烤爐蒸汽加熱改造設(shè)計(jì)

莫文亮

（廣東真美食品股份有限公司，廣東 潮州 512000）

1 改造背景

我司現(xiàn)有烤爐12個(gè)，單個(gè)烤爐功率35kW，12個(gè)烤爐總功率420kW。生產(chǎn)高峰期基本是24h不間斷生產(chǎn)，1年僅電費(fèi)就是一筆不小的開(kāi)支，而且由于歷史原因，所在車間的主電源線載流量有所限制，在用電高峰期時(shí)有時(shí)實(shí)際用電電流接近主電源線的安全載流范圍，存在有一定的安全隱患。因此，如能對(duì)電加熱進(jìn)行蒸汽加熱改造，則既能節(jié)省電耗費(fèi)用，又能減少用電緊張的缺口，降低車間用電安全風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)我司后續(xù)的設(shè)備布局優(yōu)化極為有利。根據(jù)烤爐的設(shè)備特點(diǎn)，單臺(tái)烤爐功率為35kW(其中電加熱絲18kW，熱力泵10kW，主風(fēng)機(jī)3kW，循環(huán)風(fēng)機(jī)4kW)。由于烤爐設(shè)備不僅需要溫度加熱，其濕度的排除也是一大重要指標(biāo)，熱力泵正是烤爐除濕的主要設(shè)備，在現(xiàn)在的蒸汽設(shè)備改造中，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行替代。因此，在對(duì)烤爐進(jìn)行蒸汽改造中，只對(duì)電加熱部分進(jìn)行改造，即18kW功率的電加熱部分進(jìn)行蒸汽加熱的改造，其余熱力泵和風(fēng)機(jī)部分不涉及，對(duì)烤爐的改動(dòng)部分也相對(duì)較小，較為容易實(shí)現(xiàn)。

2 改造方案

根據(jù)現(xiàn)在市場(chǎng)普遍的蒸汽加熱改造技術(shù)，采用蒸汽熱源機(jī)加熱是較為節(jié)能高效的一種改造方法。

2.1 蒸汽熱源機(jī)原理

蒸汽熱源機(jī)顛覆了傳統(tǒng)蒸汽設(shè)備“儲(chǔ)水－加熱－水沸騰－產(chǎn)生蒸汽”的工作原理和工作過(guò)程。蒸汽熱源機(jī)運(yùn)用新型的“直流蒸汽發(fā)生技術(shù)”，使自來(lái)水高速流經(jīng)燃燒室就瞬間將水轉(zhuǎn)化成蒸汽，從而減少了傳統(tǒng)蒸汽設(shè)備“儲(chǔ)水－加熱－水沸騰”的過(guò)程和環(huán)節(jié)，從開(kāi)機(jī)到蒸汽產(chǎn)生的整個(gè)過(guò)程在5秒左右完成。

2.2 蒸汽熱源機(jī)性能

（1）環(huán)保全能指標(biāo)高標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)排放，氮氧化合物排放遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

（2）徹底改變了傳統(tǒng)鍋爐的冷水加熱高溫蒸汽的傳統(tǒng)工藝，而是有爐無(wú)鍋，直接將凈化水霧化高溫加熱五秒鐘出蒸汽，大幅度縮短了水變蒸汽的時(shí)間，大幅度降低了燃料消耗，大幅度降低了生產(chǎn)成本。

（3）常壓造汽，有爐無(wú)鍋，安全性高，無(wú)爆炸危險(xiǎn)，非壓力容器，無(wú)需報(bào)批，無(wú)需年檢，無(wú)需專人值守，無(wú)需除垢，可直接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)供到設(shè)備。

（4）智能控制，按需供能，既無(wú)大馬拉小車的能源浪費(fèi)，又克服了小馬拉大車的能源不足，真正達(dá)到按需供能，行為節(jié)能的智能化。

（5）模塊化組合，按供能需求量配置，無(wú)需供能配置超出率，設(shè)備體積小，噪聲小，效率高，占地面積小，安裝、維修方便快捷。

（6）適用范圍廣，適合各類項(xiàng)目供暖，供熱水，適合各類企業(yè)供蒸汽配套。

2.3 蒸汽熱源機(jī)選擇

2.3.1 蒸汽熱源機(jī)型號(hào)的選擇

現(xiàn)在市面上蒸汽熱源機(jī)質(zhì)量參差不齊，所產(chǎn)生的蒸汽量和節(jié)能效果不盡相同，經(jīng)過(guò)篩選驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)江蘇德克沃節(jié)能科技有限公司所生產(chǎn)的蒸汽熱源機(jī)性能較好，其0．6T的蒸汽熱源機(jī)能夠滿足我司的改造要求，其具體參數(shù)如表1所示。

2.3.2 烤爐熱量的計(jì)算

公司車間有12個(gè)烤爐，每個(gè)烘箱體積為80m3,烘箱內(nèi)溫度35 ～70℃。烘干時(shí)間11小時(shí)?，F(xiàn)采用電加熱，每個(gè)烘箱內(nèi)電熱絲18kW。12個(gè)烤爐電熱負(fù)荷計(jì)算(熱損耗按20%計(jì)算)如下。

（1）電加熱所需熱量：18kW/h×12×860kW/kcal×（1+20%）=222912kcal/h 。

（2） 電加熱總能耗 ：222912kcal/h×11h =2452032kcal。

（3） 電 加 熱 總 功 率：2452032kcal÷860kcal/kW=2852kW。

圖1 蒸汽熱源機(jī)加熱改造布局圖

表1 蒸汽熱源機(jī)參數(shù)

2.3.3 蒸汽加熱的計(jì)算

蒸汽加熱熱負(fù)荷：（單位熱負(fù)荷按10kcal/m3℃,蒸汽熱源機(jī)熱效率為95%）。

10kcal/m3℃×12×80m3×（70℃-5℃）×(18kW÷33kW)÷0．95=358278kcal/h

蒸發(fā)量 ：358278kcal/h÷600000kcal/T≈0．6T/h。

2.3.4 蒸汽熱源機(jī)的數(shù)量確定

一 臺(tái) TEC-0．6T(Y)額 定 熱 負(fù) 荷 為 360000kcal,358278kcal/h÷360000kcal/h·臺(tái)=1，考慮到管道熱損耗，配2臺(tái)TEC-0．6T(Y)可滿足12個(gè)烘箱電熱絲改造所需熱量，蒸汽熱源機(jī)的布局如圖1所示。

3 改造節(jié)能費(fèi)用計(jì)算

根據(jù)我司現(xiàn)在的烤爐使用情況，一般電加熱為一開(kāi)機(jī)就加熱，持續(xù)加熱11～12小時(shí)，按一臺(tái)烤爐電加熱功率18kW算，電費(fèi)一度電1元錢算，則12臺(tái)烤爐1天11小時(shí)運(yùn)行時(shí)間所需電費(fèi)為2376元（以最節(jié)省，不含功率折損的熱量的算法）。而12臺(tái)烤爐所需熱量，可以用兩臺(tái)0．6T的蒸汽發(fā)生器所產(chǎn)生的熱量來(lái)代替，其兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器1天11小時(shí)開(kāi)機(jī)所需的費(fèi)用為1855元。即用蒸汽改造后可用節(jié)省2376-1855=521元，1年按300天計(jì)算，則1年節(jié)省費(fèi)用為521×300=15．63萬(wàn)元。

兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器共計(jì)20萬(wàn)元，爐內(nèi)熱交換器及管道制作預(yù)計(jì)為20萬(wàn)元，則此工程總投資為40萬(wàn)元左右。則兩年半可以收回投資。如果烤爐電加熱考慮熱損失后，則可以更快收回投資成本。

4 結(jié)語(yǔ)

整個(gè)蒸汽熱源加熱改造系統(tǒng)，從設(shè)備的選型到管道的布局，都是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要而特別選擇設(shè)計(jì)的。在系統(tǒng)改造后，在某公司進(jìn)行了試運(yùn)行，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，節(jié)能效果顯著，基本達(dá)到了改造要求。但是蒸汽加熱存在一定的滯后性，如果后期考慮對(duì)爐內(nèi)溫度進(jìn)行精確控制，則有可能出現(xiàn)控制延遲的情況。

[1]公安部．供熱系統(tǒng)節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范：第一版[M]．北京： 中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2014．

[2]趙奕奕,張萬(wàn)路． 提高工業(yè)鍋爐和蒸汽系統(tǒng)效率培訓(xùn)教材：第一版[M]．北京： 中國(guó)計(jì)量出版社,2007．

[3]江蘇德克沃節(jié)能科技有限公司． 蒸汽熱源機(jī)使用說(shuō)明書(shū)：第一版[M]．江蘇： 江蘇德克沃節(jié)能科技有限公司,2016．