工业锅炉省煤器回热系统

许永平

（河南省锅炉压力容器安全检测研究院，河南 郑州 450016）

工业锅炉省煤器的吸热效率与通过省煤器的给水量密切相关，目前我国工业蒸汽锅炉的排烟温度大都在200℃以上，考虑到防低温腐蚀的最低排烟温度因素，排烟温度至少还有60℃的下降空间；试验证明，连续充足的锅炉给水量通过省煤器可以大大降低排烟温度以提高锅炉热效率。由于大部分工业锅炉采用传统的进水方式，该进水方式为：当锅炉不需进水或进水量少时，将大大降低省煤器吸收烟气热量，使排烟热损失增加。针对存在的问题，我们在现有常规省煤器管路系统基础上进行改造并调整操作方法，以提高省煤器回收烟气的热量，研发出了“工业锅炉省煤器回热系统”技术，该项技术可大大降低排烟热损失；与常规的进水方式相比，该技术可使排烟温度至少平均降低15℃，锅炉热效率提高约1%。且有投入少、见效快的特点。可广泛应用到全国的（非电机变频调节给水，且锅炉额定工作压力小于或等于2.5MPa）工业蒸汽锅炉中。

1 工业锅炉省煤器系统传统给水模式

大部分工业锅炉采用传统的进水方式，该方式的进水流程为：软水箱→电动给水泵→进水控制阀门→省煤器进水口→省煤器出水口→给水止回阀→给水截止阀→锅筒；给水流量的控制方式一般有两种，第一种方式是（以下简称开停泵式），当锅炉水位高时停止给水泵向锅炉进水，当锅炉水位低时启动给水泵向锅炉进水，进而调节控制锅炉水位；若是自动控制水位，当锅炉水位高时，传感器发出高水位信号，关闭给水泵停止向锅炉进水，当锅炉水位低时，传感器发出低水位信号，启动给水泵向锅炉进水，进而调节控制锅炉水位；第二种方式是（以下简称阀门控制式），锅炉给水泵一直运行，通过人工或电动调节进水控制阀门的开度来调节锅炉给水量，进而调节锅炉水位。若是自动控制水位，当锅炉水位偏高时，传感器发出高水位信号，逐步关小电动给水阀，逐步减少锅炉进水，当锅炉水位偏低时，传感器发出低水位信号，逐步开大电动给水阀，逐步加大锅炉进水，进而调节控制锅炉水位。

由于电动机变频技术的应用，有相当数量的工业锅炉给水泵采用了变频调节技术（以下简称变频泵式），其实“变频泵式”与“阀门控制式”都是通过控制给水流量来控制锅炉水位，只不过它们的控制对象或方法不一样，“变频泵式”是通过对水泵电机变频调速来控制流量，而“阀门控制式”是通过调节阀门开度来控制流量，锅炉运行时水泵处于连续运行状态。“变频泵式”“阀门控制式”都能实现连续地向锅炉进水，但“变频泵式”比“阀门控制式”节省水泵电耗［1］。

以上省煤器系统传统给水模式存在的问题是当锅炉不需进水或进水量少时，将大大降低省煤器吸收烟气热量。

2 工业锅炉省煤器系统传统给水模式能效分析

2.1 开停泵式

该模式为间断向锅炉进水，间断进水不光是会引起锅炉的温差应力，也会破坏锅炉工况稳定，使锅炉效率降低，同时锅炉停止进水时，省煤器没有水，锅炉不需进水或进水量少时，使省煤器回收烟气余热的能力大大降低。经测试，在相同的省煤器情况下，“开停泵式”省煤器出口水温比“变频泵式”或“阀门控制式”的省煤器出口水温高出30℃以上。尽管停泵期间能节省电耗，但水泵电机启动电流大而增加的电耗和锅炉效率大幅度下降，足以成为能源浪费最高的省煤器系统给水模式。

2.2 阀门控制式

该模式为通过调节阀门开度来控制流量，实现了连续向锅炉进水，但进水量与“开停泵式”一样。与“开停泵式”相比，有连续的水通过省煤器，提高了省煤器回收烟气余热的能力，但当工况变化或给水流量控制不好导致锅炉水位高，会出现锅炉不需进水或进水量少的情况，使通过省煤器的水量受到限制，这也将大幅降低省煤器回收烟气热量。

2.3 变频泵式

该模式为通过对给水泵电动机的变频调节，进而对电动机的转速调节来控制流量，实现了连续向锅炉进水，其控制进水效果等同于阀门控制式。但由于减少进水量是通过降低水泵电机转速实现的，这时降低了水泵电机的电耗，同“阀门控制式”相比节约了电能；省煤器回收烟气热量等同于阀门控制式，即省煤器效率一样，只是水泵的变频电机节约了电能。

3 工业锅炉省煤器回热系统

大部分装有省煤器的工业蒸汽锅炉都装有回水箱（即软水箱）、回水箱管路及回水阀，必装给水阀及给水控制阀。本文所阐述的工业锅炉省煤器回热系统是在该设备装置管路的基础上，略加改动便可实现。

省煤器回热系统的组成：蓄热水箱（软水箱）、水泵及给水管路、给水调节阀（回水阀）及回水管路。详见附图。

省煤器回热系统的流程：锅炉大量进水时，蓄热水箱（软水箱）→电动给水泵→省煤器进水口→省煤器出水口→给水止回阀→给水截止阀→锅筒；锅炉少量进水时，一路是蓄热水箱（软水箱）→电动给水泵→进水控制阀门→省煤器进水口→省煤器出水口→给水止回阀→给水截止阀→锅筒，另一路是蓄热水箱（软水箱）→电动给水泵→进水控制阀门→省煤器进水口→省煤器出水口→给水调节阀→蓄热水箱（软水箱）；锅炉不进水时，蓄热水箱→电动给水泵→进水控制阀门→省煤器进水口→省煤器出水口→给水调节阀→蓄热水箱（软水箱），给水泵、省煤器、蓄热水箱（软水箱）形成回路水循环。这样不管是什么状态，始终有大量的水通过省煤器，大大提高了省煤器的回收烟气余热的能力。

其方案为：一、将锅炉常规的给水进水调节改为省煤器水出口处对回水箱回水量的调节，即将回水箱管路上的回水阀改为给水调节阀，如是手动调节阀门，应将此阀门设置在便于操作的位置。二、对回水箱（即软水箱）进行保温使其成为蓄热水箱，水箱容积应大于或等于锅炉额定蒸发量且水箱底部高于或等于水泵高度。三、将进入软水水箱（蓄热水箱）的软水管口引入到软水箱（蓄热水箱）内水泵吸水管入口处，其软水管出水口对着水泵吸水管入口，且对口间隙距离应为水泵吸水管径，这样可以保证最大的传热温差，提高省煤器的吸热量。四、调整锅炉安装使用说明书和进水操作方法，使进水调节阀开关方向反向调节；即开大进水调节阀，增大回水量，实际上减少了锅炉进水量，反之关小进水调节阀，减少回水量，实际上增大了锅炉进水量。详见附图。

其原理为：将工业锅炉常规的给水（进水）调节形式改为：通过对省煤器水出口回水箱的回水量的调节，即对附图中阀门5 或7 的调节，进而改变或调节锅炉给水量。因为水泵一直运转，省煤器水出口至锅筒的压差远小于敞口水箱的压差，开大附图中阀门5或7增加回水量必减少锅炉给水量，反之关小附图中阀门5 或7 减少回水量，逼着大量的水进锅炉，必增加锅炉给水量，不管是哪一种情况都会使省煤器始终有充足的水量通过，充分吸收烟气余热，最大限度地发挥省煤器的作用，进一步降低排烟温度，提高锅炉效率。经测试，通过省煤器的给水流量与排烟温度有着直接的关系。测试的结果表明，该技术与“阀门控制式”或“变频泵式”相比，可使排烟温度至少平均降低15℃；与“开停泵式”相比可使排烟温度至少平均降低30℃；节能效果显著。

工业锅炉省煤器回热系统可以通过人工或电动调节进水控制阀门的开度来调节锅炉给水量，进而调节锅炉水位。以附图说明，若是自动控制水位，当锅炉水位偏高时，传感器发出高水位信号，逐步开大电动给水阀（阀门5），逐步增大回水箱水量，而必然逐步减少了锅炉进水量；当锅炉水位偏低时，传感器发出低水位信号，逐步关小电动给水阀（阀门5），而必然逐步加大锅炉进水，进而调节控制锅炉水位。若是通过人工控制阀门（阀门7）的开度来调节锅炉给水量，当锅炉水位偏高时，人工逐步开大回水阀（阀门7），逐步增大回水箱水量，而必然逐步减少了锅炉进水量；当锅炉水位偏低时，人工逐步关小电动给水阀（阀门5），而必然逐步加大锅炉进水，进而调节控制锅炉水位。

4 结论

工业锅炉省煤器回热系统具有以下优点：

①工业锅炉省煤器回热系统是在原有设备及管道基础上改进而来，如：水箱未保温的将其进行保温；将手动给水控制阀（回水阀）引装在便于操作的位置；调整锅炉安装使用说明书，使进水调节阀反向调节。

②工业锅炉省煤器回热系统与传统省煤器系统相比，可明显大幅度降低排烟温度。

对于电机变频调节给水（变频泵式）方式，虽然其省煤器回收烟气的效率不如工业锅炉省煤器回热系统，但它节约了电能，尽管它的节约量很少，但电能是高级能源，其价值高于回收的热量。所以我们认为，电机变频调节给水（变频泵式）方式的锅炉，使用单位可进行成本核算，确定是否采用工业锅炉省煤器回热系统；但笔者认为，从节能减排环保角度考虑，宜采用工业锅炉省煤器回热系统。

总之，工业锅炉省煤器回热系统可推广应用到全国的（非电机变频调节给水，且锅炉额定工作压力小于或等于2.5MPa）工业蒸汽锅炉，其推广前景非常广阔。

［1］黄荣海.工业锅炉省煤器制造中水压试验的探讨［J］.工业技术，2013（1）：65.