概述
天然氣資源最為緊缺:我國天然氣工業尚處於起步階段,無論是勘探開發,還是消費量及消費結構都與世界水平有較大差距,目前我國的天然氣資源量占世界總資源量的2%,居世界第10位,探明儲量占世界天然氣總探明量的0.9%,居世界第20位;1999年世界天然氣總產量為23296億立方米,我國僅為252億立方米,居第17位,是占世界總產量的1%稍多一點。我國天然氣在一次能源消費結構中的比重僅為2%左右,預計到2010年也不過6%,而世界平均水平已達23.5%。在資源量、消費結構中的比重和在世界上的位次,電力和石油都比天然氣要好得多,電力可以由化石能源和可再生能源轉換得來,電力產量在世界上居第2位;石油資源比天然氣好,石油產量在世界上居第5位。
隨著我國西氣東輸工程,天然氣作為潔淨燃料在我國正得到大力開發和逐步推廣套用,城市能源結構發生了很大的變化。由於能源結構的變化和我國經濟高速發展帶來的能源供應日趨緊張的形勢,如何進一步合理利用能源、節約能源,已引起全社會的關注和重視,也為從事能源利用領域的科技人員提出了更新更高的要求。節約能源是一項基本國策,隨著能源供應的緊張和國家對節能的重視,隨著全國各地煤改氣的實施,燃氣鍋爐房節能問題日益突出,已顯得尤為重要。
如何更好地發揮天燃氣在國民經濟中的作用, 是值得人們去探討的。這裡將從天燃氣的現狀和趨勢出發, 分析各種利用途徑的效益, 探索其合理利用的模式, 以其指導未來的發展。
技術原理
根據燃氣鍋爐房節能潛力分析,採取降低排煙熱損失、提高運行控制水平、提高凝結水回收率節能潛力較大,最值得關注和重視。降低鍋爐排污熱損失、降低熱水鍋爐系統補水率和耗電量有一定的節能潛力,值得關注和引起一定的重視。
以北京市為例,2005年,區域燃氣鍋爐房供熱建築面積接近1.7億平方米,採暖季燃氣鍋爐房用氣量約為20億立方米,若節能10%,可減少燃氣耗量2億立方米;節能20%,可減少燃氣耗量4億立方米。可見燃氣鍋爐房節能潛力較大,節能效益相當可觀。
根據以上分析,燃氣鍋爐房應採取合理的節能措施,有效地提高節能水平。具有節能潛力的因素中,凝結水回收率、熱水鍋爐系統補水率實際上與外網和熱用戶有關,應通過外網和熱用戶解決。
方法及措施
一、降低排煙熱損失措施分析
排煙熱損失主要受排煙溫度和過量空氣係數α的影響,其中過量空氣係數α過大,會造成煙氣量增加,帶走更多的熱量,所以應在保證鍋爐燃燒效率的前提下儘可能地降低過量空氣係數,可通過合理地配置燃燒器、嚴格的運行調試,使其與鍋爐本體的結構特點,燃料的種類和特性相匹配,以確保火焰在爐膽中充滿,使燃料充分燃燒。選擇具有比例調節功能的燃燒器,能夠隨著供熱負荷的變化自動調節燃氣的供應及空氣的配比,使燃氣鍋爐在負荷變化範圍內,始終保持在較高的燃燒效率的同時,保證合理的過量空氣系統,降低排煙熱損失提高鍋爐熱效率。
由於排煙熱損失中,水蒸氣所攜帶的熱損失占排煙熱損失的55%~75%,如果將排煙溫度降到煙氣冷凝溫度以下,通過回收利用水蒸氣潛熱,可以很有效地降低排煙熱損失,提高鍋爐熱效率。為此,需採取低溫吸熱裝置並達到冷凝效果進行熱量回收。低溫吸熱裝置從結構上可分為整體式和分離式兩種。整體式即為一般所說的冷凝式鍋爐,分離式就是在常規鍋爐外的煙道中加裝餘熱回收裝置。
二、冷凝式鍋爐
冷凝式鍋爐是指能夠從鍋爐排放的煙氣中吸收水蒸氣所含的汽化潛熱的鍋爐。常規鍋爐將煙氣中大部分顯熱傳遞給水或蒸汽,而冷凝式鍋爐不僅將更大一部分顯熱傳遞給水或蒸汽,而且還吸收了部分煙氣中的水蒸氣冷凝後釋放的汽化潛熱。
冷凝式鍋爐在設計思想上與傳統鍋爐有很大的不同。冷凝式鍋爐必須具有冷凝式熱交換受熱面,採用高性能的外殼保溫和密封材料。用低溫水將鍋爐的排煙溫度降到煙氣冷凝溫度以下,使煙氣中呈過熱狀態的水蒸氣凝結成水,放出汽化潛熱,把這一部分的熱量回收仍利用於鍋爐。按照燃料低位發位量為基準計算,整體效率可比傳統的鍋殼鍋爐高出10%~17%。排煙溫度可降至50℃~70℃。冷凝式鍋爐不僅節省能源,而且在冷凝煙氣中的水蒸氣的同時,可以除去煙氣中的有害物質,又可回收可觀的水量,具有節能、節水、環保等特點。冷凝式鍋爐在國外套用已相當廣泛。
三、常規鍋爐加裝餘熱回收裝置
分離式煙氣餘熱回收裝置一般可分為直接接觸換熱器和間接換熱器。
直接接觸換熱器採用水噴淋的方式與煙氣直接接觸進行熱質交換。此方式熱能回收率高,同時吸收了大量煙氣中的有害物質,但是,此方式回收的水質為酸性,使用受到限制,餘熱回收產生的熱水在一般民用採暖鍋爐房內難於利用,因此採暖鍋爐房一般不採用此種方式。
間接換熱器又稱為煙氣冷凝熱能回收裝置。因燃氣鍋爐的煙氣中水蒸氣含量多,煙氣中的水蒸氣在冷凝過程中放出大量汽化潛熱,使得燃氣鍋爐所採用的冷凝式餘熱回收器效果比傳統的燃煤鍋爐所採用省煤器效率要高,在常規鍋爐煙道上加裝煙氣餘熱回收換熱器,可提高鍋爐的熱效率,減少能源的浪費,同時也可降低用戶的運行成本。
意義
燃氣熱水鍋爐天然氣消耗解決方法、天然氣的主要成分是甲烷,含量為98%,燃燒後產生二氧化碳和水蒸氣,其具有發熱量高的優點(高位發熱量:38716kj/m3,低位發熱量:38716kj/m3),作為一種清潔的能源,正在被廣泛使用。如何節約使用天然氣是擺在使用者面前的一個重要問題,因此,本文通過技術人員的認真分析、摸索,找到了一些節約措施,並取得了一定的成效。
1. 天然氣非正常消耗有以下幾個因素
1.1 系統流量調節方法在供熱運行過程中,運行1#、2#鍋爐(在12月、1月、2月),單台鍋爐流量為500m3/h,已超過額定流量(410m3/h),為此將未運行的3#爐進出口閥門打開10%以分擔多餘流量,確保運行流量在額定範圍內。由於3#爐的進出口閥打開,增加了循環水的散熱損失,同時也增加了耗氣量。在10月、11月、3月4月也同樣存在類似情況。
1.2 氧量櫃使用方法的不正確。氧量櫃的作用是調節天然氣與空氣的配比達到最佳狀態即空氣過剩係數在1.03-1.12左右,使燃燒工況也達到最佳狀態,起到節約天然氣的作用。如果間斷使用或氧量櫃探頭損壞,會使其失去調節作用,燃燒器控制系統會自動將過剩空氣係數增加到1.07-1.16,與之相對應的煙氣含氧量會自動增加,在相同的檔位下,風量會增加,會降低爐膛溫度,從而增加耗氣量。
1.3 天然氣管線的泄漏我車間採用的是鼓風式燃燒器,在高負荷狀態下設備震動較大,尤其是點火裝置及與燃燒器相連的部分燃氣管線的零件易鬆動,引起天然氣輕微泄漏。
1.4 在實際供熱過程中沒有根據燃氣鍋爐的特點與外界氣溫變化的特點結合實際平衡供熱燃氣鍋爐特點:熱效率較高都在90%以上,升溫、降溫較快(升降溫均為自動控制),並且受燃料及其它因素的影響較小。外界氣溫變化特點:外界氣溫變化是有規律的:一天的氣溫是在不斷變化的,白天氣溫變化較大而夜晚氣溫變化不太明顯;不同的季節氣溫變化也不同,在保溫期春秋(012月、11月、3月、4月)兩季的氣溫變化較大,溫差也較大,冬季(12月、1月、2月)氣溫變化小,溫差也較小。從上面的分析可看出如果我們利用外界氣溫的變化規律,調節燃燒會節約大量天然氣(在相同的狀態下,供水溫度上升1℃會消耗天然氣2460方/天)。
2. 解決辦法
2.1 合理使用系統流量調節方法在運行過程中我們可以通過調節循環泵出口閥開度的方法來控制流量以確保鍋爐運行流量在額定範圍內。為此,可以將以前用來分擔流量的未運行鍋爐進、出口閥全部關閉,以達到節約天然氣的效果。經過實踐,天然氣得到了有效的節約。
2.2 將損壞的氧量櫃探頭更換,並按照規定將探頭加熱1小時後(即加熱到730℃,防止煙道冷凝水損壞探頭)放入煙道,始終保持氧量櫃處於工作狀態。在氧量櫃的調節作用中,氧量櫃探頭測的含氧量起最主要的作用,氧量櫃探頭的作用是測量煙氣中的含氧量,如果含氧量高,燃燒控制系統會自動增大氣量或減小風量,如含氧量低,燃燒控制系統會自動減小氣量或增大風量,始終將煙氣含氧量控制在1.03-1.12。
氧量櫃使用時應注意:
(1) 從煙道中取出。
(2) 暫時停爐的情況下,不用給氧量櫃斷電。使探頭一直處於通電狀態,這樣探頭表面就不會有冷凝水產生。通過運行發現在相同的狀況下氧量櫃的投入確實起到了節約天然氣的作用。
2.3 減少天然氣的泄漏
2.3.1 加強對天然氣的測漏工作,要求運行班每1小時對天然氣管線測漏,發現一處,解決一處,使天燃氣管線的泄漏率始終保持在“0”,同時也杜絕了燃氣管線嚴重泄漏。2.3.2由於燃燒器震動引起點火裝置及燃氣管線(靠燃燒器處)零部件的鬆動,容易引起天然氣泄漏,為此要求當班人員加強巡迴檢查,同時加強燃燒器的維護保養工作,確保無一泄漏點。
2.4 根據大氣溫度及時調整燃燒。燃氣鍋爐具有升降溫較快的特點,我們可以根據當天的氣溫特點合理的調配燃燒。如當天的室外溫度最高與最低溫度的差值較小,可以根據配溫標準調整燃燒。如果當天的室外溫差較大,在6℃左右,可劃分時段配溫,將一天溫度劃分為三段,上午:10:00-下午20:00外界氣溫變化較大,可根據當時的室外溫度與當天最高溫度之和除以2後的溫度進行供熱,每小時測量一次;下午20:00-第二天10:00外界氣溫變化不大,可以按配溫標準供熱。方案實施後,未接到用戶不熱的投訴,室內溫度都達標。