【正文】 realize Key words: Energy crisis Heating Energy saving 畢業(yè)論文 Economic benefits 引 言 鍋爐是供熱之源。鍋爐及鍋爐房設(shè)備的任務(wù)，在于安全可靠、經(jīng)濟(jì)有效地把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為 熱能，進(jìn)而將熱能傳遞給水，以生產(chǎn)熱水和蒸汽。 蒸汽，不僅用作將熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的工質(zhì)產(chǎn)生動(dòng)力，用于發(fā)電；蒸汽（或熱水）也用作再熱體，為工業(yè)生產(chǎn)、采暖通風(fēng)空調(diào)等方面提供所需的熱量。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制在現(xiàn)代工業(yè)中起著主要的作用，目前已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其他建設(shè)方面。生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化是保持生產(chǎn)穩(wěn)定、降低成本、改善勞動(dòng)成本、促進(jìn)文明生產(chǎn)、保證生產(chǎn)安全和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要手段，是20 世紀(jì)科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步的特征，是工業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一。 現(xiàn)在的供熱方式主要有四種：城市熱網(wǎng)供熱、區(qū)域鍋爐房供熱（含燃煤、燃?xì)?、燃油、電鍋爐）、清潔能源分戶自采暖（天然氣壁掛爐、電采暖）和小火爐取暖。其中主要供暖方式是燃煤、熱力和燃?xì)夤┡?。為保證和改善大氣環(huán)境質(zhì)量，大力推廣和使用了清潔能源，全國(guó)正在將燃煤鍋爐改為燃?xì)忮仩t。天津市燃煤鍋爐供熱至少已有幾十年歷史，而燃?xì)忮仩t供熱自 1997 年天然氣進(jìn)津才開(kāi)始啟動(dòng)，實(shí)際運(yùn)行只有幾年的歷史，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行等方面皆缺乏經(jīng)驗(yàn)，問(wèn)題較多。天然氣是十分可貴的能源，尤其去年出現(xiàn)天然氣緊張，因此，如何實(shí)現(xiàn)燃?xì)忮仩t供熱的節(jié)能，就成為人們十分關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。 能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，關(guān)系著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。 到 2020 年，國(guó)家要求國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值比 20xx 年翻兩番，但能源消耗只能翻一番。這就需要我們依靠科技進(jìn)步、通過(guò)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和采取節(jié)能措施等手段來(lái)提高能源利用率，切實(shí)貫徹《節(jié)約能源法》確定的“堅(jiān)持開(kāi)發(fā)和節(jié)約并舉，把節(jié)約放在首位”的方針。對(duì)于量大面廣的供熱鍋爐，如何改進(jìn)燃燒技術(shù)，挖掘潛力提高它們的熱效率以節(jié)約燃料，有著十分重要的實(shí)際意義。同時(shí)，面對(duì)我國(guó)環(huán)境保護(hù)的巨大壓力，如何積極主動(dòng)地變終端（煙氣）治理為源頭（燃料）治理，大力推廣和使用優(yōu)質(zhì)低硫煤、洗選煤、型煤，病采用清潔燃燒技術(shù)和燃煤污染控制技術(shù)，包括脫硫、脫氮工 藝或低氮燃燒，以保護(hù)環(huán)境，提高大氣環(huán)境質(zhì)量，也是我們義不容辭承擔(dān)的責(zé)任。 要想做到燃?xì)夤徨仩t系統(tǒng)的節(jié)能，需要從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)行的全方面入手。本文下面介紹的這套節(jié)能系統(tǒng)不僅可以在保證供暖質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低燃?xì)赓M(fèi)用，延長(zhǎng)鍋爐使用壽命，保證燃?xì)忮仩t安全穩(wěn)定的運(yùn)行，提高設(shè)備管理水平，還可以解決燃?xì)夂牧扛?、鍋爐冷凝水多。 第一章 、鍋爐房系統(tǒng)簡(jiǎn)介 鍋爐，顧名思義其最根本的組成是汽鍋和爐子兩大部分。燃料在爐子里燃燒，將它的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，高溫的燃料產(chǎn)物 —— 煙氣，則通過(guò)汽鍋受熱面把熱量傳遞給汽鍋中溫 度較低的水，水被加熱或進(jìn)而沸騰汽化，產(chǎn)生蒸汽。鍋爐房設(shè)備 畢業(yè)論文 是保證鍋爐源源不斷地生產(chǎn)蒸汽或熱水而設(shè)置的，諸如輸煤運(yùn)渣機(jī)械、送引風(fēng)機(jī)、水泵和量測(cè)控制儀表等不可缺少的輔助裝置和設(shè)備。借此鍋爐房成為供熱之源，安全可靠、經(jīng)濟(jì)有效地為用戶提供熱量。 （圖 11 SHL 型鍋爐） 汽鍋的基本構(gòu)造包括筒、管束、水冷壁、集箱以及下降管等組成，它是一個(gè)封閉的汽水系統(tǒng)。爐子包括煤斗、爐排、爐膛、除渣板、送風(fēng)裝置等組成，是燃料設(shè)備。 此外，為了保證鍋爐的正常工作和安全，蒸汽鍋爐還必須裝設(shè)安全閥、水位表、高低水位警報(bào)器、壓力表、主汽 閥、排污閥、止回閥等；還有為了消除受熱面上的積灰以利于傳熱的吹灰器，以提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。 第二章 、鍋爐房系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用分析和實(shí)例 21 鍋爐的分類 鍋爐分為：蒸汽鍋爐、熱水鍋爐以及廢熱鍋爐。 2鍋爐系統(tǒng)的應(yīng)用 鍋爐的控制系統(tǒng) 首先除氧水通過(guò)給水泵進(jìn)入給水調(diào)節(jié)閥，通過(guò)給水調(diào)節(jié)閥進(jìn)入省煤器，冷2 畢業(yè)論文 水在經(jīng)過(guò)省煤器的過(guò)程中被由爐膛排出的煙氣預(yù)熱，變成溫水進(jìn)入氣包，在氣包內(nèi)加熱至沸騰產(chǎn)生蒸汽，為了保證有最大的蒸發(fā)面因此水位要保持在鍋 爐上氣包的中線位置，蒸汽通過(guò)主蒸汽閥輸出?？諝饨?jīng)過(guò)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入空氣預(yù)熱器，在經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器的過(guò)程中被由爐膛排出的煙氣預(yù)熱，變成熱空氣進(jìn)入爐膛。燃料進(jìn)入爐膛前被點(diǎn)燃，在燃燒過(guò)程中發(fā)出熱量加熱氣包中的水，同時(shí)產(chǎn)生煙氣。在引風(fēng)機(jī)的抽吸作用下經(jīng)過(guò)省煤器和空氣預(yù)熱器，把預(yù)熱傳導(dǎo)給進(jìn)入鍋爐的水和空氣。通過(guò)這種方式使用鍋爐的熱能得到節(jié)約。降溫后的煙氣經(jīng)過(guò)除塵器除塵，去硫等一系列凈化工藝通過(guò)煙囪排出。 鍋爐控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、一次儀表、控制系統(tǒng)、上位機(jī)、手動(dòng)切換操作、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及閥、電機(jī)等部分組成，一 次儀表將鍋爐的溫度、壓力、流量、氧量、轉(zhuǎn)速等量轉(zhuǎn)換成電壓、電流等送入計(jì)算機(jī)?？刂葡到y(tǒng)包括手動(dòng)和自動(dòng)操作部分，手動(dòng)控制時(shí)由操作人員手動(dòng)控制，用操作器控制變頻器、滑差電機(jī)及閥等，自動(dòng)控制時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)出控制信號(hào)經(jīng)執(zhí)行部分進(jìn)行自動(dòng)操作。計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)、報(bào)警、控制以保證鍋爐正常、可靠的運(yùn)行，除此以外為了保證鍋爐運(yùn)行的安全，在進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)定時(shí)，對(duì)鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重要參數(shù)應(yīng)設(shè)置常規(guī)儀表及警報(bào)裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重報(bào)警裝置，以免鍋爐發(fā)生重大事故。 鍋爐的燃燒系統(tǒng) 燃燒控制系統(tǒng)在外接負(fù)荷需求改變后立即改變鍋爐的燃料量，維持燃燒過(guò)程的能量平衡。然而，主蒸汽壓力對(duì)燃料量的影響呈現(xiàn)交大的遲延和慣性，特別是采用直吹式制粉系統(tǒng)的燃燒過(guò)程，如何迅速改變?nèi)紵手陵P(guān)重要。 燃燒控制系統(tǒng)應(yīng)能迅速發(fā)現(xiàn)并消除燃料量的自發(fā)擾動(dòng)，維持主氣壓力穩(wěn)定。 當(dāng)外界負(fù)荷需要改變時(shí)，鍋爐的送風(fēng)量和引鳳良應(yīng)與燃料量協(xié)調(diào)動(dòng)作，使鍋爐燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)及爐膛壓力參數(shù)保持平衡，即鍋爐燃燒工況的穩(wěn)定。 對(duì)于單元制運(yùn)行的鍋爐允許主氣壓力在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，特別是滑壓運(yùn)行時(shí)氣壓變動(dòng)范圍更大。所以，系統(tǒng)中有關(guān)參數(shù)應(yīng)加以溫度和壓 力的修正，以提高參數(shù)測(cè)量的精確性。例如圖 21，為給煤機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為反饋信號(hào)的燃燒控制系統(tǒng)。 畢業(yè)論文 圖 21 鍋爐的水汽系統(tǒng) 鍋爐水處理系統(tǒng)的特點(diǎn)： 高溫高溫使許多原本較慢的反應(yīng)變得相當(dāng)快，如溶解氧對(duì)鐵的腐蝕，在常溫下較慢，而在蒸汽鍋爐內(nèi)卻相當(dāng)快，往往在補(bǔ)給水入口處就與鐵反應(yīng)，對(duì)這附近的煙管等處造成氧腐蝕，而其它部位則幾乎沒(méi)有。同時(shí)高溫也要求鍋爐本體得經(jīng)受住熱脹冷縮的考驗(yàn)，必須保證熱量及時(shí)被水吸收，如果水垢過(guò)厚，不但造成能源浪費(fèi)，而且會(huì)由于水側(cè)、火側(cè)的溫差過(guò)高，熱脹冷縮的程度相差太大，使某些部 位扭曲變形，甚至發(fā)生爆炸。高溫也使碳酸氫鹽的分解速度急劇加快，使碳酸鹽垢的形成速度大大快于常溫。 高壓高壓給鍋爐爆炸帶來(lái)隱患，特別是當(dāng)鍋爐局部腐蝕嚴(yán)重時(shí)，由于受壓不均勻，極易發(fā)生爆炸。 快速濃縮由于蒸汽是相對(duì)較純凈的 H2O 組份，因此隨著蒸汽不斷蒸發(fā)，水中的雜質(zhì)濃度成倍增加，使原本溶解度較大或水中含量較低的鹽，如硫酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽，都會(huì)因濃度的不斷升高而形成水垢，這一現(xiàn)象特別易發(fā)生在劇烈蒸發(fā)的部位。 鍋爐汽水系統(tǒng)主要在于水質(zhì)問(wèn)題，如果水質(zhì)不好，對(duì)鍋爐會(huì)造成很大的危害，例如： 1） 結(jié)垢 2） 腐蝕 ① 金 屬構(gòu)件破損鍋爐的省煤器、水冷壁、對(duì)流管束及鍋筒等構(gòu)件會(huì)因水質(zhì)不良而引起腐蝕。結(jié)果這些金屬構(gòu)件變薄和凹陷，甚至穿孔。更為嚴(yán)重的腐蝕會(huì)使金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞。被腐蝕的金屬?gòu)?qiáng)度顯著降低。因此嚴(yán)重影響鍋爐安全運(yùn)行，縮短鍋爐使用年限，造成經(jīng)濟(jì)上的損失。 ② 增加鍋水中的結(jié)垢成份金屬的腐蝕產(chǎn)物（主要是鐵的氧化物），被鍋水帶到鍋爐受熱面后，容易與其它雜質(zhì)生成水垢。當(dāng)水垢含鐵時(shí)，傳熱效果更差。例如，含 8％鐵并混有二氧化硅的 1mm 厚的水垢所造成的熱損失，相當(dāng)于 4mm 厚的其他成份的水垢。 ③ 產(chǎn)生垢下腐蝕含有高價(jià)鐵的水垢，容易引起 與水垢接觸的金屬鐵的腐蝕。鐵的腐蝕產(chǎn)物又容易重新結(jié)成水垢。這是一種惡性循環(huán)，它會(huì)導(dǎo)致鍋爐構(gòu)件迅速損壞。尤其對(duì)燃油鍋爐，金屬腐蝕產(chǎn)物的危害更大。 3） 汽水共騰 在鍋筒的水、汽界面上，若蒸汽和水不能迅速分離，在鍋水沸騰蒸發(fā)過(guò)程中，液面就會(huì)產(chǎn)生泡沫，泡沫薄膜破裂后分離出很多的水滴，這些含鹽很高的水滴不斷被蒸汽帶走，嚴(yán)重時(shí)，蒸汽攜同泡沫一同進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)，這種現(xiàn)象稱為汽水共騰。這是由于鍋水中含有過(guò)多的氯化鈉、磷酸鈉、油脂和硅化物時(shí)，或者鍋水中的有機(jī)物與堿作用發(fā)生皂化時(shí)而引起的，鍋爐汽水共騰會(huì)發(fā)生以下危害： ⑴ 蒸汽受到 嚴(yán)重污染 ⑵ 過(guò)熱器管和蒸汽流通管道內(nèi)出現(xiàn)積鹽，嚴(yán)重時(shí)能將管道堵塞 3 畢業(yè)論文 ⑶ 使過(guò)熱蒸汽的溫度下降 ⑷ 水面計(jì)內(nèi)充有氣泡，造成液面分辨不清 ⑸ 在蒸汽流通系統(tǒng)中產(chǎn)生水錘作用，容易造成蒸汽管路連接部位損壞 ⑹ 容易引起蒸汽閥門(mén)、管路彎頭及熱交換器內(nèi)的腐蝕。 鍋 爐的風(fēng)煙系統(tǒng) 鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)是鍋爐重要的輔助系統(tǒng)。它的作用是連續(xù)不斷的給鍋爐燃燒提供空氣，并按燃燒的要求分配風(fēng)量，同時(shí)使燃燒生成的含塵煙氣流經(jīng)各受熱面和煙氣凈化裝置后，最終由煙囪及時(shí)的排至大氣。 鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)按平衡通風(fēng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的平衡點(diǎn)發(fā)生在爐膛中，因此，所有 燃燒空氣側(cè)的系統(tǒng)部件設(shè)計(jì)正壓運(yùn)行，煙氣側(cè)所有部件設(shè)計(jì)負(fù)壓運(yùn)行。平衡通風(fēng)方式使?fàn)t膛和風(fēng)道的漏風(fēng)量不會(huì)太大，保證了鍋爐較高的經(jīng)濟(jì)性，能防止?fàn)t內(nèi)高溫?zé)煔馔饷?，?duì)運(yùn)行人員的安全和鍋爐房的環(huán)境均有一定的好處。 二次風(fēng)系統(tǒng)供給燃燒所需的空氣，設(shè)有 2 臺(tái) 50%容量的動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)，在風(fēng)機(jī)出口擋板后設(shè)有聯(lián)絡(luò)風(fēng)管以平衡送風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓。在送風(fēng)機(jī)的入口風(fēng)道上設(shè)有熱風(fēng)再循環(huán)裝置，當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，可以投入熱風(fēng)再循環(huán)，以提高進(jìn)入空氣預(yù)熱器的空氣溫度，防止空氣預(yù)熱器冷端積灰和腐蝕。 煙氣系統(tǒng)是將爐膛中的煙氣抽出，經(jīng)尾部受熱面、空預(yù) 器、除塵器和煙囪排向大氣。在除塵器后設(shè)有 2 臺(tái) 50%容量的靜葉可調(diào)的軸流式引風(fēng)機(jī)。為使除塵器前后的煙氣壓力平衡，使進(jìn)入除塵器的煙氣分配均勻，在兩臺(tái)除塵器進(jìn)口煙道處設(shè)有聯(lián)絡(luò)管。為防止煙氣倒流入引風(fēng)機(jī)，在引風(fēng)機(jī)出口處裝有嚴(yán)密的煙氣擋板。 風(fēng)煙系統(tǒng)的設(shè)備和裝置組成， 其運(yùn)行參數(shù)也就