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李蘭友（1956－）
男，河北保定人，現(xiàn)任保定新市區(qū)文教局教研室副主任，主要從事于工業(yè)電腦在造紙行業(yè)的應(yīng)用。

摘要：使用變頻器和可編程控制器，改造鍋爐電路可以達(dá)到安全、環(huán)保、節(jié)能的目的。

關(guān)鍵詞：鍋爐；電路；變頻器；可編程控制器；安全 ；環(huán)保；節(jié)能

Abstract: By making use of the frequency controller and programmable controllers, we want to reform the boiler electric circuit so as to achieve the safety, environmental protection, and energy-saving.

Key words: Boiler ；Electric circuit；Change the frequency machine；Programmable controller；Safety；Environmental protection；Energy-saving

1 工業(yè)鍋爐使用狀況

    目前，一般中小型企業(yè)所使用的2-10噸供熱鍋爐，主要采用產(chǎn)生飽和蒸汽的鍋爐。引風(fēng)、鼓風(fēng)，爐排、加水電機(jī)是采用傳統(tǒng)的直接或降壓?jiǎn)?dòng)方式，工頻運(yùn)行。鍋爐的輸出汽壓靠司爐工觀察汽壓表進(jìn)行操作。

    根據(jù)筆者對(duì)保定市區(qū)和滿城、清苑等中小型造紙廠的調(diào)查，鍋爐使用情況如下：

    首先，用40-50分鐘時(shí)間，將鍋爐輸出汽壓燒到0.80-1.0MP 然后停燒。用汽設(shè)備則利用節(jié)汽閥將鍋爐輸出汽壓降到0.3-0.5MP使用，這段時(shí)間大概20-50分鐘。待鍋爐輸出汽壓降到0.5-0.6MP左右時(shí)，再一次將鍋爐輸出汽壓燒到0.80-1.0MP，周而復(fù)始。鍋爐負(fù)荷率在50-66%之間。

    據(jù)有關(guān)資料介紹，我國(guó)供熱鍋爐負(fù)荷率：上海市不到70%，遼寧省50%，可見(jiàn)我國(guó)供熱鍋爐負(fù)荷率一般都不高。普遍存在“大馬拉小車”現(xiàn)象。

    由于鍋爐輸出汽壓波動(dòng)范圍大（0.5-1.0MP）一般情況下,采用鍋爐輸出高汽壓，實(shí)際使用低汽壓的狀況（即所謂的“高燒，低用”）。

1.1 鍋爐的這種使用狀況有以下弊病

    (1)浪費(fèi)大 ，污染大

    大家知道飽和蒸汽的溫度和壓力有關(guān)，壓力越大蒸汽溫度就越高。而熱量的散失與溫度也有關(guān)，溫度越高熱量散失越快。不必要的提高鍋爐輸出壓力，也就提高了汽包、傳輸管道中飽和蒸汽的溫度，加快了散熱速度，造成了不必要的熱量損失。

    用節(jié)汽閥將鍋爐的高汽壓減壓提供給用汽設(shè)備，這無(wú)疑增加了壓損。由高壓蒸汽向低壓蒸汽的變化過(guò)程中有很大一部分熱量散失，用汽設(shè)備實(shí)際是利用鍋爐輸出的背壓在做有用功。

    鍋爐提供的是高汽壓，工藝過(guò)程需要的是低汽壓（如汽缸一般在0.3MP左右），因而工藝過(guò)程不可能得到更多的熱量。也就是說(shuō)設(shè)備需要0.3MP的壓力，最節(jié)能的鍋爐輸出壓力也應(yīng)該是0.3MP，（考慮管道壓力損失可適當(dāng)提高一些）這才符合用能的最佳推動(dòng)力的基本原則。

    盡管現(xiàn)代鍋爐設(shè)計(jì)的較為合理，但是其加熱煙道不可能太長(zhǎng)，鼓、引風(fēng)機(jī)在工頻下高速運(yùn)行，燃煤產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠阱仩t中停留時(shí)間較短，不能與鍋爐中的工質(zhì)進(jìn)行較充分的熱交換，就被排出，散失了較多熱能。同時(shí)排氣溫度高，對(duì)環(huán)境造成較重污染。

    (2)安全隱患大

    設(shè)備使用的汽壓，由于是用節(jié)汽閥獲得，在較低的鍋爐輸出壓力時(shí)必將開(kāi)大節(jié)汽閥門，以獲得合適的壓力，如果在鍋爐輸出壓力升高后，不及時(shí)減小節(jié)汽閥開(kāi)度，必將導(dǎo)致用汽設(shè)備承受較高的壓力，造成安全事故。出現(xiàn)這種情況，往往發(fā)生在工人疲勞，精力不集中時(shí)。周期性的調(diào)節(jié)節(jié)氣閥，需要安排看汽工，有人力浪費(fèi)現(xiàn)象。

    傳輸管道承受較高的壓力對(duì)生產(chǎn)安全也極為不利。

    較高的汽壓傳輸，對(duì)管道耐壓要求也高，必將增加投入成本。

    由于存在以上大家認(rèn)識(shí)到的弊病，所以有必要對(duì)其進(jìn)行改造。

2 改造方案

2.1 主要思路

    在穩(wěn)定鍋爐輸出汽壓的基礎(chǔ)上，降低輸出汽壓，達(dá)到節(jié)能、高效的目的。

    （1）對(duì)傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行改造

    傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，具有投資小，維修費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)，而被大量使用。但存在啟動(dòng)電流大，對(duì)電力變壓器容量要求大；對(duì)機(jī)械設(shè)備沖擊力大等不利因素。特別是存在只能高速運(yùn)行的缺陷，因而限制了應(yīng)用范圍。

    采用變頻器驅(qū)動(dòng)方式，則克服了傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式存在的問(wèn)題。它有較小的啟動(dòng)電流，調(diào)速方便，同時(shí)具有節(jié)電的功能。

    隨著變頻器價(jià)格的逐漸降低，在大量的自動(dòng)化設(shè)備中新興的變頻器驅(qū)動(dòng)方式逐步取代傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式已是大勢(shì)所趨。

    （2）對(duì)氣壓控制方式進(jìn)行改造

    目前鍋爐輸出汽壓是采用人工控制方式。由于司爐工的工作經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)水平不同，工作責(zé)任心不一樣，因而造成供汽質(zhì)量的差異。

    采用工業(yè)電腦(PLC)和壓力傳感器，實(shí)時(shí)對(duì)汽壓進(jìn)行監(jiān)視，并通過(guò)變頻器對(duì)引、鼓風(fēng)爐排電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，可以將鍋爐輸出汽壓控制在給定汽壓的正負(fù)0.01MP范圍內(nèi)。同時(shí)將原來(lái)的鍋爐輸出汽壓0.8-1.0MP降到0.5-0.6MP以下。（根據(jù)需要設(shè)定）采用這種控制方式其壓力平穩(wěn)。供汽效果將比經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)較高，責(zé)任心強(qiáng)，精力集中的司爐工操作的效果還要好。

                                     圖1   原來(lái)示意圖

3 主要效果：節(jié)能、環(huán)保、安全

   （1）由于采用恒壓、低壓供氣后，供汽壓力降低，可以大幅度降低供汽管道溫度，熱量損失減小。同時(shí)，爐膛內(nèi)溫度也有所降低，鍋爐本身熱量散失也有所減少。

   （2）由于采用恒壓，低壓供氣，且連續(xù)運(yùn)行，大部分時(shí)間引，鼓風(fēng)機(jī)處于低速運(yùn)行狀態(tài)，因而使得高溫?zé)煔庠阱仩t中停留時(shí)間較長(zhǎng)，高溫?zé)煔饪梢院凸べ|(zhì)進(jìn)行較為充分的熱交換，獲得了較高的鍋爐熱效率。爐排速度可以和引，鼓風(fēng)機(jī)同步調(diào)節(jié)，做到煤的充分燃燒。多擋位，可供選擇爐排速度，以適用不同煤質(zhì)，不同煤層厚度。
 
   （3）引，鼓風(fēng)機(jī)處于低速運(yùn)行狀態(tài)，排煙溫度大幅度降低，減少環(huán)境污染。有效的降低了噪音。

   （4）引，鼓風(fēng)機(jī)處于低速運(yùn)行狀態(tài)，有效降低了電能消耗。

   （5）低壓供氣后，安全隱患進(jìn)一步減小。

   （6）不再頻繁開(kāi)停鍋爐和調(diào)整節(jié)汽閥，減少了不必要的勞動(dòng)。

   （7）引，鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量比可以用PLC調(diào)整，確保爐膛負(fù)壓。

    引，鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)門可以全開(kāi)，有效地提高了風(fēng)機(jī)效率。

   
    總之，改造后收到了節(jié)煤15%、節(jié)電35%以上；安全，降低勞動(dòng)強(qiáng)度的較好效果。

    根據(jù)西安交通大學(xué)車得福 劉銀河先生所著《供熱鍋爐及其系統(tǒng)節(jié)能》一書(shū)可知，目前我國(guó)供熱鍋爐熱效率為60-70%，比發(fā)達(dá)國(guó)家低10-15%，如果我們推廣這項(xiàng)技術(shù)，可以使我國(guó)的鍋爐熱效率達(dá)到先進(jìn)國(guó)家水平。每年可以節(jié)約原煤6000萬(wàn)噸左右，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，有利推動(dòng)節(jié)能減排工作。

4 改造實(shí)例

   （1）對(duì)保定某工業(yè)板紙廠兩噸鍋爐改造出現(xiàn)了以下效果。

    過(guò)去該廠烘缸使用汽壓0.15-0.27MP，鍋爐輸出汽壓在0.6MP-0.8 MP。用煤量為5.5噸/天。該廠沒(méi)有
    直接使用蒸汽回收系統(tǒng)。

    改造后鍋爐輸出汽壓控制在在0.33MP-0.37 MP，用煤量4.2噸/天。每天可以節(jié)約用煤 1.3噸左右。節(jié)煤率23.6%。以現(xiàn)在煤價(jià)800元/噸計(jì)算，每天可以節(jié)約1000左右元。只節(jié)煤一項(xiàng)一個(gè)月即可收回改造投資。每年如果生產(chǎn)300天，可節(jié)約資金30萬(wàn)元。用電電流也由過(guò)去的40A左右，降為25A左右。節(jié)電率37.5%。每天節(jié)約電費(fèi)90元，一年可節(jié)約2.7萬(wàn)元。對(duì)2噸鍋爐兩項(xiàng)合計(jì)一年可節(jié)約30多萬(wàn)元。

   （2）對(duì)保定某紙業(yè)有限公司8噸鍋爐改造出現(xiàn)了以下效果。

    改造前,烘缸使用汽壓0.25-0.38MP,鍋爐輸出汽壓0.7MP-0.95 MP。用煤量為20.4噸/天。該廠裝有蒸汽回收系統(tǒng)。

    改造后,鍋爐輸出汽壓控制在在0.5MP-0.54 MP，用煤量16.8噸/天。每天可以節(jié)約用煤 3.6噸左右。節(jié)煤率17.6%。煤價(jià)按800元/噸計(jì)算，每天可以節(jié)約2800多元。只節(jié)煤一項(xiàng)一個(gè)月內(nèi)即可收回改造投資。每年如果生產(chǎn)300天，可節(jié)約資金84萬(wàn)元。用電電流也由過(guò)去的120A左右，降為10-70 A左右。節(jié)電率最小可達(dá)41.6%。電費(fèi)以0.5元/KW.H計(jì)算，每天節(jié)約電費(fèi)300元，一年節(jié)約9萬(wàn)元。對(duì)8噸鍋爐兩項(xiàng)合計(jì)一年可節(jié)約90萬(wàn)元。

    從以上兩個(gè)實(shí)例也可以看出，節(jié)能效果對(duì)不同的鍋爐和不同的鍋爐運(yùn)行狀況，有所不同。

5 適用范圍

   （1）“大馬拉小車”（間歇燒爐）的場(chǎng)合。
   （2）“高燒，低用”的場(chǎng)合。
   （3）用蒸汽加熱介質(zhì)且要求恒溫的場(chǎng)合。
   （4）熱負(fù)載頻繁變動(dòng)的場(chǎng)合。
   （5）對(duì)已經(jīng)接近滿載（負(fù)荷率85%以上）使用的鍋爐，不宜采用。

    由于沒(méi)有更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，缺乏理論水平，對(duì)鍋爐驅(qū)動(dòng)電路改造后產(chǎn)生的其它好處和副作用還沒(méi)有明確的認(rèn)識(shí)，有待進(jìn)一步觀察和學(xué)習(xí)。希望和同行交流，更希望得到有關(guān)專家的指導(dǎo)。