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1、蒸汽动力系统模型建立及评估优化技术报告福建省龙岩金叶复烤有限责任公司2016年12月目 录一、项目背景及意义3二、项目主要研究内容4三、技术路线及技术关键4四、项目主要经济技术指标5五、结果与分析5（一）蒸汽动力系统系统模拟可行性分析51蒸汽动力系统系统模拟方法研究52蒸汽动力系统图像模型研究与建立73蒸汽动力系统数学模型研究与建立16（二）蒸汽动力系统评估方法建立与应用191蒸汽动力系统评估方法建立192蒸汽动力系统评估优化20六、结论37七、创新点37421、 项目背景及意义公司现有两台20T/H循环流化床锅炉,产生的蒸汽主要作为热源来完成生产中所需要的真空回潮、润叶、片烟复烤和梗复烤等工
2、序的各种加热过程。根据公司2015年度用能情况统计，蒸汽动力系统是公司能量流最大的交换平台，贯穿于蒸汽的产生、输送、使用、回收等环节，面广点多，环环相扣，因此如何快速、准确、有效掌握蒸汽动力系统运行状况，提高其运行效率是公司节能降耗的关键点。我们知道，蒸汽热力系统是由蒸汽转换系统(锅炉)、输送系统(供汽管网)、利用系统(用汽设备)及蒸汽余热(冷凝水、乏汽等)回收系统共同组成。但由于蒸汽是在密闭的空间内流动，且具有专业性强、输送线长、用汽点多等特点，造成蒸汽动力系统在运行过程中存在诸多“盲点”。一是公司蒸汽动力系统仅有总体流向示意图，缺乏系统能流图、用汽设备能流图等，对系统内能量流动不明确，导致
3、部分作业人员对蒸汽回路不熟悉，容易引起误操作；二是未建立蒸汽动力系统配置清单，维修人员对系统配置数量、具体位置、使用寿命等基础技术信息不明确，系统出现故障时，维修作业较多采用直接更换配件方式，未能从整个蒸汽动力系统分析可能存在问题，从而无法从根本上解决问题；三是公司将于2017年启用燃气锅炉，吨蒸汽成本进一步上升，未建立蒸汽动力系统评估方法，不利于有效挖掘系统节能潜力、提高系统运行效率和节约系统运行成本。基于实际蒸汽网络建立蒸汽动力系统模型，可以将分散的蒸汽管线、产/用汽设备、减温减压系统和冷凝水系统等蒸汽管网内设备进行集成，完成物料及热力学的平衡，实现对蒸汽动力系统的模拟，明晰现场作业层面，
4、优化系统操作，提高系统运行效率；通过运行和分析模型，建立蒸汽动力系统评估方法，可以直观地了解蒸汽系统的运行情况、了解全部放空点及总的放空流量，通过运行模型，了解锅炉、用汽设备的热负荷及运行效率等多项性能，对特定案例进行运行分析，对案例效果进行评估，从而深度挖掘系统节能潜力，对今后的节能改造提出改进建议和解决方案。2、 项目主要研究内容1、构建蒸汽动力系统模型：蒸汽动力系统模型由图像模型和数学模型构成，主要从绘制蒸汽动力系统、用能设备能流图，编制蒸汽动力系统配置（疏水阀）清单和设计系统数学模型三个方面构建蒸汽动力系统模型。2、建立蒸汽动力系统评估方法：根据蒸汽动力系统模型，结合系统设计、运行控制
5、、维护保养等多个方面建立蒸汽动力系统评估方法，科学合理评估系统现状，发现系统存在缺陷和不足，提出节能改造改进建议和解决方案。3、 技术路线及技术关键1、技术路线蒸汽动力系统模型模型建立及评估优化2、技术关键2.1 蒸汽动力系统模拟方法研究，确定蒸汽动力系统模拟方法。 2.2 蒸汽动力系统数学模型设计，绘制用能设备能流图，编制蒸汽动力系统配置（疏水阀）清单，完成蒸汽动力系统模型建立。2.3 蒸汽动力系统评估方法建立，开展系统评估，提出改进建议和解决方案。4、 项目主要经济技术指标1、建立一套蒸汽动力系统模型和评估方法，直观系统运行现状，提高作业效率。2、通过进行蒸汽动力系统评估，提出35个节能改
6、进建议和解决方案。3、通过理论分析，节约5%能源使用量。5、 结果与分析（1） 蒸汽动力系统模拟可行性分析随着世界范围内能源危机的出现，如何有效利用能源已经成为现代工业生产的一个重要课题。蒸汽动力系统是过程工业企业的重要组成部分, 其设计水平、运行和控制性能对过程工业的能量利用效率和经济性具有重要影响, 在过去的 30 多年里, 蒸汽动力系统的研究一直是国内外学者研究的热点。近年来，国内许多大型的石化企业对其蒸汽动力系统开展建模研究和系统优化，取得了一定效益。因此，如何学习借鉴石化企业建模经验，结合公司蒸汽动力系统实际，科学建立蒸汽动力系统模型是一个值得进一步研究的课题。本项目通过对蒸汽动力系
7、统的模拟，旨在为明晰现场作业层面提供基础资料，为优化系统操作，提高系统运行效率提供理论依据，达到蒸汽动力系统经济可靠运行的目的。1 蒸汽动力系统模拟方法研究蒸汽动力系统是一种过程系统，过程系统主要有三种基本模拟方法：序贯模块法、面向方程法和联立模块法。1.1 序贯模块法序贯模块法是目前最常用的流程模拟方法，其模拟方式是按照由各种单元模块组成的过程系统的结构，序贯的对各单元模块进行计算，从而完成该过程系统的模拟计算。序贯模块法的优点主要有：与实际过程的直观联系强；模拟系统软件的建立、维护和扩充都很方便，易于通用化；计算出错时易于诊断出错位置。序贯模块法的主要缺点是计算效率低，不适合动态连续运行模
8、拟。1.2 面向方程法 面向方程法是将整个流程的各个单元过程的数学模型方程组联立成一个大型总体方程组，然后一次同时求解的模拟方法。面向方程法的优点是各种约束条件方程循环流的迭代计算不再存在，因而计算速度大为提高。但由于复杂流程的整体数学模型涉及大量的非线性方程组，而这种大型非线性方程组的解算方法尚欠成熟，往往难以保证求解成功。1.3 联立模块法联立模块法是介于序贯模块法和面向方程法之间的一种模拟方法。与序贯模拟法相比，在求解设计型、优化型问题时，具有更大的灵活性和较高的计算效率；与联立方程法相比，由于它只流程水平的简化方程组，因而能处理更大规模的问题。但该方法需先建立简化模型，需通过多次严格模
9、型对其进行修正。1.4 研究确定模拟方法公司蒸汽动力系统涉及锅炉、蒸汽管路、真空回潮机、润叶机、复烤机和冷凝水回收系统等，运行工况较为稳定，流程较为明确，易于划分。本项目蒸汽动力系统模拟目的是建立系统静态模型，了解蒸汽动力系统能源分布，对特定问题进行分析，寻找系统优化空间。综上三种模拟方法，决定采用序贯模块法，具有流程明确，关联性强，易于发现问题等优点，有利于系统有效真实的模拟。2 蒸汽动力系统图像模型研究与建立蒸汽动力系统图像模型主要由系统流程图和配置清单构成，图像模型是蒸汽动力系统模型的重要组成部分，目的是明确系统流程，清晰现场作业，为系统数学模型建立提供基础资料。2.1 蒸汽动力系统流程
10、图蒸汽动力系统流程图分为系统总能流图和各子模块流程图。基于实际蒸汽网络，我们通过查阅系统施工图、现场比对等方法，研究车间各用汽设备工作原理及现场走向，对蒸汽动力系统进行了划分，共绘制1张系统总能流图和锅炉系统、冷凝水系统、A线一润&二润等共10张子系统流程图，具体如下：图1 蒸汽动力系统能流图图2 锅炉系统流程图图3 冷凝水系统流程图图4 A线一润&二润流程图图5 A线叶复烤机干燥区流程图图6 A线叶复烤机回潮区流程图图7 A线梗复烤机&碎叶复烤机流程图图8 B线叶复烤机干燥区流程图图9 B线叶复烤机回潮区流程图图10 B线梗复烤机&碎叶复烤机流程图图11 把梗一润&二润流程图2.2 蒸汽动力
11、系统配置清单通过查阅资料、现场比对等方法，对蒸汽动力系统配置进行了现场测试、编号挂牌，设计编制蒸汽动力系统配置（疏水阀）清单，清单涵盖吊牌编号、位置、设备、口径、品牌、型号、类型、疏水阀选型、压力、状态等，配置清单如下表：蒸汽动力系统配置清单编号位置设备口径品牌型号类型疏水阀选型压力状态备注ST001锅炉房分汽缸40Ari未知浮球不合适9泄漏原因：疏水阀选型过大 改进措施：更换为 DN25 FT14-14 ST002锅炉房除氧器蒸汽管道底部25Ari未知浮球合适9泄漏其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：更换为 DN20 FT14-14；安装DN25 DCV3 止回阀ST003室外蒸汽管道32
12、国产未知浮球合适9排水不畅原因：疏水管道已腐蚀生锈 改进措施：更换疏水阀组（DN20 BSA2T*3+DN20 TD16F + DN20 DCV3)ST004室外闪蒸汽管道32国产未知浮球合适0.2排水不畅原因：疏水管道已腐蚀生锈 改进措施：更换疏水阀组（DN20 BSA2T*3+DN20 TD16F + DN20 DCV3)或移除现有闪蒸汽管路ST005冷凝水站1#分汽缸50Ari未知浮球不合适8.7泄漏原因：疏水阀选型过大 改进措施：更换为 DN25 FT14-14ST006冷凝水站2#分汽缸50Ari未知浮球不合适8.7泄漏原因：疏水阀选型过大 改进措施：更换为 DN25 FT14-14
13、ST007A线复烤机回潮2区蒸汽管道末端20Ari未知浮球合适6正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN20 DCV3 止回阀ST008A线复烤机1#干燥区50Gestra未知浮球合适1.2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN50 DCV3 止回阀ST009A线复烤机1#干燥区50SpiraxFT43-14浮球合适1.2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN50 DCV3 止回阀ST010A线复烤机2#干燥区40SpiraxFT43-10浮球合适1.2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN40 DCV3 止回阀ST011A线复烤机2#干燥区40S
14、piraxFT43-10浮球合适1.2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN40 DCV3 止回阀ST012A线复烤机3#干燥区40SpiraxFT43H-14浮球合适1排水不畅原因：疏水阀失流；其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN40 DCV3 止回阀ST013A线复烤机3#干燥区25SpiraxFT43-14浮球合适1排水不畅原因：疏水阀失流；其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST014A线复烤机4#干燥区25SpiraxFT43-14浮球合适2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST015A线复烤
15、机4#干燥区25SpiraxFT43-14浮球合适2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST016A线复烤机5#干燥区25SpiraxFT43-10浮球合适1排水不畅原因：疏水阀失流；其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST017A线复烤机干燥区蒸汽管道末端20Ari未知浮球合适7.5正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN20 DCV3 止回阀ST018A线复烤机回潮一区蛇形管蒸汽25Ari未知浮球合适4.5正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST019A线复烤机回潮二区蛇形管蒸
16、汽15Ari未知浮球合适3正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN15 DCV3 止回阀ST020A线复烤机回潮区周边蒸汽25Ari未知浮球合适3正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST021A线复烤机加热顶鹏蒸汽盘管15Ari未知浮球合适2未使用其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN15 DCV3 止回阀ST022A线碎叶复烤机滚筒疏水25Ari未知浮球合适3排水不畅原因：疏水阀失流；其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：更换为APT10泵组ST023A线梗复烤机一区疏水40Ari未知浮球合适0.8排水不畅原因：疏水阀失流；其他问题：疏水
17、阀后无止回阀；改进措施：并联APT泵组；疏水阀后安装DN40 DCV3 止回阀ST024A线梗复烤机一区疏水40Ari未知浮球合适0.8排水不畅原因：疏水阀失流；其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：并联APT泵组并联APT泵组；疏水阀后安装DN40 DCV3 止回阀ST025A线梗复烤机一区疏水40Ari未知浮球合适1.2正常原因：疏水阀失流；其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：并联APT泵组；并联APT泵组；疏水阀后安装DN40 DCV3 止回阀ST026A线梗复烤机主蒸汽管道末端20SpiraxFT14-10浮球合适7正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN20 DCV3 止
18、回阀ST027A线梗复烤机二区疏水40Spirax未知浮球合适0.2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN40 DCV3 止回阀ST028A线一润滚筒底部50SpiraxFT43H-10浮球合适6正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN50 DCV3 止回阀ST029A线一润滚筒底部25Ari未知浮球合适2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST030A线一润滚筒底部25Ari未知浮球合适2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST031A线一润滚筒底部25Ari未知浮球合适2正常其他问题：疏水阀后无止
19、回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST032A线二润滚筒底部50SpiraxFT43H-10浮球合适6正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN50 DCV3 止回阀ST033A线二润滚筒底部25Ari未知浮球合适2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST034A线二润滚筒底部25Ari未知浮球合适2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST035A线二润滚筒底部25Ari未知浮球合适2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST036B线一润滚筒底部25Ari未知浮球合适
20、2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25DCV3 止回阀ST037B线一润滚筒底部20Ari未知浮球合适2未使用其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN20 DCV3 止回阀ST038B线一润滚筒底部25Ari未知浮球合适2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST039B线一润滚筒底部50Ari未知浮球合适2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN50 DCV3 止回阀ST040B线二润滚筒底部25Ari未知浮球合适2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25DCV3 止回阀ST041B线二润滚筒底部20Ari未知
21、浮球合适2未使用其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN20 DCV3 止回阀ST042B线二润滚筒底部25Ari未知浮球合适2泄漏其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：更换为 DN25 FT14-14 ；安装DN25 DCV3 止回阀ST043B线二润滚筒底部50Ari未知浮球合适2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN50 DCV3 止回阀ST044B线复烤机1#干燥区50Ari未知浮球合适1.2未使用ST045B线复烤机1#干燥区50Ari未知浮球合适1.2未使用ST046B线复烤机2#干燥区40Ari未知浮球合适1.2未使用ST047B线复烤机2#干燥区40Ari未知
22、浮球合适1.2未使用ST048B线复烤机3#干燥区40Ari未知浮球合适1未使用ST049B线复烤机3#干燥区25SpiraxFT43-14浮球合适1未使用ST050B线复烤机4#干燥区25Ari未知浮球合适2未使用ST051B线复烤机4#干燥区25Ari未知浮球合适2未使用ST052B线复烤机5#干燥区25Ari未知浮球合适1未使用ST053B线复烤机干燥区蒸汽管道末端20Ari未知浮球合适7.5未使用ST054B线复烤机回潮一区蛇形管蒸汽25Ari未知浮球合适4.5未使用ST055B线复烤机回潮二区蛇形管蒸汽20Ari未知浮球合适3未使用ST056B线复烤机回潮区周边蒸汽20Ari未知浮球
23、合适3未使用ST057B线复烤机加热顶鹏蒸汽盘管20Ari未知浮球合适2未使用ST058B线梗复烤机一区疏水40Ari未知浮球合适0.8未使用ST059B线梗复烤机一区疏水40Ari未知浮球合适0.8未使用ST060B线梗复烤机一区疏水40Ari未知浮球合适1.2未使用ST061B线梗复烤机主蒸汽管道末端20Ari未知浮球合适7未使用ST062B线梗复烤机二区疏水40Ari未知浮球合适0.2未使用ST063B线碎叶复烤机滚筒疏水25Ari未知浮球合适0.2排水不畅原因：疏水阀失流； 其他问题：疏水阀后无止回阀； 改进措施：更换为APT10泵组注：因项目开展时，B线未生产，部分疏水阀状态待下一步
24、检测。3 蒸汽动力系统数学模型研究与建立根据序贯模块法，我们将过程能量系统多层次集成建模的思想应用到蒸汽动力系统数学模型建立上，从蒸汽产生、管网输送和蒸汽使用进行模块划分，根据锅炉效率、关键设备的工艺要求以及常规操作下的数据，利用相关能量平衡方程，分别建立了锅炉房能耗计算模型、室外管道能耗计算模型、室内管道及阀门能耗计算模型、生产设备（含真空回潮机、润叶机、复烤机等）能耗计算模型等数学模型。图12 锅炉房能耗计算模型图13 真空回潮机能耗计算模型图14 叶一润能耗计算模型图15 叶二润能耗计算模型图15 叶复烤机能耗计算模型图16 梗复烤机能耗计算模型（2） 蒸汽动力系统评估方法建立与应用1
25、蒸汽动力系统评估方法建立根据蒸汽动力系统模型，结合系统设计、运行控制、维护保养等多个方面建立蒸汽动力系统评估方法，评估步骤主要为：观察蒸汽动力系统模型运行数据依据系统能量平衡和一定的经验查找节能机会根据节能机会，设定优化和节能策略，制定出设想方案，修改模型数据，计算新的能量平衡基于模型新的平衡条件，观察系统的供求关系和设备约束条件是否满足，同时观察设想方案实施前后的特性数据，对策略进行评估，进行经济效益分析制定解决方案。2 蒸汽动力系统评估优化根据蒸汽动力系统评估方法，我们对公司现有蒸汽动力系统进行了全面细致评估，发现了一些改进机会，并提出了节约蒸汽使用、改善蒸汽品质、提高系统运行安全性的改进
26、建议和解决方案。其主要内容包括以下几方面： 工艺节能的评估结果和改进建议； 非工艺节能的评估结果和改进建议； 系统布置的评估结果和改进建议；2.1 工艺节能的评估结果和改进建议 （1） 预热一润和二润的回风 现状：目前，叶一润和叶二润热风加热器的回风温度分别为45 、49 ，采用蒸汽加热后的温度分 别为135、135。一润现有的耗汽量如下所示： 分析：若利用余热将一润和二润热风加热器的回风温度预热至75，那么一润的耗汽量如下所示： 和现有状况比较，一润热风加热器耗汽量减少了394.12-262.75=131.37kg/h 。按全年生产2700小时，一年减少的蒸汽耗量为355吨，折合费用为8.8
27、8万元。 同样，二润热风加热器每年减少的蒸汽耗量307吨，折合费用为7.68万元。 改进建议：利用公司生产余热给一润和二润热风加热器回风预热，每年将减少蒸汽耗量662吨，节约费用为 16.56万元。 （2）降低叶二润产品出口水分 现状：目前，叶二润出口水分含量为18%，叶二润和叶复烤机的现有耗汽量如下所示： 分析：若将叶二润出口水分含量调低0.5%，那么叶二润和叶复烤机的耗汽量如下所示： 那么叶二润和叶复烤机蒸汽量减少61.73kg/h，软化水耗量减少84.81kg/h；每年将减少蒸汽耗量166.7吨，软化水耗量减少229m，每年节约费用为4.28万元。 改进建议：将叶二润出口产品的水分降低0
28、.5%，每年将减少蒸汽耗量166.7吨，软化水耗量减少229m，每年节省费用为4.28万元。 （3）提高叶复烤机产品入口温度 现状：目前，叶复烤机产品入口温度为30，现有的耗汽量如下所示： 分析：若利用余热将叶复烤机产品入口温度提高至40 ，那么叶复烤机的耗汽量如下所示： 和现有状况比较，叶复烤机耗汽量减少了2515.25-2421.59=93.66kg/h 。按全年生产2700小时， 年减少的蒸汽耗量为253吨，折合费用为6.3万元。 改进建议：利用公司生产余热将叶复烤入口产品温度从30提升至40 ，每年将减少蒸汽耗量253吨，节约费用为6.3万元。 （4）降低叶复烤机干燥区排潮风机频率 现
29、状：目前，干燥区排潮风机的频率均设定为25Hz，现有的耗汽量如下所示： 分析：若将干燥区排潮风机的频率设定在20Hz，那么叶复烤机的耗汽量如下所示： 和现有状况比较，叶复烤机耗汽量减少了2515.25-24 14.61= 100.64kg/h 。按全年生产2700小时，年减少的蒸汽耗量为272吨，折合费用为6.8万元。 改进建议：对现场做试验，将叶复烤机干燥区排潮风机的频率由25Hz 降低至20Hz ，那么叶复烤机每年减少的蒸汽耗量为272吨，折合费用为6.8万元。 （5）预热叶复烤机干燥区新风现状：目前，干燥区采用蒸汽将新风加热至各区温度（其中，最低为65），现有的耗汽量如下所示： 分析：根
30、据质量守恒定律，排潮风机排出的风量就等于新风量。因此，排潮风机排潮风温降低20 就等于预热新风提升20减少的蒸汽耗量，那么叶复烤机的耗汽量如下所示： 和现有状况比较，叶复烤机耗汽量减少了2515.25-2330.18= 185.07kg/h 。按全年生产2700小时，年减少的蒸汽耗量为500吨，折合费用为12.5万元。 改进建议：采用余热对叶复烤机新风进行预热，将新风温度从30提升至50，那么叶复烤机每年减少的蒸汽耗量为500吨，折合费用为12.5万元。2.2 非工艺节能的评估结果和改进建议 （1） 锅炉选型 现状：公司现有两台20T/H循环流化床锅炉，锅炉参数如下表所示：锅炉铭牌锅炉类型&型
31、号燃煤锅炉&SZX20-1.25-W1数量2台蒸发量20T/H锅炉压力12.5barg锅炉生产厂家四川东方锅炉工业锅炉集团有限公司实际运行参数正常运行压力9-10barg手动排污电导率测量值4411s/cm锅炉给水温度95由于生产模式的调整，目前生产线较长时间处于单线生产模式，锅炉房分汽缸的紧急排放阀经常处于开启状态，对外排放蒸汽，如下图所示： 分析：单线生产时，生产车间及除氧器的实际用汽总量如下图所示：由于循环流化床锅炉的特性，锅炉的最低运行负荷约为额定负荷的30%，即最小的蒸汽输出量为6000kg/h，而目前生产车间及除氧器实际所需要的蒸汽量为5752.5kg/h，那么将会有247.5kg
32、/h 的蒸汽对外进行排放，同时可得出此时锅炉的燃烧效率仅为34%。改进建议：将燃煤锅炉更换为燃气锅炉，节能率可达54.6%，具体计算请参见下表所示。 名称数值单位现有锅炉效率0.3408锅炉实际蒸发量5752.5kg/h锅炉实际运行压力9barg对应饱和蒸汽焓值2778.1kJ/kg oC锅炉给水温度95锅炉年运行时间2700小时/年煤的热值20092.8kJ/kg现有锅炉耗煤量5399.28吨/年煤价格545元/ 吨每年燃煤费用294.26万元/年天然气价格3.2元/Nm3更换天然气锅炉后锅炉效率0.75天然气热值35162.4KJ/Nm3更换天然气锅炉后每年天然气耗量1401961.32N
33、m3/年每年天然气费用448.63万元/年更换锅炉后减少燃料热量59190.33GJ/年节能率54.6% （2） 减少锅炉表面排污 现状：目前，锅炉的表面排污采用手动排污，锅炉炉水的平均电导率为4411us/cm，转化为可溶解固形物值为2205.5mg/L，表面排污水先进入闪蒸罐，闪蒸罐内会产生的闪蒸汽和排污水。其中，闪蒸汽进入除氧器，排污水则与锅炉补水换热后对外直接排放。 分析：按照国家规定，工厂锅炉炉水电导率值低于3500us/cm即可，如下所示： 过多的表面排污造成蒸汽、软化水不必要的浪费。 改进建议：增加自动表面排污阀，尽可能减少锅炉表面排污。可每年节约蒸汽量124.88吨/年，节约软
34、化水量595.7m/年，节约费用3.42万元/年。（3） 提高冷凝水回收率现状：目前，公司多处存在冷凝水和闪蒸汽直排现象，如下图所示：由于以上冷凝水和闪蒸汽直排，导致工厂实际的冷凝水回收率为51.7%，而理论的冷凝水回收 率为78.1%，还具有较大的冷凝水回收提升空间，如下图所示： 分析：公司冷凝水或闪蒸汽直排的主要原因可以分为三大类： 第一类：未安装冷凝水回收管路 蒸汽管道压力较高，产生的冷凝水本来可以通过自身压力进行回收。但由于没有安装相应的冷凝水回收管路，导致冷凝水直接排放。 第二类：设备失流 所谓失流，即换热器内蒸汽空间的压力等于或小于疏水阀后的总背压从而导致冷凝水无法从换热器内排除的
35、现象。 例如叶复烤机、碎叶复烤机、一润和二润设备，在它们正常工作时，蒸汽调节阀后的蒸汽压力 小于1barg，而设备疏水阀后的背压约为1.5barg （相当于冷凝水管路提升15m）。冷凝水的压力不足 以克服疏水阀后的背压，只能人为打开疏水阀的旁通或者直接通过自动排放阀对外进行排放。 换热器失流不仅会使换热器内持续发出撞击的噪声，还会造成以下影响： l 控制阀会不断振荡，缩短控制阀的寿命 l 达不到换热器二次侧设定的出口温度 l 换热器出口二次侧温度出现分层现象 l 增加换热器、疏水阀及冷凝水管道腐蚀的可能性积聚的冷凝水的温度会比蒸汽温度低得多，二氧化碳和氧气更容易溶解在冷水中。 l 会产生机械应
36、力换热器顶部蒸汽空间的高温会使换热器产生膨胀现象，而其底部由于浸泡在低温的冷凝水中其作用恰恰相反，会使换热器发生收缩现象。当积聚的冷凝水水位连续变化，特别是快速变化时，机械应力会更加严重，从而导致换热器蒸汽向外泄漏。 失流最终会导致维护量的增加，降低换热器以及附属设备的使用寿命，从而增加整体的运行费用。 第三类：通过闪蒸汽的形式对外排放 如除氧头闪蒸汽，当冷凝水产生的闪蒸汽超过除氧器本身所需要的蒸汽量时，闪蒸汽就会直接通过除氧器的排空口对外排放。 改进建议：安装冷凝水管路，将蒸汽管路疏水进行回收；对失流设备，安装自动疏水阀泵，解决设备失流问题的同时，回收冷凝水；将除氧头闪蒸汽进行回收。将上述进
37、行回收后，每年可节约的锅炉补水量为4100m/年，每年节约的锅炉蒸汽量为869吨/年，每年节约的费用为23.78万元。 （4） 除氧器闪蒸汽热量回收 现状：目前，除氧器设定温度为95，除氧器排空口会断断续续向外排放闪蒸汽，如下所示： 分析：虽然除氧器现有温度为95，但由于除氧器补水方式为间断给水，当除氧器不补水时，冷凝水产生的闪蒸汽及排污产生的闪蒸汽均无法被充分吸收，闪蒸汽就会通过除氧头对外进行排放。 实际上，现场锅炉除氧为热力除氧，需将除氧器内水温加热至104左右，此时除氧头对外排放的蒸汽将更加多。 改进建议： 将除氧器温度95改为104； 将除氧头冒出的闪蒸汽热量回收至软化水。 基于现有的
38、除氧器冒出的闪蒸汽量，可节约的蒸汽量216.3吨/年，节约软化水216.3m/年，节约的费用为5.52万元/年。 （5） 蒸汽阀门保温现状：目前，锅炉房及生产车间的大部分阀门均没有进行保温，如下所示： 分析：高温阀门未保温，存在较大的散热损失。基于现状，蒸汽管路及阀门的散热损失占到了总蒸汽能耗的15%，相当于3台碎叶复烤机的蒸汽能耗。保温前后的节能量计算如下所示： 名称数值单位室内管道及阀门蒸汽能耗741.83kg/h室内管道及阀门蒸汽能耗385.31kg/h工厂全年运行时间2700小时/年蒸汽单价250元/ 吨全年节约蒸汽量962.6吨/年全年节约费用24.07万元/年 改进建议：请给现场未
39、保温的阀门（截止阀、减压阀等）、过滤器、汽水分离器等设备安装可拆卸式保温夹套，可节约蒸汽耗量962.6吨/年，节约费用24.07万元/年。2.3 系统布置的评估结果和改进建议（1）蒸汽管路疏水点布置现状：在系统评估过程中，蒸汽主管的下降管最低处，公司大多都安装布置了疏水点，但是部分疏水点没有安装集水槽。除此之外，在蒸汽下降管和上升管的最低处，还缺少少量疏水点。 分析：现场减压阀前后的管道属于下降管和上升管。当阀门关闭时，冷凝水会在阀前后积聚；当阀门再次打开时，冷凝水会随蒸汽携带出去。而减压阀是通过节流起到控制蒸汽压力，所以在这些阀门的阀芯与阀座处蒸汽流速很高，甚至达到临界速度。如果此时蒸汽中混
40、入质量较大的小水滴，会对 阀芯阀座造成较大冲击，影响阀门的使用寿命，如下图所示，而且若进入换热器的蒸汽管道中含有冷凝水，则会影响换热效率，延长制程时间，较严重时会有水锤产生。因此必须在下降管和上升管的最低处安装疏水阀组。 在布置疏水点时应注意以下几点： 对于大口径蒸汽主管在起机阶段形成的冷凝水量较多，需要每隔30m至50m布置疏水点，并且还要尽可能的布置在管道天然的最低处。 由于蒸汽流速很快，在布置疏水点时，应考虑增加集水槽，推荐的集水槽尺寸及安装方式如下所示： 改进建议：请按照上述正确的下降管布置方式，对下表中所列出的清单中布置10套疏水阀组。（2） 蒸汽支管取汽 现状：现场大部分的蒸汽支管
41、取汽均从上部取汽，这是正确的取汽方式。但还有少部分支管取汽方式采用水平取汽和下部取汽，如下图中的红圈所示： 分析：分支管道的连接应该从主管道的上方取蒸汽，这样可以得到最干燥的蒸汽。如果从管道侧面取 蒸汽，蒸汽会携带从蒸汽主管而来的冷凝水和管道杂质进入支管，这样会降低取汽点下游控制阀和减压阀的使用寿命，也会影响换热器的换热效果。 改进建议：建议将除氧器蒸汽支管取汽方式改为上方取汽。 6、 结论 1、完成了公司蒸汽动力系统模型的建立，为复烤行业蒸汽系统模拟应用提供依据。2、通过建立蒸汽动力系统模型，使蒸汽动力系统流程清晰明了，实现蒸汽动力系统设备全周期管理，提高系统运行效率；3、建立了蒸汽动力系统评估优化方法，开展了蒸汽动力系统评估，共提出5项工艺节能改进建议、5项非工艺节能改进建议和2项系统布置改进建议，为实现蒸汽系统经济可靠运行，降低公司生产成本提供依据。 4、彻底消除了因排放凝结水和闪蒸二次汽造成的热污染，消除了安全隐患，美化了厂区环境，实现了清洁生产，提升了企业的社会形象。5、通过提出改进建议的理论计算，共可节约103.23万元的蒸汽和软化水费用，根据1吨蒸汽综合成本约为250元，则共节约4130吨蒸汽。同时1吨蒸汽加工1吨成品片烟的经
