室温的自来水经过沉降、过滤、反渗透等水处理装置变成软水作为锅炉的补给水存放在水箱中,根据锅炉负荷的变化情况,锅炉补给水被水泵抽吸进热力除氧器,在热力除氧器的微正压环境下利用锅炉产生的高温蒸汽升温至104?,然后进入锅炉。锅炉燃烧燃料油,将104?的水加热成0?8MPa下的饱和蒸汽。蒸汽大部分供给保温油罐、蒸汽管线以保温储存的油品,另一部分提供给除氧器加热锅炉补给水。
锅炉房节能主要有两方面的工作:
(1)提升锅炉燃烧效率。由于燃油锅炉的总体热效率一般在85%左右,采用新型的燃油锅炉可以提升热效率,但是空间不大,且投资较高,对于公司目前的生产经营现状而言,暂不适用。
(2)提升进入除氧器的补给水水温,减少除氧器蒸汽耗用量。除氧器中用于加热补给水的热源是锅炉燃烧油品产生的蒸汽,且加热方式是接触式,浪费了宝贵的蒸汽资源且热效率不高。
2热泵系统原理
热泵按照逆卡诺循环工作,具体工作过程如下:
(1)液态制冷剂在蒸发器内吸收低温热源(即空气、水等低温物质)的热量,蒸发成气态制冷剂;
(2)蒸发器出来的气态制冷剂被吸入制冷压缩机,被压缩成高温高压的气态制冷剂;
(3)高温高压的气态制冷剂在冷凝器中放热,加热需要加热的物质(即锅炉补给水等需要加热的物质),同时自身被冷却为高压液态制冷剂;
(4)高压液态制冷剂流经膨胀机构而被节流,再变为低压低温的液态制冷剂,重新具有了从低温热源吸热的能力,进入蒸发器,开始新的循环。根据热源的不同种类,热泵分为不同种类,即:空气源热泵、水源热泵、土壤源热泵、太阳能热泵以及以上几种形式的复合型热泵。
3联合供热系统
将热泵系统融入到现有的锅炉房热力系统中,取代部分热力除氧器升温的功能,利用热泵系统高效率、低能耗的特点,使用较少的电耗来减少热力除氧器蒸汽的耗用,同时对现有热力系统及生产并未带来较大的改动和影响,具有较好的嵌入性。热泵系统不失为一种很好的提高锅炉房蒸汽使用效率的设备。将热泵系统设置于锅炉房现有的热力系统中,形成带热泵的新的热力系统。
根据目前热泵技术,改动后的流程为:经过水处理装置后的软水先进入热泵加温至50℃,进入保温水箱,然后根据锅炉负荷的变化情况,被水泵抽吸至热力除氧器,在除氧器中利用锅炉产生的高温蒸汽升温至104℃,然后进入锅炉。可以看出,热泵取代了现有燃油锅炉系统中由热力除氧器承担的将室温的补充水由室温加热至50℃的工作,从而节省了除氧器耗用的蒸汽量,即节省了燃料油的消耗。
4经济性分析
假设条件
为了分析热泵加热补充水与除氧器利用锅炉蒸汽加热补充水之间成本的差异,制定如下假设:
(1)燃油锅炉的补充水夏、秋季节为7t/h,冬、春季节为14t/h。
(2)燃油锅炉每天平均运行16h,夏、秋季节及冬、春季节均按180d计算。
(3)夏、秋季节经过水处理装置处理后的补给水的平均水温为15℃;冬、春季节经过水处理装置处理后的补给水的平均水温为5℃。
(4)锅炉热效率为85%,除氧器热效率为98%。
(5)锅炉燃烧使用180#燃料油,其热值为10100kca,l折合42277kJ/kg。
(6)180#燃料油市场价格为5000元/,t电费为0?84元/kWh。
(7)锅炉蒸汽加热水的成本不计泵等辅助设备的运行费用。
(8)由于目前热泵系统成熟的自动化系统,不考虑加装热泵系统后增加的人工成本。
(9)不考虑锅炉和热泵的维护费用。
经济性对比分析
从以上计算可以看出,利用锅炉蒸汽在除氧器中将补充水从室温加热到50℃的年运行成本为147?2688万元,利用热泵加热的年运行成本为89?0265万元,则每年可节省运行成本58?2423万元。根据企业实际运行的参数所选取的热泵设备的采购和安装成本大约为150万元,则静态回收期为2年7个月。由于石油储运企业实际加热时间超过每天16h,特别是秋、冬、春三季,通常情况下都在20h以上,而且随着燃料油价格的上涨,使用热泵将带来更大的经济效益,回收期也将缩短。
5结语
通过分析目前石油仓储企业燃油锅炉系统,得出热力除氧器消耗了相当一部分高品位的蒸汽能源,造成了能源的浪费。利用热泵对原有系统进行改造,可减少燃料油的消耗和有害气体的排放,帮助企业进行节能减排,具有显著的经济效益和社会效益。热泵燃油锅炉联合供热具有广泛的适用价值和发展空间。