1、szl型燃煤鍋爐蒸汽管網系統(tǒng)節(jié)能淺析王超群三角輪胎股份有限公司摘要：公司szl型燃煤鍋爐蒸汽管網存在能耗高、效率低的運行現狀。針對存在的突出 問題，從蒸汽產生、輸送、使用、冋收等環(huán)節(jié)分析浪費大、效率低的原因，并提 出節(jié)能舉措。對于關鍵影響因素進行了科學的數據驗證，為k一步節(jié)能項目的實 施提供了客觀依據。關鍵詞：能耗;蒸汽產生;輸送;使用;冋收;節(jié)能;作者簡介：王超群（1974-）,男，工程師，學士，從事橡膠設備技術與管理工 作，發(fā)表論文10篇。收稿日期：2017-03-14energy saving analysis of steam pipe network system for szl c

2、oal-fired boilerwang chaoquntriangle tire co. ltd.;abstract：this paper introduced szl coal-fired boiler steam pipe network operation status of high energy consumption and low efficiency and put forward energy-saving measures for the waste and low efficiency problems in many stages such as steam prod

3、uction, transmission, using, recycle ancl others， this paper has carried out scientific data verification for key influencing factors and provided objective basis for the implementation of energy conservation projects.keyword：energy consumption; steam production; transmission; using; recycle; energy

4、-saving;received： 2017-03-14我國輪胎企業(yè)作為能源消耗的重點單位，蒸汽管網系統(tǒng)的運行狀態(tài)普遍存在著 高能耗和低效率問題。三角（威海）平達輪胎復新有限公司作為蒸汽自產自用的 輪胎生產企業(yè)，蒸汽管網系統(tǒng)要做到優(yōu)質、高效運行，不僅要考慮到產汽鍋爐的 運行熱效率，而丑還包括蒸汽輸送、使用、回收系統(tǒng)的節(jié)能技術利用，其主要內 容:管網系統(tǒng)配置與保溫、蒸汽輸送管道系統(tǒng)、設備疏水技術、蒸汽使用設備、 冷凝水等余熱h收系統(tǒng)、用熱設備節(jié)能技術改造等。1蒸汽管網系統(tǒng)的組成根據公司蒸汽的流通環(huán)節(jié)，管網系統(tǒng)可分為以下幾部分：（1）蒸汽產生系統(tǒng):現有鍋爐3臺，分別為s z l 1 0-1.2 5

5、-aii10t鍋爐2臺;s z l 1 0-2. 5-aii 10t 鍋爐 1 臺。（2）蒸汽輸送系統(tǒng):3臺鍋爐產生的飽和蒸汽通過主管路輸送到較近蒸汽使用設 備，距離3050 m;到較遠使用設備500600 m。（3）蒸汽使用系統(tǒng):提供斜交工程胎除氧站、斜交工程胎硫化外溫蒸汽（包括1 臺套除氧器、14臺硫化罐、6臺硫化機，占蒸汽總用量30%以上）、勢帶/膠囊 蒸汽（包括在用60臺墊帶硫化機、16臺膠囊硫化機，占蒸汽總用量20%左右）、 內胎蒸汽（111臺在用內胎硫化機，占蒸汽總用量40%）,其余伍括密煉、輪胎 翻新等設備使用蒸汽。（4）冷凝水回收系統(tǒng):每臺硫化機配備疏水閥1臺，斜交工程胎冷凝水

6、回收裝置 （在建）、膠囊冷凝水回收系統(tǒng)、熱帶冷凝水回收系統(tǒng)、內胎冷凝水回收系統(tǒng)等。公司蒸汽系統(tǒng)管網平面圖見圖1所示。2蒸汽管網系統(tǒng)存在的主要問題公司蒸汽管網系統(tǒng)，整體存在能源效率低下等突出問題，主要有如下幾個方面：（1）蒸汽鍋爐的平均蒸發(fā)量偏低，平均熱效率達不到指標耍求。按照威海市能源 檢測中心于2013年8/1 12日對三角（威海）華達輪胎復新有限公司1#10 t燃煤鍋爐監(jiān)測的鍋爐熱工試驗報告中數據:鍋爐平均蒸發(fā)量8.35 t/h,排煙溫 度195.3°c,平均空氣系數2. 5 4,平均熱效率7 4. 4 6%,達不到燃煤工業(yè)鍋 爐節(jié)能檢測(gb/t153172009)有關熱效率彡

7、76%、空氣系數彡2.0、排煙溫 度170°c的合格指標。(2) 鍋爐供汽質量差。鍋爐沒有配套過熱器，鍋爐生產的飽和蒸汽在長距離輸送 過程中，到達主蒸汽管路末端攜帶大量水分，在內胎硫化過程中出現爆胎、膠囊 /墊帶硫化出現欠硫等質量事故。(3) 蒸汽管網系統(tǒng)熱能冋收率低。現階段每天產汽量在21ct250 t,冋收冷凝水 量3(t40t，熱能回收率15%左右，回收熱能非常低，有的直接排放，造成巨大 浪費。(4) 蒸汽管網系統(tǒng)的設計不符合規(guī)范。例如:輸送管道和用汽設備布局不合理、 管徑的選擇太大，蒸汽和冷凝水管道的保溫措施不力，用汽設備自動疏水閥選 型偏小、失修，排空氣閥、排污閥、過濾器設

8、置不合理等。閣1 szl燃煤鍋爐蒸汽管網系統(tǒng)平面閣下載原閣3蒸汽管網系統(tǒng)節(jié)能分析針對蒸汽管網系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)存在的問題，下面逐項進行論述。3.1蒸汽產生系統(tǒng)節(jié)能分析提高鍋爐的平均熱效率、降低排煙溫度和過量空氣系數，有以下兒個方面舉措。3.1.1鍋爐用煤(1) 重新制定鍋爐用煤標準，選配適用的燃煤性質，使煤的發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰 分、焦渣特性、顆粒度、濕度等形成量化指標，從燃煤引進源頭進行控制。(2) 公司逐臺對3臺鍋爐爐排進行檢修，使燃煤在爐排上分布均勻，充分燃燒， 提高鍋爐熱效率。3.1.2鍋爐運行管理(1) 提高鍋爐運行人員管理素質。加強部分鍋爐運行人員實際操作技能，包括對 鍋爐基礎知識、操作運

9、行知識、維護保養(yǎng)知識全面的了解和掌握。強化運行人員 的經驗性常識，如如何觀察火床、火焰燃燒狀況，如何判斷煤渣特性、燃盡程度, 如何識別過量空氣系數大小等等。(2) 根據鍋爐實際運行狀況，分析鍋爐存在的問題，定期合理安排鍋爐大、中、 小修，維修承伍人員做好h常鍋爐運行過程中的維護和保養(yǎng)。及時清理爐膛內各 部位受熱面的結焦;及時檢修爐體、煙道等部位漏風和串風;及時進行管道堵漏、 閥門更換等。3.1.3鍋爐本體的主要節(jié)能舉措(1) 對鍋爐本體進行自動化控制系統(tǒng)改造，主要包括:水位、汽溫、汽壓、燃料、 負壓控制等。通過對鍋爐運行實現自動控制，可使鍋爐降低燃煤消耗，熱效率達 到最佳。(2) 引風機、鼓風

10、機和給水泵等鍋爐輔機的選型必須與鍋爐實際運行狀況相匹 配。如風機出力不足導致鍋爐不完全燃燒，熱效率降低;風機選型過大，電耗增 加。因此，可以通過加裝變頻器，按照需求量自動調節(jié)水泵、風機轉速，從而有 效降低鍋爐電耗成木。公司于2016年底至2017年初，對3臺鍋爐進行除塵脫硫 脫硝改造，按照運行參數重新配置引風風機，并加裝變頻裝置，收到極佳改造 效果。(3) 過量空氣系數過大造成區(qū)域性空氣量不足或過剩，增加排煙熱損失。過量空 氣系數的控制主耍是鍋爐運行時對漏風和串風進行防范和治理，目前鍋爐運行 中鼓風、引風風門開度過大，也是導致風量過大，即空氣系數過高的主要原因， 要進行合理控制鼓風、引風風門開

11、度。(4) 公司鍋爐省煤器前端排煙溫度高達200°c以上，非常有必要對尾部煙道余 熱進行回收利用。公司計劃對右煤器進行改造，更換為不銹鋼列管式換熱器進行 余熱回收，降低排煙溫度、提高鍋爐上水溫度，從而提高鍋爐熱效率。3.2蒸汽輸送系統(tǒng)的節(jié)能分析公司蒸汽管網負責輸送鍋爐牛.產的低壓飽和蒸汽。針對輸送蒸汽含水量高的問題, 有幾個方面因素。主蒸汽管道管徑的選擇要進行科學計算，管徑選型太小，管蒸汽流速過快、阻 力大，長距離輸送到用汽設備，管道壓力達不到工藝技術要求;管徑選型太大， 管內蒸汽流速過慢，保溫不到位，散熱增加，大量蒸汽就直接轉變?yōu)槔淠斐砷L距離輸送管路末端大量帶水，疏水不暢造成

12、批量質量事故。根據動力管道設計手冊第5章管道水力設計中冇關章節(jié)，管徑計算按照公式 (5-31)進行主蒸汽管徑驗算：式中:q,工作狀態(tài)下的質量流量，t/h;w工作狀態(tài)下的流速，m/s;p 一一工作狀態(tài)下的密度，k g/m。按照公司冬季最大用汽量180 1;八1得(1=1 8 0/2 4=7.5 t/h。查常用流速表5-117，取w=30 m/s根據公司輸送1.2 mpa飽和蒸汽，查表，得 比容0.163 m/k g，從而得出p，將以上數值代入公式，得出d=120.0醐，使 用133 mmx4. 5 mm無縫鋼管較為合適。現場使用219 ninix6 nun無縫鋼管，選 擇管徑選型偏大，投資成倍增

13、加，蒸汽主管熱損失增加，形成大量冷凝水無法 及吋排出管網，嚴重影響硫化產品質量。后期管路更換要考慮此項改造內容。蒸汽管網的保溫措施必不可少，施工屮常用的保溫材料有巖棉、玻璃棉和新型無 機復合材料等，保溫材料厚度耍按照熱力計算標準來確定相關參數。保溫措施是 否得當是由保溫層的施工效果直接決定的，對于公司室外架空主蒸汽管道的保 溫，尤其要注意防水和防腐，保溫外層銹蝕、脫落，雨水就會滲透到保溫層內， 造成保溫材料粉化，保溫效果將嚴重降低。公司飽和蒸汽長距離輸送過程屮，由于管道的輻射散熱，蒸汽遇冷會凝結成水； 蒸汽管道阻力損失，蒸汽的壓力會降低。同時，蒸汽管道含有少量不凝氣體。為 及時排除管道內的冷凝

14、水和不凝氣體，應設罝自動疏水閥。根據現場施工經驗， 管道每隔5(tloo ni,在低點處和末端設積液管并疏水。3.3蒸汽使用系統(tǒng)的節(jié)能分析公司主要用汽設備都是各種各樣的輪胎及膠囊、墊帶、a胎硫化模具，在這些模 腔中若積存過多的凝結水，會減少加熱面積，使上、下模加熱不均勻，出現硫化 產品欠硫等質量事故，因此在用汽設備上必須及時疏水。針對蒸汽管網疏水閥選 型、安裝等問題，論述如下。疏水閥選擇主要依據有:凝結水量、蒸汽溫度、壓力、安裝位置等。蒸汽疏水閥 按工作原理可分為三大類:熱靜力式疏水閥、熱動力式疏水閥和機械式疏水閥。 其中倒w桶式、浮球式疏水閥屬于機械式，可在飽和蒸汽溫度下持續(xù)排放冷凝水, 特

15、別適用于傳熱率高、要求快速加熱的場合。公司3臺鍋爐產生的飽和蒸汽到達主蒸汽管路末端輸送距離過長，攜帶大量水 分。由于疏水閥選型不當，造成疏水閥排水不暢，管路、模腔積水造成爆胎事故 時常發(fā)生。&由浮球式機械型疏水閥排除空氣能力強、排水能力大，適用于蒸汽 用量大的硫化模具的疏水，筆者就實際工作中碰到的自由浮球式疏水閥選用問 題作一些分析。3.3.1疏水閥的冷凝水排量下面就蒸汽加熱模具開始和正常硫化過程中產生的冷凝水量進行分析，選用修 正系數k,然后根據蒸汽疏水閥的排水量，選型合適疏水閥。（1）硫化運行吋產生的凝結水量式中：q凝結水量，kg/h;qo一一光管產生的凝結水量，kg/h;l疏水點

16、之間的距離，m;z一一保溫效率，。蒸汽對模具加熱完成后，硫化胎產品的過程屮，硫化模具前、后端使用各使用 1根lommxl 500 mm金屬軟管，管線、模具散熱產生的凝結水量較少，不能 作為選用疏水閥的依據，暫不計算。（2）蒸汽加熱模具運行吋產生的冷凝水量式中：q凝結水量，kg/h;v被加熱設備的體積，m;r被加熱設備的密度，k g/m;c一一液體的比熱，k j/k g. °cat液體的溫升，r;h一一蒸汽潛熱，k j/k g;t加熱時間，h。0.9 m p a蒸汽（對應溫度1 8 0°c）對模具、預裝硫化內胎（常規(guī)格重量410 kg不等）進行加熱，此時產生的冷凝水量較大。按

17、照常規(guī)格12.00-r20內胎為 例進行粗略估算，選取疏水閥:取模具、預裝內胎總質量vxr=l 000 kg，水比 熱4. 19 k j/kg. °c,水溫升180-20=160°c （取水溫原來20°c），蒸汽潛熱2 015kj/kg,對模具加熱0.5 h,可滿足時間、溫度、壓力達到正常硫化條件。將以 上數值代入公式，得出疏水閥凝結水量q為667 kg/h,取修正系數k值為1.5, 按照排水量1 000 k j/kg選擇dn25自由浮球式疏水閥。現場使用dnl5倒吊桶 式疏水閥造成疏水不暢，模腔內、內胎里積水，出模時內胎里水蒸汽膨脹造成爆 胎事故的發(fā)生。經現場驗

18、證，選取安裝dn25自由浮球式疏水閥，前端加裝dn25 過濾器。同時，每副模更換2根c>25mmx 1 500 mm金屬軟管，在模具加熱、疏 水量最大時，疏水閥工作正常，排水順暢，模腔內沒有積水，硫化產品質量穩(wěn) 定。后期選型正確的疏水閥逐步增加投入使用屮。3. 3.2疏水閥設置和管道設計疏水閥的設置在飽和蒸汽管的末端或最低點或長距離輸送的蒸汽管的中途。主管 道疏水改造，如圖2和圖3。3.4冷凝水回收系統(tǒng)的節(jié)能分析蒸汽經用熱設備換熱后，由于熱能被吸收形成冷凝水，在排放吋過程中，壓力 得以釋放，但其溫度高于對應壓力的飽和溫度，就會出現閃蒸汽。閃蒸汽熱能要 充分利用，可節(jié)省鍋爐的蒸汽供應。公司內胎車間有持續(xù)的冷凝水，且壓力較高， 大量閃蒸汽可就地利用。根據現場勘查，初步估算每天閃蒸量2030 t,通主管 道末端疏水改造，如圖4。過使用列管式換熱器回收，按回收冷凝水溫度90°c， 每天冋收冷凝水25 t，1年350天計算，效益分析如下：圖2原主蒸汽管路dn200疏水下載原圖圖3改造主蒸汽管路dn200疏水 下載原圖圖4主蒸汽管路dn200末端疏水下載原圖lk g水升高1°c所需的熱量為1x1x4. 18=4. 18 k j, 1年中所需的總熱量為 25