低氮冷凝余热回收蒸汽锅炉系统经济效益优化举措与分析.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 23 日 作者简介:魏麒(1994),男,汉族,天津人,本科,工程师,主要从事设施设备技术支持及半导体厂务管理。-191-低氮冷凝余热回收蒸汽锅炉系统经济效益优化举措与分析 魏 麒 中国电子科技集团公司第四十六研究所能力建设与条件保障处,天津 300000 摘要:摘要:本着节能降耗优化经济效益,降低氮氧化物排放的原则,本研究所蒸汽供给设备选型为低氮冷凝余热回收蒸汽锅炉;本文通过基于半导体工厂锅炉设备原有节能方式的阐述并结合蒸汽系统冷凝排放的再利用、合理配置燃烧器、排污调整等举措进行探讨分析来综合体现系统经济效益的浮动,同时重点对保
2、证节能举措下的锅炉水质如何达标及系统潜在隐患加以论述。综合结论证明:在锅炉烟气潜热回收的基础之上再加以达标凝结水回收的综合工况,系统节能效果显著,该举措有对提升行业所处社会效益、能源改善有重大意义。关键词:关键词:余热回收;水质;经济分析;节能效益;燃烧配比 中图分类号:中图分类号:TK22 0 引言 半导体工厂生产车间除了对于工艺生产设备的工艺水平有严格的要求之外,对于无尘室的各项指标包括温湿度、洁净度、气流形式、静电磁场等环境参数也都具有对应的标准,在多项标准之中,温湿度的保障也是最基本且最重要的环节之一。由此引出保障温湿度的方式为通过洁净组合式空调机组进行空气品质的调控供给使用,而调控的
3、办法为机组对空气温度、湿度的升降,参与升温与加湿的介质为蒸汽,因此保障生产活动稳定就需要长期不间断的提供稳定的蒸汽,蒸汽锅炉的运行就需要长期进行;此工况下,锅炉能源的消耗量较为可观,长期对于能耗的监测与有效的降低是一项比较重要的动力运维生产活动。1 现实节能的举措 1.1 烟气冷凝余热回收 一般来说,不存在热效率 100%以上的锅炉,但如果将烟气中的水蒸气凝结潜热进行换热利用,且在排烟温度降至足够低时,锅炉的热效率便会提高至 100%以上,此时锅炉的热效率用燃料的高位发热值进行计算,在此至阐述产品自节能功能的分析不做详细计算。但是如果按照燃料的低位发热量来计算锅炉的热效率则无论如何都是不可能达
4、到 100%以上的。锅炉尾部装有双节能装置,一级为翅片管式承压节能器,二级为常压冷凝器。并且适配了 FGR 回燃系统,确保燃烧机充分燃烧低氮排放。烟气中显热与潜热回收时理论效率:排烟温度 260时锅炉效率:89.5%;一级凝结潜热回收时提高的效率:5.5%;二级凝结潜热回收时提高的效率:7.5%;冷凝锅炉的理论热效率:102.5%。1.2 科学合理配比燃烧器 天然气空气比重较低,与之混合后易燃,一般在空气与燃气配比较低的情况下便可充分的燃烧,锅炉特检节能机构规定处于正压条件下的燃气锅炉在排烟处的空气过剩量系数要在 1.15 以下。与燃烧介质为煤的锅炉相比,系数较小。由此可见,如果此时系数过大,
5、空气含量过多,锅炉本身的排烟量也会与之上升,排除的热量也会出现浪费的情况。由此证明,合理控制锅炉燃烧过后排烟气体内的含氧量以及过氧量的系数尤为重要,对与保障燃烧的完全与合理性来说,尤为重要。燃气蒸汽锅炉排烟处的氧含量控制在 2%3%为宜,过量的空气控制在 14%为宜,此时燃气燃烧较为充分,热量损失小1。在调整燃烧器的空燃配比时需要结合炉膛内燃烧火焰与实时监测排烟氧含量进行2。炉内正常燃烧的情况下,火焰颜色趋于蓝;鼓风机送风量较大的情况下,火焰颜色趋于白蓝;鼓风机送风量较小的情况下,火焰颜色趋于红。参考上述现象可以通过观察孔观察此时燃烧的情况,在合理调控风气配比后,可明显降低燃烧热损失。中国科技
6、期刊数据库 工业 A-192-1.3 蒸汽供给管道的维护 蒸汽由管道、阀门、弯头、减压阀等输送介质供至末端设备使用,随着时间推移存在着蒸汽管道泄漏量的提升,这对于系统能耗也是损耗出处的地方,定期的对于系统管道、配件进行养护检修也是一项保障能源损耗温度甚至节约的必要工作之一。同时,考虑到蒸汽输送管道的热能损耗,对于蒸汽的流速也是动态分析的重要因素;蒸汽流速决定了管径的大小,往往末端设备的蒸汽接口与蒸汽管径设计的参数未能考虑周全,管径选择太小,蒸汽流速快,管道产生蒸汽共振;管径选择太大,蒸汽流速较慢,管道热能损失上升。一般对于不饱和蒸汽按照 50m/S 的流速设计管径尺寸,饱和蒸汽按照 25m/S
7、 的标准。最后针对蒸汽使用设备的管道路径问题,要考虑距离最优最短,如果因为现场环境无法保障距离,需延长输送管道则要考虑蒸汽的热能损耗后的热胀冷缩,尤其是选择弯管膨胀时特别关注。1.4 优化定时排污与连续排污 在此列出燃气蒸汽锅炉的热效率以及运行时燃烧燃料率的计算分析 bqbqgspsbqgsr=DiiDiiBQ(1.1)bqbqgsrDiiBQ (1.2)其中:锅炉的热效率 锅炉的运行燃料利用效率 rQ燃气低位发热量 B锅炉消耗的燃气量 bqi饱和蒸汽焓 gsi给水焓 psi排污焓 bqD饱和蒸汽量 psD排污量 联立二式,可以推 bqgsbqgspsgs=iiniiii (1.3)其中psb
8、qDD (1.4)从上述结果来看,此时系数 n 肯定为小于 1 的数。若在理想运行过程中,将锅炉运行的压力作为恒定,这个系数 n 便与排污率成反比,说通俗来讲排污量越多,燃烧效率越低。那么如果反过来推导,我们恒定排污效率,系统运行的压力越高,则系数 n 就变得越小,因此锅炉排污效率比、排污压力被有效的降低均可降低能源的损耗。1.5 蒸汽凝结水循环再利用 以本所 WNS4-1.25-Q 锅炉为例,本身带有烟道冷凝余热回收的节能作用;能够同时降低氮氧化物的排放且再利用烟道内显热。在此基础之上,在供给蒸汽压力为 0.50.8MPa 的时候,系统排放的蒸汽凝结水含热量占比蒸汽的 25%5%,同时凝结水
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