燃?xì)忮仩t節(jié)能器應(yīng)用的節(jié)能效益研究

丁亞偉

摘要：某油田的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目《敦煌基地東坪區(qū)域市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程》的綜合鍋爐房，總?cè)萘繛?5MW，共5臺WNS7-1.0/95/70-Q臥式內(nèi)燃全自動燃?xì)鉄崴仩t，在此項(xiàng)目中，首次將鍋爐煙氣余熱裝置-節(jié)能器應(yīng)用于某油田基地的集中供熱工程中，經(jīng)過近幾個月的現(xiàn)場正常連續(xù)運(yùn)行，取得很好效果，節(jié)能效果顯著，效益突出。

關(guān)鍵詞：節(jié)能器；煙氣余熱回收裝置；燃?xì)忮仩t房；節(jié)能；效益研究

引言

某油田敦煌基地東坪區(qū)域規(guī)劃設(shè)計(jì)住宅建筑3500套，其中一期2016年建成1176套，剩余按二期建設(shè)考慮，其中小區(qū)配套集中供熱鍋爐房一次設(shè)計(jì)建成。根據(jù)總體建設(shè)規(guī)模，鍋爐房總?cè)萘繛?5MW，東坪區(qū)域市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程綜合鍋爐房共設(shè)計(jì)5臺7MW燃?xì)鉄崴仩t，鍋爐為臥式內(nèi)燃全自動燃?xì)鉄崴仩t，鍋爐型號為WNS7-1.0/95/70-Q。鍋爐房總供熱面積約為60×104m²。東坪鍋爐房供熱面積大于50×104m²，屬于城市供熱規(guī)劃中劃分的集中供熱。鍋爐房供熱面積詳見表1。

《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ26—2010）第5.2.8條散熱器采暖系統(tǒng)宜設(shè)煙氣余熱回收裝置；第5.2.4條規(guī)定，7MW的燃?xì)忮仩t最低設(shè)計(jì)效率不應(yīng)低于89%。散熱器采暖系統(tǒng)應(yīng)設(shè)煙氣余熱回收裝置，煙氣余熱回收裝置后的排煙溫度不應(yīng)高于100%?！跺仩t節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》（TSGG0002-2010）燃?xì)忮仩t在額定工況下的熱效率目標(biāo)值和限定值，當(dāng)Q>1.4MW時，分別為94%和90%。根據(jù)鍋爐排煙溫度每下降12～15%，排煙熱損失減少1%，鍋爐熱效率可提高1%，則可使鍋爐熱效率提高9%～12%，使其達(dá)到95%或更高。在燃油燃?xì)忮仩t中最主要的熱損失是排煙熱損失，它決定于排煙溫度和過量空氣系數(shù)α。而過量空氣系數(shù)α又和燃燒直接有關(guān)，通過合理配風(fēng)并輔以相應(yīng)的監(jiān)測措施，可控制α在1.05左右。降低爐內(nèi)過量空氣系數(shù)可以降低煙氣露點(diǎn)，從而可以達(dá)到較低的排煙溫度，能夠較大地減少排煙熱損失。小型臥式內(nèi)燃蒸汽鍋爐（如WNS型）由于無尾部受熱面，排煙溫度在250%以上，理論上排煙熱損失為8%以上。由于燃?xì)忮仩t排煙中水蒸氣的含量高，當(dāng)燃油燃?xì)忮仩t在過量空氣系數(shù)和排煙溫度相同的情況下，燃?xì)忮仩t熱效率比燃油鍋爐約低1.5%左右。要提高燃?xì)忮仩t的熱效率必須進(jìn)一步降低排煙溫度。

1影響排煙溫度的主要因素

傳統(tǒng)確定鍋爐排煙溫度的根源及指導(dǎo)思想是：如鍋爐排煙溫度過低，或更確切講，是為了防止鍋爐尾部受熱面的酸腐蝕，這也是國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。酸腐蝕是因?yàn)榇蠖鄶?shù)燃煤鍋爐煤燃料含有S這一有害元素，其燃燒時生成SO2和H20反應(yīng)后生成硫酸H2SO3，而對燃?xì)忮仩t，因一般天然氣燃料中含硫較少，所以燃?xì)忮仩t酸腐蝕相對較輕。

數(shù)據(jù)顯示：在使用柴達(dá)木盆地的不含硫的優(yōu)質(zhì)氣源的供熱燃?xì)忮仩t房設(shè)計(jì)中，因沒有鍋爐尾部受熱面的酸腐蝕問題，故可采取較低的鍋爐排煙溫度，從而實(shí)現(xiàn)較高的鍋爐的熱效率。調(diào)研顯示，一般燃?xì)忮仩t，不加煙氣余熱回收裝置一節(jié)能器時，排煙溫度在130～150%（敦煌石油基地現(xiàn)有的10座燃?xì)鉄崴仩t房鍋爐均未裝設(shè)節(jié)能器，鍋爐的排煙溫度平均約為140%）。

2節(jié)能器的實(shí)際使用效率統(tǒng)計(jì)測算

2.1使用節(jié)能器后鍋爐的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)鍋爐主要運(yùn)行參數(shù)見表3

2.2使用節(jié)能器后鍋爐的實(shí)際效率提高率計(jì)算1）循環(huán)水側(cè)計(jì)算：節(jié)能器進(jìn)水平均溫度為39.95%，節(jié)能器出水平均溫度為41.34℃，鍋爐平均供水溫度為62.08℃。按循環(huán)熱水升溫計(jì)算節(jié)能器熱效率為：節(jié)能器效率提高率11：（41.8-39.95）/（62.08-41.34）×100%=6.69%。2）節(jié)能器煙溫側(cè)計(jì)算：節(jié)能器煙溫進(jìn)口平均溫度為142.28℃，出口平均溫度為56.67℃。按循節(jié)能器降溫計(jì)算節(jié)能器熱效率范圍為：節(jié)能器效率提高率：η1=（142.28-56.67）/12×100%=7.13%（按溫度下降12%，效率提高1%計(jì)）11 2=（142.28-56.67）/15×100%=5.71%（按溫度下降15℃，效率提高1%計(jì)）則節(jié)能器效率η=5.71%～7.13%.

3燃?xì)忮仩t節(jié)能器的節(jié)能量分析計(jì)算

3.1提高燃?xì)忮仩t效率的節(jié)能量

按0.7MW燃燒需80m3天然氣量計(jì)算，每年鍋爐運(yùn)行1 80d，計(jì)算運(yùn)行期按15年計(jì)。計(jì)算統(tǒng)計(jì)范圍為鍋爐負(fù)荷10%～100%時，節(jié)能器節(jié)能效率提高1%～14%，鍋爐節(jié)約天然氣值，見表3。

3.2敦煌基地供熱鍋爐房平均運(yùn)行負(fù)荷統(tǒng)計(jì)分析

某油田敦煌基地現(xiàn)有的10座區(qū)域供熱鍋爐房2014年、2015年的天然氣消耗量見表5。從表5中分析計(jì)算結(jié)果為：1）實(shí)際鍋爐每MW平均運(yùn)行消耗天然氣量為：212167÷180÷24=49.11m3；2）折合每t鍋爐平均運(yùn)行負(fù)荷為49.11×0.7÷80=43%。當(dāng)鍋爐平均運(yùn)行負(fù)荷在43%和80%時，在不同的節(jié)約效率提高下的天然氣節(jié)約量見圖1。

結(jié)語

1）每臺鍋爐在壽命周期內(nèi)節(jié)約天然氣折合人民幣價(jià)格為：1114560m3×1.26元/m3=1404345.6元～140萬元。2）節(jié)能器投資回收期為：5/140×15年=0.54年，節(jié)能器投資約5萬元/臺。3）鍋爐房預(yù)計(jì)節(jié)約天然氣為1114560m3×5=5572800m3，折合人民幣約為700萬元。4）考慮到節(jié)能器使用壽命較鍋爐短，按中間節(jié)能器更新1次考慮，節(jié)約人民幣為650萬元。5）如果節(jié)能器熱效率能進(jìn)一步提升，相應(yīng)節(jié)能效果更顯著，建議在燃?xì)忮仩t房設(shè)計(jì)中盡力增加節(jié)能器。