優(yōu)劣就在高低之間
我國(guó)既是工業(yè)鍋爐生產(chǎn)大國(guó)，也是工業(yè)鍋爐使用大國(guó)，但鍋爐運(yùn)行管理水平偏低，能源浪費(fèi)較大，實(shí)際運(yùn)行熱效率低于國(guó)際先進(jìn)水平15%左右。普遍認(rèn)為，低于2噸/小時(shí)的鍋爐運(yùn)行熱效率55—60%，2—4噸/小時(shí)的鍋爐60—65%，6—10噸/小時(shí)的鍋爐65—70%，10噸/小時(shí)以上的鍋爐70—75%。
數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)蒸汽鍋爐占總?cè)萘康?5%。對(duì)于蒸汽鍋爐，長(zhǎng)期以來(lái)一直存在“大馬拉小車”和低壓運(yùn)行現(xiàn)象。大多數(shù)鍋爐處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，主要出于兩個(gè)原因，一方面設(shè)計(jì)院和用戶在選用鍋爐時(shí)考慮未來(lái)的發(fā)展需要而選擇鍋爐容量遠(yuǎn)大于實(shí)際需求量；另一方面，鍋爐實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷隨由生產(chǎn)變化引起的蒸汽負(fù)荷波動(dòng)，導(dǎo)致很多鍋爐長(zhǎng)期運(yùn)行于低負(fù)荷狀態(tài)下。這種“大馬拉小車”的狀況意味著鍋爐在低壓運(yùn)行時(shí)就可滿足生產(chǎn)要求，而蒸汽用戶又普遍錯(cuò)誤地認(rèn)為低壓運(yùn)行會(huì)節(jié)約燃料，因此鍋爐的低壓運(yùn)行現(xiàn)象非常普遍。
同時(shí)，用汽設(shè)備的蒸汽壓力卻普遍存在偏高問(wèn)題，這是由于大多數(shù)蒸汽用戶對(duì)蒸汽壓力和蒸汽耗量關(guān)系缺少認(rèn)識(shí)，而一些用戶又錯(cuò)誤地認(rèn)為使用較高的蒸汽壓力會(huì)降低蒸汽耗量?？梢?jiàn)，當(dāng)前在我國(guó)的蒸汽用戶中，鍋爐低壓運(yùn)行、蒸汽低壓輸送和用汽壓力卻相對(duì)偏高問(wèn)題突出。
而實(shí)際情況又如何呢？孚雷德愿與大家作如下分享：
鍋爐低壓運(yùn)行節(jié)約燃料嗎？
毋庸置疑，從產(chǎn)生單位質(zhì)量的蒸汽所需燃料來(lái)看，蒸汽壓力越高時(shí)所需燃料越多。也正因?yàn)槿绱?，單位質(zhì)量的高壓蒸汽的熱焓值就高于低壓蒸汽熱焓值。根據(jù)熱平衡，如忽略熱能轉(zhuǎn)化過(guò)程中損失部分，企業(yè)生產(chǎn)需要的總熱能（負(fù)荷）應(yīng)等于所耗蒸汽的總熱能，也應(yīng)等于燃料燃燒提供的總熱能。因此，決定燃料需求的應(yīng)該是負(fù)荷大小，并不是所產(chǎn)生蒸汽的壓力。所謂節(jié)約燃料，實(shí)際指的是降低能源轉(zhuǎn)化過(guò)程中損失掉的部分。而對(duì)于熱能轉(zhuǎn)化過(guò)程中的損失部分，其不在于生產(chǎn)單位質(zhì)量蒸汽而理應(yīng)消耗多少燃料，在于蒸汽生產(chǎn)過(guò)程中浪費(fèi)了多少燃料。
這里用一個(gè)大家熟悉的例子來(lái)比擬上述問(wèn)題。對(duì)于物流公司，可以選擇大噸位的大卡車，也可選擇小噸位的小貨車。很明顯，大卡車比小貨車耗油量高很多，但物流公司選擇的是大卡車。首先，物流公司看重的是載重量和運(yùn)輸能力；其次，關(guān)于燃油成本，他們衡量的是每噸貨物的燃油消耗，而不是每種運(yùn)輸工具的燃油差別；還有，單輛大卡車的運(yùn)輸能力遠(yuǎn)高于小貨車，因此選用大卡車時(shí)車輛總數(shù)大幅降低，公司可以有更多精力和關(guān)注度投入到每輛大卡車上，對(duì)其的管理水平也會(huì)提高，因而大卡車的個(gè)體運(yùn)輸能力和團(tuán)隊(duì)合作水平均會(huì)有所提高，整體管理費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用也會(huì)降低很多。也就是說(shuō)，在總運(yùn)輸能力需求一樣的情況下，選擇大卡車時(shí)，浪費(fèi)和內(nèi)耗降低，運(yùn)輸效率提升，成本降低，效益提升。
鍋爐低壓運(yùn)行加大燃料消耗和環(huán)境污染
鍋爐運(yùn)行壓力降低時(shí)，爐內(nèi)汽水混合物的飽和溫度降低，首先會(huì)引起燃料耗量減少，爐膛溫度降低，燃燒工況變壞，化學(xué)未完全燃燒熱損失和物理未燃燒熱損失增加。當(dāng)爐內(nèi)溫度過(guò)低時(shí)，爐內(nèi)燃燒難以穩(wěn)定。這樣，為滿足蒸發(fā)量要求，就得多進(jìn)燃料和增加送引風(fēng)量，最終導(dǎo)致燃料消耗的增加，造成能源浪費(fèi)，也增大了污染物排放。
鍋爐高壓運(yùn)行和蒸汽高壓輸送的益處
鍋爐在高壓下運(yùn)行容易達(dá)到最佳狀態(tài)，運(yùn)行效率高，而且鍋爐蓄熱能力增強(qiáng)，抗負(fù)荷波動(dòng)的能力提高，蒸汽品質(zhì)提升。相反，低壓運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷瞬間增加15%就會(huì)引起嚴(yán)重的蒸汽帶水現(xiàn)象。
蒸汽在高壓下輸送，所需管道口徑減小，熱損失降低，冷凝水量減少，管道承受的水錘和腐蝕也會(huì)減輕。而且，保溫材料、管道支撐和安裝費(fèi)用減少。高壓送汽時(shí)，壓力損失減少。例如，壓力為10barg的蒸汽以25米/秒的速度在DN150的管道中流動(dòng)時(shí)每10米的直管產(chǎn)生21mbarg的壓力損失，而壓力為6barg的同質(zhì)量的蒸汽在DN150的管道中流動(dòng)時(shí)蒸汽速度達(dá)到40米/秒，每10米的直管產(chǎn)生32mbarg的壓力損失。
蒸汽高壓輸送到用汽設(shè)備時(shí)，經(jīng)減壓，蒸汽干度提高，設(shè)備效率和可靠性提升，設(shè)備壽命延長(zhǎng)。
低壓用汽的好處
蒸汽高壓輸送到現(xiàn)場(chǎng)后，經(jīng)過(guò)汽輪機(jī)或減壓閥減壓后在現(xiàn)場(chǎng)使用。低壓用汽時(shí)，蒸汽潛熱提高，對(duì)于間接用汽設(shè)備，蒸汽耗量降低，節(jié)約能源。比如，將蒸汽壓力從5barg減到1barg時(shí)，可節(jié)約5.22%的蒸汽；其次，蒸汽壓力降低后，冷凝水壓力也降低，閃蒸而引起的蒸汽外排和能源浪費(fèi)也會(huì)減輕；蒸汽壓力降低后可降低管道、設(shè)備壓力等級(jí)要求，降低設(shè)備投資。
總之，蒸汽鍋爐要避免低壓運(yùn)行，而要在接近于額定壓力下運(yùn)行。高效的蒸汽系統(tǒng)要做到高壓送汽和低壓用汽。對(duì)于蒸汽系統(tǒng)，優(yōu)劣就在高低之間。