前言
以成本经济为诉求的高效率不只针对锅炉本体,蒸汽系统作业状况也是关注对象,系统整合功能如果不理想,即使是高效率锅炉也可能发生低效率的运转结果。在蒸汽锅炉系统中,高价燃料使长期使用的变动成本比锅炉固定成本更为重要,而回收系统废热可以减少燃料用量,其直接反应到成本下降的效益往往相当可观。燃料、给水、空气、蒸汽、泄放水及冷凝水之管理控制都影响整体系统效率,基于蒸汽热能的广泛应用,本文以回收燃烧气排放废热及蒸汽袪水器泄漏检测技术为指引重点。
一、回收燃烧气排放废热
1.雾化条件影响排气温度:
燃烧效率好坏可以从火焰亮度、炭粒火星、集尘色泽及烟囱飞灰等目视判断。依据燃烧机特性设定燃料温度或压力、雾化蒸汽或送风压力,通常可以获得很好的效果。如果于高负载状态下雾化不良,炉膛容量可能无法提供燃料粒径足够的滞烧时间,而产生残炭积灰的负面效果是换热效果下降,烟囱排放温度将上升。
2.助燃空气影响排气温度:
燃烧器采较高的空气量辅助雾化效果时,火焰温度较低以致辐射区换热效果下降。虽然对流区热传速率会增加,但是固定面积限制了传热总量,由多数锅炉显示,增加空气比会呈现较低效率的特性,所以烟囱排放温度下降的效应不及排放质量增加而造成的热损失多。
3.蒸汽压力影响排气温度:
锅炉操作中,制程蒸汽需量变化、蒸汽需求压力或温度是决定排气温度高低的主要因素。于具有节热器或复热器的场合,高低负载之尾气温度差异会缩小,所以不能仅以烟囱排气温度、含氧量判读锅炉特性。
4.负载高低影响排气温度:
锅炉负载增加时需要提高燃料供给量,水侧吸收燃气热的速率在固定受热面积下提升有限,通常负载愈高排气温度愈高,排气总量及温度增加使得损失之热量增加,因此有些锅炉在负载上升至某一阶段时,达到换热功能瓶颈以致效率开始下降。
5.复热器使用时机:
以复热器回收排气热使助燃空气温度上升,送入炉膛作为辅助能源直接减少燃料,炉膛温度较高可增加辐射传热。水侧负载不变却一定提升锅炉效率,由于助燃空气与燃烧气体积流量相近,通常采用壳管式热交换器设计。增设复热器应注意既有锅炉的操作条件限制,项目包括:
a.燃烧排气温度极高时,管端热应力设计不均可能容易变形裂隙。
b.空气侧受鼓风机扬程限制,考虑低流速设计可能需要较大换热面积。
c.燃气侧受炉膛正压回火限制,考虑低流速设计可能需要较大换热面积。
d.空气预热温度过高时,将风机置于复热器前,须考虑鼓风减量程度。
e.空气预热温度过高时,需考虑燃烧机限制,不适用空气雾化型燃烧机。
f.平行热管之送风应选择顺向换热,以避免燃烧气侧出口管壁露点腐蚀。
g.垂直热管送风或逆向换热,燃气出口温度应高于露点很多以避免腐蚀。