蒸汽及冷凝水系统节能技术手册

《蒸汽及冷凝水系统节能技术手册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蒸汽及冷凝水系统节能技术手册（14页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、蒸汽及冷凝水系统节能技术手册王达 译著蒸气冷凝水系统节能技术手册一、前言 .1二、蒸汽冷凝水系统流程 .2三、锅炉系统.4四、锅炉补水水质影响 .9五、锅炉效率及影响因素 .13六、锅炉及接口设备节能案例 .15七、蒸汽分配系统 .21八、蒸汽管线最适化设计 .26九、蒸汽质量影响 .32十、蒸汽使用设备概要介绍.33十一、蒸汽使用设备节能案例 .38十二、冷凝水回收系统 .39十三、冷凝水回收设备功能. 40十四、冷凝水回收节能 .49十五、蒸汽冷凝水系统保温. 51十六、蒸汽冷凝水系统自我诊断 . 52十七、蒸汽冷凝水系统查核重点 .56十八、结论 . 622蒸气冷凝水系统节能技术手册一前

2、言蒸汽几乎是所有产业共同需求，炼油、石化、造纸、纺织、水泥、钢铁业等，在蒸汽使用释放其潜热后，其剩余显热存在的冷凝水尚有20%余热，在节约能源上扮演更重要的角色。一般节能技术均争取发挥利用蒸汽潜热，因其热能较高使用方便，却往往忽略较低热能的冷凝水，以前往往随意排放，但现今需尽可能予以回收，以期能源节约，降低生产成本，提高竞争力。本手册即针对蒸汽冷凝水系统作一功能介绍，并作相关节能案例说明，辅助作系统自我诊断方式，帮助企业节约能源，减少排放。1蒸气冷凝水系统节能技术手册二蒸汽冷凝水系统流程蒸汽冷凝水系统具体来说应可分为蒸汽产生系统、蒸汽分配系统、蒸汽使用端系统及冷凝水回收收集系统四大类(如)。1

3、.蒸汽产生系统蒸汽产生系统亦即锅炉系统，包含补水系统、锅炉本体、燃料系统、废气排放及炉水排放等。2.蒸汽分配系统蒸汽分配系统主要是导引从锅炉产生的蒸汽，输送至蒸汽需用端，由于使用端需求差异，而锅炉仅有固定出口压力，因此需依实际使用需求作适当分配。3.蒸汽使用端系统蒸汽使用端顾名思义即最终蒸汽消耗者，依各类产业不同，主要可区分为直接使用注入式及间接使用加热式二类。直接注入者如蒸汽雾化、燃烧塔除烟、脱气塔除杂质，甚或热水浴等使用。这类直接使用者因直接参与反应伴随制程或直接排放而无法回收其冷凝水。间接使用者利用热交换器吸收蒸汽潜热，其冷凝水则透过适当方式收集。4.冷凝水回收收集系统冷凝水回收系统即收

4、集所有间接蒸汽使用端的冷凝水，应作适当余热回收，减少闪沸蒸汽排放损失以达最大能源节约效益。冷凝水回收最大潜在危险即为制程泄漏所造成的污染，应予以分离作适当监测及控管，以确保补水水质及避免污染所造成的系统损害。2蒸气冷凝水系统节能技术手册3图1锅炉蒸汽系统流程图.补水系统主要包括除氧器、补水泵及加药系统。除氧器即将补水中氧气脱除。水中饱和溶氧量需藉由高温降低溶氧量，以蒸汽吹驱排放。因溶氧易造成蒸汽冷凝水系统设备及管件材料的腐蚀；每年锅炉炉管年度检测即造因于此。一般10吨以上锅炉因考虑投资成本，设有除氧器的设置，小锅炉则以加药控制其腐蚀速率，以延长系统使用寿命。补水泵系将补水加压注入锅炉；高压离心

5、式，补水泵特别注意其净吸水头(NPSH)要求，一般要求4M以上NPSH泵浦则需设置架高的补水槽；除氧器的架设位置较高 原因即在此。 高度不够无法满足泵NPSHR时，即因补水进入泵浦时压力骤降，产生气化的水泡冲击高速旋转叶片，最明显的异响及震动，称为“气蚀”，即代表设置不当，需尽速改善，否则严重影响补水泵寿命，甚至造成锅炉系统的停阵维修。加药系统主要是控制炉水水质，有腐蚀抑制剂；联胺(除氧还原剂)、PH碱性添加剂等。依据药剂厂商建议作调控以确保蒸汽系统使用寿命。补水中的溶解氧及二氧化碳系造成腐蚀最大祸首。 由于小锅炉未设置除氧柜去除这些有害气体，祗有添加化学药剂加以适当控制。大锅炉即使有除氧器，

6、但仍有微量无法去除者仍需借助化学药剂来调控。2. 锅炉本体包括锅炉及节媒器或空气预热器三锅炉系统锅炉系统包含补水系统、锅炉本体、燃料系统、废气排放及炉水排放，以下即一一说明其设备功能。蒸气冷凝水系统节能技术手册锅炉分类一般锅炉依用途分类有下列几种行式：(1) 工业用锅炉：工业用锅炉常分为水管式、烟(火)管式、贯流式、热媒式锅炉四种。(2) 船用锅炉：使用于船舶有主锅炉及辅锅炉之分。(3) 动力厂锅炉：使用于汽电共生或发电业者。(4) 暖气用锅炉(5) 热水锅炉工业用锅炉分类(1) 水 管 式 锅炉 ： 适用 于 使用 蒸 汽 压力 较 高的 场 合 (15KG/CM2以 上 )， 效率介于82

7、-93(尤其是发电锅炉都介于88-93之间)。(2) 火管式锅炉：适用于使用蒸汽压力介于3-15 KG/CM2,效率介于78-86(3) 热媒式锅炉：适用于须固定温度及高温之场合，效率值约与烟管式锅炉相同。(4)贯流式锅炉：启动容易效率较低介于73-80，容量为1T/小时节煤器(ECONOMIZER，ECO)利用高温尾气预热锅炉补水，可提升锅炉补水温度至200以上。以热传效果考虑，节煤器较空气预热器为佳。节煤器是气液之热交换，热传系数为空气预热器的2倍。相对其热传面积可减少一半。空气预热器(AIR PREHEATER，APH)燃料因含硫份之影响，易造成低温腐蚀，以1%硫份计算，空气进口温度20

8、，尾气200，则其平均110以上为目标，可避免腐蚀，有些系统增加蒸汽/空气预热器(STEAM/AIR HEATER SAH)，将空气预热至80则尾气温度可降至140。SAH最好利用低压回收蒸气使用。5蒸气冷凝水系统节能技术手册锅炉能源效率标准种类容量(公吨/小时) 能源效率标准(%)三十以上十以上未达三十水管式燃油锅炉五以上未达十未达五三十以上十以上未达三十水管式燃气锅炉五以上未达十未达五三十以上十以上未达三十烟管式燃油锅炉五以上未达十未达五三十以上十以上未达三十烟管式燃气锅炉五以上未达十未达五九十八十九八十八八十七九十二九十一九十一五九十五九十八十九八十九五八十八五九十三五九十二五九十二五九

9、十一备注标准适用范围及计算方式：. 本效率标准适用于以燃油或燃气为燃料之蒸汽锅炉，不适用于贯流式锅炉。. 效率标准依国家标准(CNS2141)之热损失法计算 并依燃料低热值计算涵盖，废热回收装置之锅炉全载时之能源效率。燃烧空气鼓风机(FORCED DRAFT FAN，FDF)FD FAN之设计值一般偏大，风量OVER 20%，静压OVER 2030%。控制模式以文件板作风量调节控制，未能有效节能，尤其是在降载(离峰)操作(70%)，若能改用变频或变速控制则可大幅节能。废气抽风机(INDUCED FAN，IDF)锅炉尾气因需克服ECO，FGD，APH等压损，需有IDF辅助抽气，ID FAN设计值

10、，风量OVER 3040%，静压OVER 30%。6蒸气冷凝水系统节能技术手册控制模式以文件板作风量调节控制，未能有效节能，尤其是在降载(离峰)操作(70%)，若能改用变频或变速控制则大幅节能。一般风车设计时，其风量会考虑加大，而静压亦会增加以备不时之需，但如此一来，过大的风车设备，相对增加能耗。燃烧器工业 锅炉主要以六号燃油为燃料，燃烧器可将燃油 雾化产生较佳的燃烧效果。雾化主要有三种方式。高压雾化使用较高扬程的燃油泵浦，透过喷嘴特殊设计达到高压雾化效果。蒸汽雾化使用较燃油为高的压力(1-2kg)，蒸汽混合达到雾化效果。空气雾化也是工业锅炉较常使用的雾化方式，如蒸汽相同使与燃油混合达到雾化效

11、果，因其需备有空压机即可启动，操作要较蒸汽雾化方便。雾化条件需调整得宜，方能达到最佳雾化完全燃烧。3.燃料系统燃料以燃油为主系统，主要包含燃油储槽，燃油泵浦及燃油预热器。燃油储槽贮存所需燃油，因燃油粘度较高，便于输送考虑一般会加装加热器，以蒸汽加热至5060便于输送，因此储槽及燃油管线需加以保温以减少热损失。燃油泵浦主要将压力提高至6kg左右以配合雾化所需压力，并应有回流可适时随锅炉负载调整油量。燃油加热器为使燃油达到最佳雾化状态，需用电及蒸汽加热器升温以降低其粘度。由于中油及台塑燃油性质差异，所需温度各不同，中油一般需升温至100105左右，而台塑燃油则在80左右即可。一般达到较佳雾化条件，

12、燃油粘度在2040 cst即可，因此根据不同燃特性可得知其升温条件。4.废气排放锅炉燃烧产生废气需考虑环保及能源节约。因燃油目前以0.5%硫份为主，因7蒸气冷凝水系统节能技术手册此硫化物的排放尚能在排放标准要求内。而黑烟主要是不完全燃烧的未燃碳所造成，适当的过剩燃燃空气即可解决。氮氧化合物主要来自燃油中的含氮量及空气中氮的氧化所致。燃油中含氮量极微，一般不会造成太多的NOX，而燃烧空气中的氮因高温氧化形成的NOX则需作适当控制。燃烧空气80%的氮在炉膛内高温燃烧极易形成NOX，尤其温度超过1050时，会产生更多的NOX，因此一般所谓的低NOX燃烧器，就是在降低其燃烧温度，控制得宜的燃烧温度不仅

13、不影响燃烧效率且能大幅降低NOX的产生达到环保要求。锅炉烟囱需定期监测SOX、NOX、CO、O2及排气温度，由SOX、NOX可判别环保条件，由CO及O2可判别燃烧效率好坏，但过高的排放温度就是能源的浪费。5.炉水排放锅炉内蒸汽蒸发导致炉水中可溶固体的浓度增加，需作适当的排放，使控制在一定的范围内，炉水水质依锅炉操作压力不同而异，可参考下表。一般 压力愈高 炉水的控制愈 严谨；因 浓度达到极限及高温效应易使炉管结垢，不仅影响热传及易损害锅炉，影响其操作寿命。炉水的排放需以水质的分析为基础，配合加药系统所设定的控制参数作适当排放。因炉水仍为高温高压，应尽可能减少排放减少能耗，或作适当的热回收装置以

14、节约能源。8蒸气冷凝水系统节能技术手册四锅炉补水水质影响一般低压锅炉采用软水补水主要是减少水中钙镁硬度，避免炉管结垢，不仅影响热传，增加能耗且影响炉管寿命。甚而导致锅炉爆炸的意外事故。每年定期安全检查即是避免意外发生，且作维修清理以降低能耗。补水水质的好坏影响锅炉水浓缩偣数及其排放比例，水质愈佳，相对炉水浓缩倍数提高，进而减少排放，其效益业已在前章节叙述过，不再重复，值得探讨及评估的是以脱矿水取代软水用于一般低压锅炉的效益，基本脱矿水是增加了水质改善处理费用，但其减少排放增加能源节约所达到的效益，可以各别锅炉为例计算估其投资报酬率，决定设置可行性。9蒸气冷凝水系统节能技术手册10蒸气冷凝水系统节能技术手册11