锅炉直接给水解决方案如何帮您省钱

技术分析

格兰富工程师研发出了一种独特的锅炉给水系统,由于其不需要任何给水阀,因此能为客户节约巨额的安装与运行成本。

给水阀控制式系统的优点和缺点
在基于给水阀的锅炉给水系统中(见图 1),水位是通过阀门来进行控制的;反过来,阀门又是通过设置于锅炉上的一个液位传感器来进行控制的。 给水阀用于控制水量的吸入,其根据蒸汽的消耗量来进行调节。 但这一功能要求将给水泵设置在“持续运行”模式。

图 1: 给水阀供水式锅炉

“毫无疑问,这一系统可以确保平稳的运行,且具有适用于各种规格的蒸汽锅炉等优点,”格兰富工业解决方案的应用经理 Søren Mortensen 如此说道。 “当注入锅炉的水量与蒸汽的消耗量成正比时,由于锅炉内的液位是恒定的,因此发生沸腾的风险极小,且能保持较高的蒸汽质量。 配备变速泵的给水阀供水式锅炉除了具有相同的优点,而且能在水泵的运行过程中实现对能源节约。


我们首先对系统进行了考虑,即如何才能通过在系统内使用传感器来对水泵进行控制,以达到摒弃给水阀的目的。

Søren Mortensen——格兰富应用经理

然而,Søren Mortensen 发现这类阀门控制式锅炉给水系统具有三大明显的缺点:

• 给水阀的采购与维护成本过高。
• 给水阀内的压力损失意味着给水泵的功率必须超过实际所需的有效功率。
• 设置必要的旁路管道意味着会出现过度流量,这需要增加额外的运行成本来泵送多余的水量。

“在较为先进和昂贵的设备中,您会在旁路管道上增设一个阀门,以便在不需要的时候可以关闭旁路管道。”Søren Mortensen补充道。 “这就会增加成本。”

图 2: 无给水阀的变速泵供水式锅炉

直接给水方式
为了解决这些问题,格兰富在其 iSOLUTIONS 应用程序中采用了一种以系统为导向的智能方法。

“我们在研发直接给水概念时,是将锅炉视为一个开放式的罐体,内部拥有巨大的压力,且必须保持在一定的液位。”Søren Mortensen 解释道。 “我们首先对系统进行了考虑,即如何才能通过在系统内使用传感器来对水泵进行控制,以达到摒除给水阀的目的。”

我们最终设计了一个简化的系统(见图 2),系统内没有配备任何给水阀,锅炉内的水位控制是直接通过变速泵来进行控制的。 设置在锅炉上的液位传感器可以根据蒸汽的消耗量对进水量进行控制,从而使锅炉保持恒定的水位。

“与给水阀控制式系统一样,这种无阀门机构可以有效地兼容各种类型和规格的锅炉,并可最大限度地降低沸腾风险。”Søren Mortensen 说道。 “但阀门控制式系统存在给水阀内部的压力损失,而这个问题可以通过这种直供方法来解决。"

无阀门式设计的成本节约
对于客户而言,最为重要的是这种无阀门式解决方案可以为其带来巨大的节能收益以及随之而来的成本节约。具体说明如测试数据(见图 3)。

“正如我们所看到的,”Søren Mortensen 说道,“给水阀的压力损失意味着采用这一部件供水的锅炉需要更大的功率才能在运行中保持恒定的水位——在这个例子中,所需功率为 59,450 千瓦•时(相对于 32,095 千瓦•时),或功率需要增大 85% 以上。”

数据来源: 例如

图 3: 采用格兰富直接给水锅炉每年所需的能耗费用明显低于基于控制阀的锅炉供水系统。 启动时可以在压力为 10 巴且流量为 12 吨/小时的条件下对蒸汽锅炉进行供水。 这两种情况下的功率消耗分别为:格兰富 CR 水泵——对锅炉进行直接供水的功率消耗为 CRE15-8 ,采用控制阀供水的功率消耗为 CR15-14。

为此,与阀门控制式系统相比,采用格兰富锅炉直供系统每年所节约的能耗费用可以达到 46%。 对于阀门供水式锅炉而言,其还需要增加每年1,000 欧元的阀门维护成本,这使得其每年所需的总本上升至3,972.50欧元,超过了锅炉直供系统每年所需运行成本的两倍。

Søren Mortensen指出,事实上,采用格兰富锅炉直供系统一年所节约的成本就足以为此次实验中所用阀门控制式锅炉购买一套昂贵的带电动执行机构的给水阀(1,500 - €2,000欧元)。


所需水泵的最小容量是根据压力、流量以及强制性安全等因素来确定,但采用直接给水所需的水泵容量永远小于给水阀供水式锅炉所需的水泵。

Søren Mortensen——格兰富应用经理

更低的安装成本
无给水阀与旁路管道的锅炉给水系统意味着可以降低设备的安装成本。

“采用直接给水所需的水泵容量小于采用给水阀的水泵容量,因为前者不存在阀门内部的压力损失。”Søren Mortensen 补充道。 “所需水泵的最小容量是根据压力、流量以及强制性安全等因素来确定,但直接给水系统所需的水泵容量始终较小。因此成本也更低。

“安装成本可能会因地域的不同而存在差异,但压力越高,所需给水阀的价格也就会越贵。 因此,在需要较大压力时,采用直接给水系统可以节约更多的成本。”

图片: 格兰富应用经理 Søren Mortensen 指出,对于不带阀门或旁路管道的锅炉,简化系统可以降低设备的安装与维护成本。

但在多个锅炉共用一条总供水管线时,直接给水方式则并不适用。

“水泵只能对一个传感器信号做出反应。”Søren Mortensen 解释道。 “这种情况往往出现一些老式工厂里——例如:酿酒厂、屠宰场、乳品厂等——这些工厂在初建时产生的蒸汽较少,但随着工厂的发展,不断新增了更多的锅炉,并将其连接至一个单一的供水管线上。 在这种情况下,我们可以提供给水阀解决方案。 但只要条件允许,我们都要提供直接给水系统,因为其运行效率更高,运行成本更低。”

总结
对于带有独立供水管线的锅炉,格兰富锅炉直接给水系统的优点是显而易见的。 不需要阀门或旁路管道的简化系统可以有效降低设备的安装与维护成本。

通过避免给水阀内部的压力损失,客户可以选择容量更小、价格更低的水泵,并可使水泵所需的能耗降低一半。 能源效率的提升意味着每年运行成本的显著降低。

格兰富 iSOLUTIONS 简介
iSOLUTIONS 是一种系统方式。 格兰富 iSOLUTIONS 包含了格兰富的全部产品系列,包括带有控制装置、传感器与变频驱动装置的标准水泵与集成式水泵,可以为您创建智能的解决方案,以满足您的系统需求。 这可以在提升高效性能的同时,降低水泵系统的总体拥有成本。
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