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第15章 生产环节的节能减排(7)

我国运行中的工业锅炉大多数是35吨/小时以下的链条炉,炉拱只适应于典型设计煤种。在实际运行中,由于我国煤种复杂,质量参差不齐,因此常造成锅炉燃烧不良、效率不高。上海交通大学的节能炉拱技术有效地解决了锅炉的常见病。

上海沪东造船厂是中国船舶工业总公司的大型骨干企业,该厂动力中心锅炉房有两台10吨/小时链条燃煤蒸汽锅炉,向全厂供应生产、生活用蒸汽。当煤品质差及雨淋后煤含水量大时,锅炉燃烧差,造成出力不足,影响生产。后该厂采用上海交通大学能源工程系的“双人字形宽煤种节能炉拱技术”,先后对两台锅炉进行改造,取得了锅炉煤种适应性好、出力大、炉渣含碳量低的良好效果,有力地保障了生产运行。

(1)双人字形宽煤种节能炉拱技术

锅炉在实际运行中经常遇到劣质煤或雨淋湿煤着火困难、难以燃尽的问题,因而导致锅炉热效率降低,蒸发量达不到额定值,且烟囱时常冒黑烟,造成环境污染。这与炉拱的结构设计有很大关系,因为炉拱通常按选定煤种设计,对不同煤种适应性差。以抛物面前拱和水平后拱的快装锅炉为例,这样的炉拱结构往往在后拱区温度偏低,着火难的劣质煤或雨淋湿煤因火焰燃程短而难以燃净,因而导致锅炉燃烧不良、效率不高、出力不足等现象。

解决上述问题的关键在于改进炉拱,以提高炉温,延长燃程。“双人字形宽煤种节能炉拱技术”是根据空气动力学的原理,运用前拱辐射传热理论,创造性地把前后拱设计成有利于引导炉内高温烟气流向的人字形,从而解决一般锅炉煤种适应性差的常见病。

人字形前拱保证了火焰顺利向上流出拱区,并把热量有效地辐射到新煤上,提高煤的烘干和着火能力。压低的前拱底部,又可以避免火焰灼烧煤闸门和煤斗的情况出现。比原来长,且具有一定反倾度的人字形后拱,可以保持后拱区足够的炉温,让火焰燃程延长,便于煤炭残渣燃净,同时又能引导后部高温烟气流向前拱区,提高前拱区温度,有利于劣质煤和雨淋湿煤的着火燃烧。

(2)技术经济分析

通过对沪东造船厂中心锅炉房1994年9月到2000年5月蒸汽产量、耗煤量、耗电量等按月进行统计,结合上海节能检测中心对10吨/小时锅炉进行现场测试。得出如下结论:

炉膛温度提高了80℃~100℃,炉渣含碳量由改造前的15%~19%降至7%~9%,锅炉热效率由原来的69.29%提高到现在77.64%;节煤2914.5吨,折标煤2081.83吨,节电20万度,节约资金94.19万元,减排二氧化碳5639吨。

项目总投资10.76万元,项目投资回收期6个月。

复合燃烧技术

齐齐哈尔啤酒厂是年生产能力达7万吨,集制麦、酿造、包装为一体的现代化啤酒生产企业。该厂啤酒生产工艺中的加热、杀菌等所需蒸汽由动力车间提供。动力车间锅炉房内原有1台10吨/小时和2台6.5吨/小时链条锅炉,3台锅炉总出力仅有12吨/小时,热效率为50%~65%,其中10吨/小时锅炉的出力仅为6吨/小时,热效率为65%,运行状况差,已不能满足生产的要求。因此,该厂采用复合燃烧技术对10吨/小时链条锅炉进行了改造。改造后,仅这一台锅炉的出力就能达到14~15吨/小时,热效率达75%,并停运了两台6.5吨/小时锅炉,不仅满足企业用汽量的需求,而且可根据生产需求迅速调节负荷,并能适应不同的煤种,大大降低了生产成本。

该项目改造总投资为45.2万元。投入使用后,节约原煤1758吨/年,节电约15万度/年,年综合效益达39.1万元,年减排二氧化碳3416吨,投资回收期1.2年(煤价按180元/吨,电价按0.5元/度计)。对于使用链条锅炉、抛煤机链条炉、快装锅炉、往复推动炉排锅炉的企业,若锅炉实际出力不足或需要增容,进行项目技术改造,均有意义。

复合燃烧技术链条锅炉是一种常用的燃烧设备,在我国工业中广泛使用,75吨/小时以下蒸汽锅炉及29兆瓦以下热水锅炉多采用此种燃烧方式。链条锅炉虽然是一种较好的燃烧设备,但在使用中存在一定缺点,主要是当煤种多变、煤质不好时,造成出力不足,热效率偏低,运行较好时实际出力一般为额定出力的60%~70%,少数运行不好的仅在50%左右,实际热效率仅在60%左右。

链条锅炉加煤粉复合燃烧技术的主要目的是为了强化炉内燃烧过程,提高锅炉燃烧效率及煤种适应性。从锅炉燃烧理论可知,保持炉膛足够高的温度是保证锅炉良好燃烧的首要条件,炉温高则煤在炉内干燥、干馏顺利,达到着火温度的时间短,着火容易。炉温越高,对煤的燃烧越有利,煤种适应性也就越好。在现有燃煤锅炉的燃烧方式中,煤粉炉的炉温最高,煤种适应性最好,而且燃烧得比较完全,热效率高。链条锅炉加煤粉复合燃烧方式的机理是将链条炉排和煤粉这两种不同的燃烧方式有机结合,共用在一台炉上,互为辅助,互为利用,扬长避短。在燃烧过程中,煤粉靠炉排火床点燃,煤粉燃烧形成的高温火焰提高了炉膛温度,为链条炉排上的煤层着火提供了丰富的热源,改变了过去链条炉单纯依靠炉拱热辐射引燃的状况,大大改善了链条炉排上新煤的着火条件;同时,稳定燃烧的火床又是煤粉气流着火的可靠热源,可以保证煤粉及时稳定地着火。

复合燃烧方式不仅保留了链条炉负荷适应性好、负荷调节方便的优点,而且还具有煤粉炉煤种适应性好、燃烧效率高的优点,从而使锅炉在负荷多变,特别是改烧一般劣质煤情况下均能达到稳定高效燃烧。

47.空调系统的节能

中央空调耗能一般包括三部分:空调冷热源,空调机组及末端设备,水或空气输送系统。这三部分能耗中,冷热源能耗约占总能耗的一半,是空调节能的主要内容。

提高设备能效比

空调系统设备的能源利用效率通常用能效比表示。能效比为空调提供的冷(热)量与空调提供冷(热)量时所消耗的能量之比。因而,能效比越高的设备或系统,在满足相同的冷(热)量需求时,所需消耗的电能就越少。节约空调系统能耗的关键在于提高空调系统的能效比。要提高空调系统的能效比,就要选用能量利用效率高的设备和系统形式,并避免设备容量配备过大,同时在只有部分负荷时,该系统能够高效率地工作。

采用分区形式布置

采用多分区空调对大型建筑的节能有利。由于同一建筑物平面和竖向各处空调负荷差别很大,各个房间要求的室内空气参数不同,为做到节能与经济运行,应将系统分区。例如,体型很大的建筑的周边区受室外气温变化和太阳辐射的影响较大,不同朝向房间的四季空调负荷随室外气象条件变化,而内区的空调负荷则较为稳定。除了按朝向分区外,还可按建筑物不同用途、不同的使用时间进行分区,以满足不同的使用要求。

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