐額定工作壓力小于或等于2.5MPa）工業蒸汽鍋爐中。

1 工業鍋爐省煤器系統傳統給水模式

大部分工業鍋爐采用傳統的進水方式，該方式的進水流程為：軟水箱→電動給水泵→進水控制閥門→省煤器進水口→省煤器出水口→給水止回閥→給水截止閥→鍋筒；給水流量的控制方式一般有兩種，第一種方式是（以下簡稱開停泵式），當鍋爐水位高時停止給水泵向鍋爐進水，當鍋爐水位低時啟動給水泵向鍋爐進水，進而調節控制鍋爐水位；若是自動控制水位，當鍋爐水位高時，傳感器發出高水位信號，關閉給水泵停止向鍋爐進水，當鍋爐水位低時，傳感器發出低水位信號，啟動給水泵向鍋爐進水，進而調節控制鍋爐水位；第二種方式是（以下簡稱閥門控制式），鍋爐給水泵一直運行，通過人工或電動調節進水控制閥門的開度來調節鍋爐給水量，進而調節鍋爐水位。若是自動控制水位，當鍋爐水位偏高時，傳感器發出高水位信號，逐步關小電動給水閥，逐步減少鍋爐進水，當鍋爐水位偏低時，傳感器發出低水位信號，逐步開大電動給水閥，逐步加大鍋爐進水，進而調節控制鍋爐水位。

由于電動機變頻技術的應用，有相當數量的工業鍋爐給水泵采用了變頻調節技術（以下簡稱變頻泵式），其實“變頻泵式”與“閥門控制式”都是通過控制給水流量來控制鍋爐水位，只不過它們的控制對象或方法不一樣，“變頻泵式”是通過對水泵電機變頻調速來控制流量，而“閥門控制式”是通過調節閥門開度來控制流量，鍋爐運行時水泵處于連續運行狀態。“變頻泵式”“閥門控制式”都能實現連續地向鍋爐進水，但“變頻泵式”比“閥門控制式”節省水泵電耗［1］。

以上省煤器系統傳統給水模式存在的問題是當鍋爐不需進水或進水量少時，將大大降低省煤器吸收煙氣熱量。

2 工業鍋爐省煤器系統傳統給水模式能效分析

2.1 開停泵式

該模式為間斷向鍋爐進水，間斷進水不光是會引起鍋爐的溫差應力，也會破壞鍋爐工況穩定，使鍋爐效率降低，同時鍋爐停止進水時，省煤器沒有水，鍋爐不需進水或進水量少時，使省煤器回收煙氣余熱的能力大大降低。經測試，在相同的省煤器情況下，“開停泵式”省煤器出口水溫比“變頻泵式”或“閥門控制式”的省煤器出口水溫高出30℃以上。盡管停泵期間能節省電耗，但水泵電機啟動電流大而增加的電耗和鍋爐效率大幅度下降，足以成為能源浪費最高的省煤器系統給水模式。

2.2 閥門控制式

該模式為通過調節閥門開度來控制流量，實現了連續向鍋爐進水，但進水量與“開停泵式”一樣。與“開停泵式”相比，有連續的水通過省煤器，提高了省煤器回收煙氣余熱的能力，但當工況變化或給水流量控制不好導致鍋爐水位高，會出現鍋爐不需進水或進水量少的情況，使通過省煤器的水量受到限制，這也將大幅降低省煤器回收煙氣熱量。

2.3 變頻泵式

該模式為通過對給水泵電動機的變頻調節，進而對電動機的轉速調節來控制流量，實現了連續向鍋爐進水，其控制進水效果等同于閥門控制式。但由于減少進水量是通過降低水泵電機轉速實現的，這時降低了水泵電機的電耗，同“閥門控制式”相比節約了電能；省煤器回收煙氣熱量等同于閥門控制式，即省煤器效率一樣，只是水泵的變頻電機節約了電能。

3 工業鍋爐省煤器回熱系統

大部分裝有省煤器的工業蒸汽鍋爐都裝有回水箱（即軟水箱）、回水箱管路及回水閥，必裝給水閥及給水控制閥。本文所闡述的工業鍋爐省煤器回熱系統是在該設備裝置管路的基礎上，略加改動便可實現。

省煤器回熱系統的組成：蓄熱水箱（軟水箱）、水泵及給水管路、給水調節閥（回水閥）及回水管路。詳見附圖。

省煤器回熱系統的流程：鍋爐大量進水時，蓄熱水箱（軟水箱）→電動給水泵→省煤器進水口→省煤器出水口→給水止回閥→給水截止閥→鍋筒；鍋爐少量進水時，一路是蓄熱水箱（軟水箱）→電動給水泵→進水控制閥門→省煤器進水口→省煤器出水口→給水止回閥→給水截止閥→鍋筒，另一路是蓄熱水箱（軟水箱）→電動給水泵→進水控制閥門→省煤器進水口→省煤器出水口→給水調節閥→蓄熱水箱（軟水箱）；鍋爐不進水時，蓄熱水箱→電動給水泵→進水控制閥門→省煤器進水口→省煤器出水口→給水調節閥→蓄熱水箱（軟水箱），給水泵、省煤器、蓄熱水箱（軟水箱）形成回路水循環。這樣不管是什么狀態，始終有大量的水通過省煤器，大大提高了省煤器的回收煙氣余熱的能力。

其方案為：一、將鍋爐常規的給水進水調節改為省煤器水出口處對回水箱回水量的調節，即將回水箱管路上的回水閥改為給水調節閥，如是手動調節閥門，應將此閥門設置在便于操作的位置。二、對回水箱（即軟水箱）進行保溫使其成為蓄熱水箱，水箱容積應大于或等于鍋爐額定蒸發量且水箱底部高于或等于水泵高度。三、將進入軟水水箱（蓄熱水箱）的軟水管口引入到軟水箱（蓄熱水箱）內水泵吸水管入口處，其軟水管出水口對著水泵吸水管入口，且對口間隙距離應為水泵吸水管徑，這樣可以保證最大的傳熱溫差，提高省煤器的吸熱量。四、調整鍋爐安裝使用說明書和進水操作方法，使進水調節閥開關方向反向調節；即開大進水調節閥，增大回水量，實際上減少了鍋爐進水量，反之關小進水調節閥，減少回水量，實際上增大了鍋爐進水量。詳見附圖。

其原理為：將工業鍋爐常規的給水（進水）調節形式改為：通過對省煤器水出口回水箱的回水量的調節，即對附圖中閥門5 或7 的調節，進而改變或調節鍋爐給水量。因為水泵一直運轉，省煤器水出口至鍋筒的壓差遠小于敞口水箱的壓差，開大附圖中閥門5或7增加回水量必減少鍋爐給水量，反之關小附圖中閥門5 或7 減少回水量，逼著大量的水進鍋爐，必增加鍋爐給水量，不管是哪一種情況都會使省煤器始終有充足的水量通過，充分吸收煙氣余熱，最大限度地發揮省煤器的作用，進一步降低排煙溫度，提高鍋爐效率。經測試，通過省煤器的給水流量與排煙溫度有著直接的關系。測試的結果表明，該技術與“閥門控制式”或“變頻泵式”相比，可使排煙溫度至少平均降低15℃；與“開停泵式”相比可使排煙溫度至少平均降低30℃；節能效果顯著。

工業鍋爐省煤器回熱系統可以通過人工或電動調節進水控制閥門的開度來調節鍋爐給水量，進而調節鍋爐水位。以附圖說明，若是自動控制水位，當鍋爐水位偏高時，傳感器發出高水位信號，逐步開大電動給水閥（閥門5），逐步增大回水箱水量，而必然逐步減少了鍋爐進水量；當鍋爐水位偏低時，傳感器發出低水位信號，逐步關小電動給水閥（閥門5），而必然逐步加大鍋爐進水，進而調節控制鍋爐水位。若是通過人工控制閥門（閥門7）的開度來調節鍋爐給水量，當鍋爐水位偏高時，人工逐步開大回水閥（閥門7），逐步增大回水箱水量，而必然逐步減少了鍋爐進水量；當鍋爐水位偏低時，人工逐步關小電動給水閥（閥門5），而必然逐步加大鍋爐進水，進而調節控制鍋爐水位。

4 結論

工業鍋爐省煤器回熱系統具有以下優點：

①工業鍋爐省煤器回熱系統是在原有設備及管道基礎上改進而來，如：水箱未保溫的將其進行保溫；將手動給水控制閥（回水閥）引裝在便于操作的位置；調整鍋爐安裝使用說明書，使進水調節閥反向調節。

②工業鍋爐省煤器回熱系統與傳統省煤器系統相比，可明顯大幅度降低排煙溫度。

對于電機變頻調節給水（變頻泵式）方式，雖然其省煤器回收煙氣的效率不如工業鍋爐省煤器回熱系統，但它節約了電能，盡管它的節約量很少，但電能是高級能源，其價值高于回收的熱量。所以我們認為，電機變頻調節給水（變頻泵式）方式的鍋爐，使用單位可進行成本核算，確定是否采用工業鍋爐省煤器回熱系統；但筆者認為，從節能減排環保角度考慮，宜采用工業鍋爐省煤器回熱系統。

總之，工業鍋爐省煤器回熱系統可推廣應用到全國的（非電機變頻調節給水，且鍋爐額定工作壓力小于或等于2.5MPa）工業蒸汽鍋爐，其推廣前景非常廣闊。

［1］黃榮海.工業鍋爐省煤器制造中水壓試驗的探討［J］.工業技術，2013（1）：65.