關(guān)艷秋

【摘 要】本文分析了鍋爐排污率對蒸汽鍋爐節(jié)能的影響，提出了鍋爐運行燃料利用率的概念，并通過對影響蒸汽鍋爐排污率因素的分析，提出了減少蒸汽鍋爐排污率，提高鍋爐運行燃料利用率的措施。為同類鍋爐房的設(shè)計提供參考。

【關(guān)鍵詞】鍋爐排污率；蒸汽鍋爐

1.問題的提出

鍋爐熱效率的高低，直接影響鍋爐的燃料消耗量。長期以來，人們對鍋爐的熱效率較為關(guān)心，而對鍋爐排污熱損失沒有引起足夠的重視。盡管在《鍋爐房設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定了低壓蒸汽鍋爐的排污率不宜大于10%，但該規(guī)定是側(cè)重于對燃煤鍋爐，對于燃氣鍋爐，由于其燃料價格較高（以哈爾濱地區(qū)為例，目前，折合到相同熱值，天然氣的價格約為燃煤價格的5倍左右），若排污量較大會造成燃氣鍋爐運行費用的增高，規(guī)范中的控制值就不一定合適。

本文將通過對鍋爐排污率對蒸汽鍋爐運行燃料利用率的影響，以及影響蒸汽鍋爐排污率因素等分析，提出了減少蒸汽鍋爐排污率、提高鍋爐運行燃料利用率的措施。

2.鍋爐排污率對鍋爐運行燃料利用率的影響

2.1鍋爐運行燃料利用率的提出。鍋爐熱效率的高低，直接影響鍋爐的燃料消耗量，為簡化分析，本文以飽和蒸汽鍋爐作為分析對象，并假定無其它用熱。蒸汽鍋爐熱效率可以用下式表示：

η=................（1）

式中：η-鍋爐熱效率，%；Qr-燃料的低位發(fā)熱值量，kJ/Nm3；

B一鍋爐實際燃料消耗量，Nm3/h；

Dbq—過熱蒸汽、飽和蒸汽量，kg/h；

Dps—鍋爐機組排污量，kg/h；

ibq—過熱蒸汽、飽和蒸汽焓，tJ/kg；

igs—鍋爐機組入口給水焓，kJ/kg；

ips—鍋爐機組排污水焓，kJ/kg；

從（1）式中可以看出，鍋爐的排污熱損失被計入了鍋爐機組的有效利用熱量中，盡管在鍋爐房中有時也采取一些利用排污熱損失的措施，但均屬于二次利用。為真正反映鍋爐運行時燃料的利用情況，可用下式表示：

η'=...........................（2）

定義η為鍋爐運行燃料利用率。

2.2鍋爐排污率對鍋爐運行燃料利用率的影響分析。從（1）和（2）式可以得出鍋爐熱效率和鍋爐運行燃料利用率的關(guān)系，

η'=η=nη...............（3）

式中 為排污率

定義n為排污系數(shù)，從式（3）中可以看出n是一個不大于1的數(shù)，它與蒸汽、鍋爐給水、以及爐水的焓值和排污率有關(guān)，而焓值是與鍋爐運行壓力有關(guān)，n值的大小決定了鍋爐運行燃料利用率的高低，n值越大，鍋爐運行燃料利用率越高。排污系數(shù)n對鍋爐運行燃料利用率的影響程度如何，就可以通過分析不同壓力下排污率對n值的影響大小來決定。在同一運行壓力下，排污系數(shù)n值隨排污率的增大而減小，在排污率相同時，運行壓力越高，排污系數(shù)n越小。由于運行壓力是受用戶用汽性質(zhì)決定的，所以應(yīng)通過降低鍋爐的排污率，來提高鍋爐運行燃料利用率，節(jié)約能源消耗。

3.影響鍋爐排污率的因素分析

由于低壓鍋爐給水中含有多種溶解固形物，當(dāng)給水進入鍋內(nèi)被蒸發(fā)時，除了因蒸汽帶出少量溶解固形物之外，絕大部分鍋水不斷地被蒸發(fā)，而給水又不斷地補充，鍋水中的溶解固形物的含量會越來越大。根據(jù)《低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，對鍋水的溶解固形物含量和堿度均有嚴(yán)格要求，而運行中是靠排污來滿足要求的，假設(shè)在運行中鍋水中溶解固形物的總量不變，那么排出鍋外的溶解固形物的總量必然等于輸入鍋內(nèi)溶解固形物的總量。可用下式表示：

QpSg+QzSz=QsSs...................（4）

式中：Qp為鍋爐排污量t/h；Sg為每噸鍋水中溶解固形物的含量g/t；

Qz為鍋爐蒸發(fā)量t/h；Sz為每噸蒸汽中溶解固形物的含量g/t；

Qs為鍋爐給水量t/h；Ss為每噸給水中溶解固形物的含量g/t。

因蒸汽中攜帶的溶解固形物很少，與鍋水、給水中的溶解固形物的含量相比可以忽略不計，這樣式（4）可簡化為：

QzSz=QsSs........................（5）

==Kr.........................（6）

Kr為用溶解固形物確定的鍋水的濃縮倍率，是鍋水中溶解固形物的含量與給水中溶解固形物的含量的比值。

可以得出排污率和用溶解固形物確定的鍋水濃縮倍率的關(guān)系如下：

同理可以得出，排污率和用堿度確定的鍋水濃縮倍率的關(guān)系如下：

l=.....................................（10）

Kj為用堿度確定的鍋水的濃縮倍率。

式中：Ag為鍋水中堿度含量me/L；

At為給水總堿度me/L；

Hf為給水負硬度me/L；

Ht為給水總硬度me/L；

從式（9）和（10）可以看出，Kr（或Kj）越大，鍋爐的排污率越小，Kr（或Kj）越小，鍋爐的排污率就越大。所以只有給水中溶解固形物的含量和給水負硬度才是影響排污率的主要因素。

根據(jù)《低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的鍋水中溶解固形物的最大含量（Sgm）和鍋水堿度最大含量（Agm）的規(guī)定值同時計算鍋水的最大允許濃縮倍率，并取其較小值做為鍋水的最大允許濃縮倍率，以此確定排污率的大小。鍋水的最大允許濃縮倍率可以用下式計算：

式中：Sgm、Agm分別為水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中鍋水溶解固形物、鍋水堿度的最大允許含量。經(jīng)過對哈爾濱地區(qū)幾處供水水質(zhì)的計算發(fā)現(xiàn)，Krmax，成倍地大于Kjmax，也就是說，此時鍋爐給水的負硬度對鍋爐的排污率起了決定性的作用。以哈爾濱某供熱廠的水質(zhì)為例，若采用單鈉離子交換器軟化原水，那么用溶解固形物確定的鍋水最大允許濃縮倍率Kmax=22.1（Sgs，取4000mmol/L）用堿度確定的鍋水最大允許濃縮倍率Kjmax=7.1（Ags取22me/L），據(jù)此得出鍋爐的排污率將達到16.4%。所以，必須對鍋爐給水中的溶解固形物和堿度進行合理的控制，以降低鍋爐的排污率。

4.控制鍋爐排污率的措施分析

通過對鍋爐排污率的影響因素分析，必須根據(jù)鍋爐給水中的溶解固形物和堿度的含量，分析其影響大小，并采取合理的水處理方式，一些常用的水處理方式均可有針對性地降低水中的堿度和硬度或溶解固形物等，如不足量酸再生氫鈉串聯(lián)離子交換系統(tǒng)、石灰鈉離子交換系統(tǒng)、銨—鈉離子交換系統(tǒng)等。

5.結(jié)論與問題

通過以上分析可以看出，為了節(jié)約能源、降低運行成本、提高鍋爐的運行燃料利用率，必須對鍋爐排污率進行控制；要降低鍋爐的排污率，就必須對鍋爐的給水品質(zhì)進行控制，在滿足規(guī)范要求的前提下，盡量降低鍋爐給水中溶解固形物和堿度的含量；為了降低鍋爐給水中溶解固形物和堿度的含量，就必須采取合理的水處理方式，在鍋爐房設(shè)計中，必須引起設(shè)計人員的足夠重視。