广东华电韶关热电有限公司
摘要：随着资源、环境等约束日益增强，分散小锅炉企业面临着能源消耗高、环境污染重、节能压力大等诸多问题。集中供热是替代分散小锅炉的重要措施。如何使用集中供热替代分散小锅炉？本文分别从技术可行性及成本分析，两个角度阐述使用低压或中压蒸汽替代导热油炉可行及替代后显著效果。
关键词：蒸汽、低压、中压、替代、导热油
Abstract :Along with growing constraints such as resources, environment, scattered small boilers enterprise faced with high energy consumption and environmental pollution, energy saving high pressure, and many other problems. The central heating is an important measure to replace the scattered small boilers. How to use alternative scattered small boilers for central heating? This paper respectively from the angles of technology and cost are expounded: the use of low or medium pressure steam instead of heat conduction oil furnace is feasible and significant effects after the replacement.
分散小锅炉供热效率低、且以燃煤为主，已造成严重环境污染。推广集中供热可以加快淘汰分散供热小锅炉、提高能源利用效率和促进节能减排，是治理大气污染的重要措施。在广东省政府节能减排工作深入推进下，广东省环境保护厅下发“粤环[2016]12号文件：广东省锅炉污染整治实施的方案”，要求到2017年，全省具备一定规模用热需求的园区基本实现集中供热。
广东省南雄市精细化工园区内分散小锅炉企业主要有两种炉型：蒸汽炉、导热油炉。推广集中供热替代分散供热，需将这两种炉型替代。使用蒸汽炉的企业可直接与供热管网进行对接。但使用导热油炉的企业如何对接呢？通过分析其中存在的问题和解析关键影响因素进而实现蒸汽替代导热油，替代后不仅能达到集中供热的目的，更有巨大的经济效益。
一、蒸汽替代导热油原理
根据能量守恒原理，使用蒸汽替代导热油。
导热油加热是将锅炉中的导热油加热到一定的温度，通过敷设管道，利用导热油油泵输送到反应釜内，将导热油的热量通过反应釜内的螺旋管以热交换方式传递给釜内原料，待釜内原料达到反应所需的温度后，进行合成反应。根据调研显示：因反应釜内化学原料不同，反应所需的温度也不同，在140℃-280℃之间不等。因导热油加热方式具有低压、高温的特性，设备相对简单，而且又都是在企业自身的控制下，工艺参数和生产过程比较容易控制，管理简单，因此深受企业欢迎。但是这种方式也存在着非常大的缺点，就是对环境的污染和能源的浪费，由于每个企业都设置有自己的有锅炉，因此每个企业都有污染物排放，再加上燃煤导热油锅炉热效率低，除尘脱硫脱销难度大，环保设施投入少，企业很难将工作做好，不利于节能减排，且导热油的性能会随使用时间的增加而衰退，需要定期更换，维护成本高，同时，导热油的泄漏还存在高温起火的危险。如南雄市精细化工园区内导热油油温均处于200℃以上，稍有泄漏遇到外层保温棉，会发生火灾事件。有统计数据证明，导热油锅炉及导热油加热系统发生的重大安全事故中，80%以上是由于导热油泄漏引发的，导热油的泄露是引发安全事故的罪魁祸首。
而蒸汽作为一种清洁能源，其原理就是利用具有一定的过热度的蒸汽作为热源，把热量传递到反应釜内。因蒸汽可以通过集中供热的方式由热电厂直接供给，大气污染物可实现超低排放，而且电厂热效率高、可实现超洁净排放。因此是一种很好的替代导热油、实现节能减排替代品。如准备替代的南雄市70余台燃煤小锅炉，年排放SO2为2916吨、NOx为840吨。替代后，小锅炉企业不在燃烧锅炉，没有污染物排放，而电厂排放可达到燃机排放标准，实现超洁净排放。
二、蒸汽替代导热油关键技术
1、更换设备
如何判断该设备是否需要更换呢？
根据反应釜内原料反应所需的温度，查询该温度对应的压力，若压力超出反应釜内盘管、螺旋管道承受的压力，则需更换设备，否则无需更换设备。
如:该反应釜内需要的温度为150℃，根据焓熵参数表查得对应的压力为0.48MPa，查得反应釜内管道承受的压力为0.6MPa，在反应釜内管道承受的压力范围内，则无需更换设备。
2、蒸汽参数选择
1)导热油企业使用油温简介
导热油企业内部一般有1台导热油炉，多台用热设备。蒸汽温度选择用热设备的进口温度或稍高一些，压力较该饱和温度对应的压力稍小一些，确保有足够的过热度。
如在南雄市精细化工园区调研某化工企业时，反应釜内所需温度有高、有低，低温反应釜进出口油温分别为140℃、133℃；高温反应釜进出口油温分别为230℃、223℃。该企业在进行生产时，选择先将导热油温升至140℃，将低温反应釜进、出口油门打开，高温反应釜进、出口油门关闭，待反应完成后，关闭进、出口油门。继续升温，待油温升至230℃后，进入高温反应釜。
2)对应的蒸汽参数选择
对于140℃的反应釜，进入反应釜前选择蒸汽参数为0.4MPa、145℃，且设备不需要进行更换，而230℃的反应釜，选择蒸汽参数为2.8MPa、235℃的蒸汽，此反应釜需更换为承压设备。
该公司可将高温反应釜出口的不饱和水，经减温减压后变为0.4MPa、145℃的蒸汽，进入低温反应釜进行二次利用。
3、蒸汽数量计算
以该公司为例，该公司共有17台反应釜，生产时9台参与低温反应，另外8台参与高温反应，高、低温反应所需时间分别约为8小时，准备原料、放空反应釜内材料和放入物料的时间共约5小时。标煤耗量为：180t/月，每月连续生产平均为20天，1台8.4蒸吨的燃煤锅炉，油泵出口额定流量为400m³/h。
1)计算导热油在流经10台高温反应釜时释放的热量：
已知：按平均温度227℃查得时，导热油密度ρ为878Kg/m³；导热油的比热容Cp为2.6kJ/kg℃，导热油每小时释放的热量为：
Q=G×Cp×ρ×（t2-t1）=400×2.6×878×（230-223）=6391840kJ/h
2)计算10台高温反应釜所需的蒸汽量
根据230℃饱和蒸汽对应的蒸汽压力为2.795MPa，选择2.8MPa、235℃的蒸汽，该蒸汽流经反应釜后，释放汽化潜热，变为该压力下不饱和温度的水，根据焓熵表查得改参数在变为水时可以释放的汽化潜热r= 1812.6Kj/Kg
所需的蒸汽量为：Q1=Q/r=3.53t/h
即10台反应釜需2.8MPa、235℃的蒸汽3.53t/h。
3)按此方法计算低温反应釜所需蒸汽量
蒸汽流经高温反应釜，出口为不饱和水，经减温减压后变为0.4MPa、145℃的蒸汽，需0.4MPa、145℃蒸汽2.75t/h。
4)即每小时只需3.53t/h蒸汽，高、低温反应釜可同时进行反应。
4、蒸汽替代导热油后，小锅炉企业成本分析
4.1、小锅炉企业原来使用燃煤时成本
1)以一台8.4蒸吨导热油锅炉为例，现一台（套）8.4蒸吨导热锅炉市价24万元/台套，按6年折旧即4万元/年，一台8.4蒸吨导热油锅炉需16吨导热油才能正常运行。导热油现市价11000元/吨（油质较差），一般3年需要更换一次，即5.87万元/年，换油时要进行一次清洗，清洗一次要14000元/次。
2)人工：锅炉操作人员三班/天，每班2人即6人，每人工资3500元/月（还不包括5金缴内），6人，2.1万元／年。
3)电费：8.4蒸吨导热油锅炉用电量，热油泵电机额定功率140KW，引用机74KW，鼓风机30KW，额定功率共计244KW/时，实际运行约195KW/时，以0.8元/度计，0.8元×195度=156元/时，3744元/天，3744元/天×20天=7.488万元/月。
4)煤：锅炉耗标煤180吨/月，现市价1000元/吨，每年费用为1000元/吨×180吨/月=18万元/月。
5)脱硫、脱销、除尘的费用，该企业计算为50元/天，每年费用为：50元/天×20=0.1万元/年
每月费用汇总
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该企业使用燃煤时，每月费用为28.627万元。
4.2、改造费用
1)高温反应釜改造费用。根据反应釜厂家提供的信息，反应釜改造时需将原反应釜内盘管更换为承压管，且管径由原来的DN50，扩大为DN65，每台反应釜改造费用约4000元。
2)增加1台减温减压装置，费用约2000元。
3)改造总费用为34000元。
4)一台反应釜平均使用年限为7年，则每月改造费用为404.76元/月。
4.3、使用蒸汽的成本
1)使用蒸汽提到导热油后，上述7项费用仅为蒸汽费用。
2)采用蒸汽后，每小时耗中压蒸汽3.53t/h蒸吨，低压蒸汽使用高温反应釜出口后的不饱和水，经减温减压后满足低压蒸汽参数要求。即蒸汽只需使用中压蒸汽即可。
3)蒸汽市价190元／t计，生产相同的产品，所需蒸汽量为645.486t/月，则费用为12.264万元/月
4.4、使用蒸汽替代导热油后的效益
1)节省费用
根据上述计算，每月节省费用为16.32万元，年节省费用195.84万元/年。
2)提高了生产效率。
原来高、低温反应釜都反应一次需时间21小时，使用蒸汽后高、低温反应釜都反应一次需时间13小时，时间节省8小时。生产效率提高61.5%。
三、蒸汽替代导热油发展趋势及前景
使用蒸汽替代导热油后，导热油锅炉企业一是降低成本，提高了竞争力；二是降低因导热油泄漏导致的火灾事故，极大的提高安全性；三是锅炉不再燃烧，没有污染物排放，将污染物处理转移到热电厂，对提高环境水平有极大的促进作用。
四、结论
推广集中供热，使用蒸汽替代导热油炉可行。不仅实现节能降耗、治理环境污染、提高企业生产安全性，还可以有效降低企业成本。
参考文献
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