許永平

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測(cè)研究院，河南 鄭州 450016）

工業(yè)鍋爐省煤器的吸熱效率與通過省煤器的給水量密切相關(guān)，目前我國(guó)工業(yè)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(yàn)證明，連續(xù)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(yè)鍋爐采用傳統(tǒng)的進(jìn)水方式，該進(jìn)水方式為：當(dāng)鍋爐不需進(jìn)水或進(jìn)水量少時(shí)，將大大降低省煤器吸收煙氣熱量，使排煙熱損失增加。針對(duì)存在的問題，我們?cè)诂F(xiàn)有常規(guī)省煤器管路系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造并調(diào)整操作方法，以提高省煤器回收煙氣的熱量，研發(fā)出了“工業(yè)鍋爐省煤器回?zé)嵯到y(tǒng)”技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)可大大降低排煙熱損失；與常規(guī)的進(jìn)水方式相比，該技術(shù)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(diǎn)?？蓮V泛應(yīng)用到全國(guó)的（非電機(jī)變頻調(diào)節(jié)給水，且鍋爐額定工作壓力小于或等于2.5MPa）工業(yè)蒸汽鍋爐中。

1 工業(yè)鍋爐省煤器系統(tǒng)傳統(tǒng)給水模式

大部分工業(yè)鍋爐采用傳統(tǒng)的進(jìn)水方式，該方式的進(jìn)水流程為：軟水箱→電動(dòng)給水泵→進(jìn)水控制閥門→省煤器進(jìn)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(jiǎn)稱開停泵式），當(dāng)鍋爐水位高時(shí)停止給水泵向鍋爐進(jìn)水，當(dāng)鍋爐水位低時(shí)啟動(dòng)給水泵向鍋爐進(jìn)水，進(jìn)而調(diào)節(jié)控制鍋爐水位；若是自動(dòng)控制水位，當(dāng)鍋爐水位高時(shí)，傳感器發(fā)出高水位信號(hào)，關(guān)閉給水泵停止向鍋爐進(jìn)水，當(dāng)鍋爐水位低時(shí)，傳感器發(fā)出低水位信號(hào)，啟動(dòng)給水泵向鍋爐進(jìn)水，進(jìn)而調(diào)節(jié)控制鍋爐水位；第二種方式是（以下簡(jiǎn)稱閥門控制式），鍋爐給水泵一直運(yùn)行，通過人工或電動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)水控制閥門的開度來調(diào)節(jié)鍋爐給水量，進(jìn)而調(diào)節(jié)鍋爐水位。若是自動(dòng)控制水位，當(dāng)鍋爐水位偏高時(shí)，傳感器發(fā)出高水位信號(hào)，逐步關(guān)小電動(dòng)給水閥，逐步減少鍋爐進(jìn)水，當(dāng)鍋爐水位偏低時(shí)，傳感器發(fā)出低水位信號(hào)，逐步開大電動(dòng)給水閥，逐步加大鍋爐進(jìn)水，進(jìn)而調(diào)節(jié)控制鍋爐水位。

由于電動(dòng)機(jī)變頻技術(shù)的應(yīng)用，有相當(dāng)數(shù)量的工業(yè)鍋爐給水泵采用了變頻調(diào)節(jié)技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱變頻泵式），其實(shí)“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(duì)象或方法不一樣，“變頻泵式”是通過對(duì)水泵電機(jī)變頻調(diào)速來控制流量，而“閥門控制式”是通過調(diào)節(jié)閥門開度來控制流量，鍋爐運(yùn)行時(shí)水泵處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)?！白冾l泵式”“閥門控制式”都能實(shí)現(xiàn)連續(xù)地向鍋爐進(jìn)水，但“變頻泵式”比“閥門控制式”節(jié)省水泵電耗［1］。

以上省煤器系統(tǒng)傳統(tǒng)給水模式存在的問題是當(dāng)鍋爐不需進(jìn)水或進(jìn)水量少時(shí)，將大大降低省煤器吸收煙氣熱量。

2 工業(yè)鍋爐省煤器系統(tǒng)傳統(tǒng)給水模式能效分析

2.1 開停泵式

該模式為間斷向鍋爐進(jìn)水，間斷進(jìn)水不光是會(huì)引起鍋爐的溫差應(yīng)力，也會(huì)破壞鍋爐工況穩(wěn)定，使鍋爐效率降低，同時(shí)鍋爐停止進(jìn)水時(shí)，省煤器沒有水，鍋爐不需進(jìn)水或進(jìn)水量少時(shí)，使省煤器回收煙氣余熱的能力大大降低。經(jīng)測(cè)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(jié)省電耗，但水泵電機(jī)啟動(dòng)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(fèi)最高的省煤器系統(tǒng)給水模式。

2.2 閥門控制式

該模式為通過調(diào)節(jié)閥門開度來控制流量，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)向鍋爐進(jìn)水，但進(jìn)水量與“開停泵式”一樣。與“開停泵式”相比，有連續(xù)的水通過省煤器，提高了省煤器回收煙氣余熱的能力，但當(dāng)工況變化或給水流量控制不好導(dǎo)致鍋爐水位高，會(huì)出現(xiàn)鍋爐不需進(jìn)水或進(jìn)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(duì)給水泵電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)節(jié)，進(jìn)而對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)來控制流量，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)向鍋爐進(jìn)水，其控制進(jìn)水效果等同于閥門控制式。但由于減少進(jìn)水量是通過降低水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)的，這時(shí)降低了水泵電機(jī)的電耗，同“閥門控制式”相比節(jié)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(jī)節(jié)約了電能。

3 工業(yè)鍋爐省煤器回?zé)嵯到y(tǒng)

大部分裝有省煤器的工業(yè)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(yè)鍋爐省煤器回?zé)嵯到y(tǒng)是在該設(shè)備裝置管路的基礎(chǔ)上，略加改動(dòng)便可實(shí)現(xiàn)。

省煤器回?zé)嵯到y(tǒng)的組成：蓄熱水箱（軟水箱）、水泵及給水管路、給水調(diào)節(jié)閥（回水閥）及回水管路。詳見附圖。

省煤器回?zé)嵯到y(tǒng)的流程：鍋爐大量進(jìn)水時(shí)，蓄熱水箱（軟水箱）→電動(dòng)給水泵→省煤器進(jìn)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(jìn)水時(shí)，一路是蓄熱水箱（軟水箱）→電動(dòng)給水泵→進(jìn)水控制閥門→省煤器進(jìn)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(dòng)給水泵→進(jìn)水控制閥門→省煤器進(jìn)水口→省煤器出水口→給水調(diào)節(jié)閥→蓄熱水箱（軟水箱）；鍋爐不進(jìn)水時(shí)，蓄熱水箱→電動(dòng)給水泵→進(jìn)水控制閥門→省煤器進(jìn)水口→省煤器出水口→給水調(diào)節(jié)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(huán)。這樣不管是什么狀態(tài)，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(guī)的給水進(jìn)水調(diào)節(jié)改為省煤器水出口處對(duì)回水箱回水量的調(diào)節(jié)，即將回水箱管路上的回水閥改為給水調(diào)節(jié)閥，如是手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，應(yīng)將此閥門設(shè)置在便于操作的位置。二、對(duì)回水箱（即軟水箱）進(jìn)行保溫使其成為蓄熱水箱，水箱容積應(yīng)大于或等于鍋爐額定蒸發(fā)量且水箱底部高于或等于水泵高度。三、將進(jìn)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(nèi)水泵吸水管入口處，其軟水管出水口對(duì)著水泵吸水管入口，且對(duì)口間隙距離應(yīng)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(diào)整鍋爐安裝使用說明書和進(jìn)水操作方法，使進(jìn)水調(diào)節(jié)閥開關(guān)方向反向調(diào)節(jié)；即開大進(jìn)水調(diào)節(jié)閥，增大回水量，實(shí)際上減少了鍋爐進(jìn)水量，反之關(guān)小進(jìn)水調(diào)節(jié)閥，減少回水量，實(shí)際上增大了鍋爐進(jìn)水量。詳見附圖。

其原理為：將工業(yè)鍋爐常規(guī)的給水（進(jìn)水）調(diào)節(jié)形式改為：通過對(duì)省煤器水出口回水箱的回水量的調(diào)節(jié)，即對(duì)附圖中閥門5 或7 的調(diào)節(jié)，進(jìn)而改變或調(diào)節(jié)鍋爐給水量。因?yàn)樗靡恢边\(yùn)轉(zhuǎn)，省煤器水出口至鍋筒的壓差遠(yuǎn)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(guān)小附圖中閥門5 或7 減少回水量，逼著大量的水進(jìn)鍋爐，必增加鍋爐給水量，不管是哪一種情況都會(huì)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(fā)揮省煤器的作用，進(jìn)一步降低排煙溫度，提高鍋爐效率。經(jīng)測(cè)試，通過省煤器的給水流量與排煙溫度有著直接的關(guān)系。測(cè)試的結(jié)果表明，該技術(shù)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(jié)能效果顯著。

工業(yè)鍋爐省煤器回?zé)嵯到y(tǒng)可以通過人工或電動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)水控制閥門的開度來調(diào)節(jié)鍋爐給水量，進(jìn)而調(diào)節(jié)鍋爐水位。以附圖說明，若是自動(dòng)控制水位，當(dāng)鍋爐水位偏高時(shí)，傳感器發(fā)出高水位信號(hào)，逐步開大電動(dòng)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(jìn)水量；當(dāng)鍋爐水位偏低時(shí)，傳感器發(fā)出低水位信號(hào)，逐步關(guān)小電動(dòng)給水閥（閥門5），而必然逐步加大鍋爐進(jìn)水，進(jìn)而調(diào)節(jié)控制鍋爐水位。若是通過人工控制閥門（閥門7）的開度來調(diào)節(jié)鍋爐給水量，當(dāng)鍋爐水位偏高時(shí)，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(jìn)水量；當(dāng)鍋爐水位偏低時(shí)，人工逐步關(guān)小電動(dòng)給水閥（閥門5），而必然逐步加大鍋爐進(jìn)水，進(jìn)而調(diào)節(jié)控制鍋爐水位。

4 結(jié)論

工業(yè)鍋爐省煤器回?zé)嵯到y(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①工業(yè)鍋爐省煤器回?zé)嵯到y(tǒng)是在原有設(shè)備及管道基礎(chǔ)上改進(jìn)而來，如：水箱未保溫的將其進(jìn)行保溫；將手動(dòng)給水控制閥（回水閥）引裝在便于操作的位置；調(diào)整鍋爐安裝使用說明書，使進(jìn)水調(diào)節(jié)閥反向調(diào)節(jié)。

②工業(yè)鍋爐省煤器回?zé)嵯到y(tǒng)與傳統(tǒng)省煤器系統(tǒng)相比，可明顯大幅度降低排煙溫度。

對(duì)于電機(jī)變頻調(diào)節(jié)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(yè)鍋爐省煤器回?zé)嵯到y(tǒng)，但它節(jié)約了電能，盡管它的節(jié)約量很少，但電能是高級(jí)能源，其價(jià)值高于回收的熱量。所以我們認(rèn)為，電機(jī)變頻調(diào)節(jié)給水（變頻泵式）方式的鍋爐，使用單位可進(jìn)行成本核算，確定是否采用工業(yè)鍋爐省煤器回?zé)嵯到y(tǒng)；但筆者認(rèn)為，從節(jié)能減排環(huán)保角度考慮，宜采用工業(yè)鍋爐省煤器回?zé)嵯到y(tǒng)。

總之，工業(yè)鍋爐省煤器回?zé)嵯到y(tǒng)可推廣應(yīng)用到全國(guó)的（非電機(jī)變頻調(diào)節(jié)給水，且鍋爐額定工作壓力小于或等于2.5MPa）工業(yè)蒸汽鍋爐，其推廣前景非常廣闊。

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