燃?xì)忮仩t能效測(cè)試分析

胡松+毛健+翟瑞峰+高翔+夏永康+黃紅入

【摘 要】通過對(duì)轄區(qū)內(nèi)燃?xì)忮仩t進(jìn)行能效測(cè)試，并抽取10臺(tái)鍋爐測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)影響鍋爐熱效率因素主要為：排煙熱損失；氣體未完全燃燒熱損失；散熱損失。并針對(duì)相應(yīng)問題提出改進(jìn)建議：定期對(duì)鍋爐進(jìn)行清理；適時(shí)調(diào)整鍋爐空燃比；加大節(jié)能設(shè)備的投用。

【關(guān)鍵詞】能效測(cè)試；熱效率；節(jié)能減排

【Abstract】In this paper， The energy efficiency test of gas-fired boiler Within the jurisdiction was carried out and the test data of 10 boilers was analyzed. The main factors that affect the thermal efficiency of boiler are Heat loss due to exhaust gas， Heat loss due to incomplete combustion of gas and Heat loss due to heat dissipation. Suggestions for improvement are put forward based on the corresponding problem， Such as Cleaning the boiler regularly， Timely adjusting air-fuel ratio of boiler and Increasing the application of energy-saving equipment.

【Key words】Energy efficiency test； Thermal efficiency； Energy-saving and emission-reducing energy

鍋爐為生產(chǎn)提供蒸汽和熱量，是生產(chǎn)中必不可少的組成部分，也是高耗能設(shè)備。鑒于現(xiàn)在我國(guó)能源消耗現(xiàn)狀，提高燃?xì)忮仩t的燃料利用率是節(jié)能減排的工作重點(diǎn)，具有很大的節(jié)能潛力[1-2]。為加強(qiáng)鍋爐節(jié)能管理，提高鍋爐能源利用效率，對(duì)鍋爐的熱量利用效率進(jìn)行測(cè)試，找出熱量損失的原因，并進(jìn)一步改進(jìn)鍋爐能源利用就尤為重要[3]。為此，本文對(duì)管轄區(qū)內(nèi)在用燃?xì)忮仩t進(jìn)行能效測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，進(jìn)而尋求提高熱效率的方法，以期對(duì)燃?xì)忮仩t熱效率的提高提供有益參考。

1 燃?xì)忮仩t熱效率

鍋爐熱效率測(cè)試方法有兩種：正平衡測(cè)試方法和反平衡測(cè)試方法。正平衡測(cè)試方法是通過直接測(cè)量輸入熱量和輸出熱量來確定效率的方法。反平衡測(cè)試方法是通過測(cè)定各種燃燒產(chǎn)物熱損失和鍋爐散熱損失來確定效率[4]。鍋爐正平衡效率只能整體反映出鍋爐的運(yùn)行效率的高低，是否達(dá)到鍋爐設(shè)計(jì)效率，鍋爐的具體熱損失產(chǎn)生在什么地方并不能通過正平衡效率測(cè)試結(jié)果反映出來。鍋爐反平衡效率的計(jì)算能比較清晰的反映出影響鍋爐運(yùn)行效率的原因，通過對(duì)反平衡效率測(cè)試結(jié)果、數(shù)據(jù)的分析，能對(duì)鍋爐的熱效率提高提出解決措施和建議[5]。

本文采用反平衡效率測(cè)試方法對(duì)燃?xì)忮仩t的熱效率進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)TSGG0003-2010《工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則》，鍋爐運(yùn)行工況熱效率簡(jiǎn)單測(cè)試結(jié)果按照公式（1）計(jì)算：

ηj=100-（q2+q3+q4+q5+q6）（1）

式中：

ηj—熱效率

q2—排煙熱損失

q3—?dú)怏w未完全燃燒熱損失

q4—固體未完全燃燒熱損失

q5—散熱損失

q6—燃料物理熱損失

燃?xì)忮仩t所用燃料為氣體，燃料不存在固體未完全燃燒熱損失，故q4為0。燃料燃燒后的含灰量很小，q6可忽略不計(jì)，因此，降低燃?xì)忮仩t熱損失的因素就由排煙熱損失q2、氣體未完全燃燒熱損失q3、散熱損失q5決定[6]。本文使用ecomJ2KN型煙氣分析儀測(cè)試煙氣成分，將測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)入工業(yè)鍋爐能效測(cè)試計(jì)算與管理平臺(tái)得表1。

從表1可知，影響鍋爐熱效率主要是排煙熱損失q2，其次是散熱損失q5。未完全燃燒熱損失q3鍋爐間相差最小；排煙熱損失q2相差最大，部分鍋爐排煙熱損失高達(dá)20.61%如10#鍋爐；過量空氣系數(shù)αpy相差也較大，最高達(dá)4.03；排煙溫度tpy相差同樣較大，最高為206.00℃。

2 問題分析及解決措施

2.1 減少排煙熱損失的措施

由TSGG0003-2010《工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則》，排煙熱損失q2由公式（2）決定：

由公式（2）、（3）可知，排煙熱損失由固體未完全燃燒熱損失q4、排煙溫度tpy、入爐冷空氣溫度tlk、煙氣中O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)wo2共同影響。本文所測(cè)試鍋爐都是燃?xì)忮仩t，故固體未完全燃燒熱損失不存在；所測(cè)試鍋爐都是常溫下直接加入空氣，故入爐冷空氣溫度影響可以忽略。由此，影響排煙熱損失因素主要有：排煙溫度、煙氣中O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.1.1 排煙溫度

一般情況下，排煙溫度每升高10℃，排煙損失增加0.5%—1%[8]。在鍋爐長(zhǎng)期運(yùn)行中，排煙溫度過高主要是由煙氣溫度未能有效利用、鍋爐水垢層過厚以及煙道堵塞所導(dǎo)致。

1）對(duì)煙氣余熱回收利用

鍋爐的省煤器能對(duì)煙氣余熱充分回收利用，煙氣余熱對(duì)省煤器中的水進(jìn)行預(yù)熱。這不僅能降低煙氣的排放溫度，還能提高加入鍋爐水的初始溫度。但在檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)部分使用單位將省煤器閑置不用，導(dǎo)致鍋爐的熱效率偏低，如表1中8#鍋爐。也可在鍋爐尾部增加熱管式空氣預(yù)熱器，可將送入爐膛的助燃空氣先預(yù)熱。這一設(shè)備的使用可降低煙氣排放溫度60℃左右，同時(shí)可將常溫入爐空氣溫度提高50℃左右[9]。

2）降低水垢層

長(zhǎng)期運(yùn)行的燃?xì)忮仩t容易在鍋筒、爐膽、回燃室、省煤器內(nèi)部結(jié)垢。水垢的傳熱系數(shù)與鋼材對(duì)比如表2，表2中可知水垢的傳熱系數(shù)僅僅是鋼材材料的1/20-1/200。鍋爐內(nèi)水垢的積累會(huì)嚴(yán)重影響鍋爐的熱量傳遞，熱量不能及時(shí)有效的傳遞給水就只能隨煙氣排出鍋爐，導(dǎo)致煙氣溫度過高，從而增大排煙熱損失。

降低鍋爐水垢層，可以有效的降低鍋爐排煙損失。本地區(qū)水硬度較高，在檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)有部分使用單位對(duì)鍋爐使用違規(guī)操作，直接將未經(jīng)處理的自來水加入鍋爐，使鍋爐水垢層嚴(yán)重超標(biāo)。圖1為7#鍋爐水垢層，水垢層太厚是其熱效率偏低主要原因。為減低鍋爐水垢層厚度，鍋爐必須具有給水處理裝置，保證鍋爐給水符合水質(zhì)指標(biāo)的要求。對(duì)于采用鈉離子交換法生產(chǎn)軟水的裝置，必須按時(shí)序進(jìn)行定時(shí)的水質(zhì)檢測(cè)，按時(shí)序進(jìn)行樹脂塔的切換和再生，并檢驗(yàn)再生效果，切勿延長(zhǎng)運(yùn)行周期。其次，因樹脂存在破碎、氧化、流失、老化等因素，要定期更換樹脂。在鍋爐的運(yùn)行中，除了嚴(yán)格控制給水外，因濃縮作用，必須對(duì)鍋爐進(jìn)行合理的排污。通過化驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)爐水的堿度太大，就要加大連續(xù)排污，反之，應(yīng)關(guān)小；每班至少作一次定期排污，以排除沉淀于鍋筒，聯(lián)箱下部的泥垢。在停爐期間，要對(duì)鍋爐中的加熱元件及垢層進(jìn)行測(cè)厚，并及時(shí)清洗已形成的水垢，保證鍋爐安全高效地運(yùn)行[11-12]。

3）避免煙管堵塞

由于我市所用燃料雜質(zhì)含量相對(duì)較高，水硬度較大，導(dǎo)致鍋爐在運(yùn)行時(shí)容易積灰、結(jié)垢。積灰減小煙氣流通截面，降低傳熱效率，甚至堵塞煙道，發(fā)生煙道“短路”現(xiàn)象，造成高溫?zé)煔庵苯优懦?，提高排煙熱損失。

2.1.2 煙氣中O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)

影響排煙熱損失另一重要因素是煙氣中的O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)也就是過量空氣系數(shù)（公式3），O2排放量過低甚至排放為零，說明可燃物未能完全燃燒，當(dāng)O2排放量過高則表明空氣加入量過大，這將導(dǎo)致鍋爐內(nèi)大量熱量被空氣帶出，故燃?xì)忮仩t過量空氣系數(shù)最佳范圍在1.05-1.1[9]。過量空氣系數(shù)需要根據(jù)具體鍋爐型號(hào)，實(shí)際中的運(yùn)行情況調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)電流大小來控制鍋爐的過量空氣系數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)尋求最佳過量空氣系數(shù)參數(shù)，表1中10#鍋爐導(dǎo)致排煙熱損失較高原因就是過量空氣系數(shù)較高。在鍋爐長(zhǎng)期使用中，噴頭上會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。噴頭結(jié)焦將嚴(yán)重影響噴頭對(duì)燃?xì)獾尼尫帕?，從而影響燃?xì)馀c空氣的比例，最終影響鍋爐的過量空氣系數(shù)。

2.2 減少氣體未完全燃燒熱損失的措施

由TSGG0003-2010《工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則》，氣體未完全燃燒損失q3由煙氣中CO含量決定，如表3所示：

在測(cè)試過程中1#、9#鍋爐CO排放量較大，尋找原因發(fā)現(xiàn)，兩臺(tái)鍋爐都是送風(fēng)機(jī)供氣量不足，未能達(dá)到合適的空燃比。9#鍋爐人為的將燃?xì)馑腿肓空{(diào)大，導(dǎo)致燃?xì)庠阱仩t中未能達(dá)到充分燃燒，大量燃?xì)怆S煙氣排出。合適的調(diào)整送風(fēng)量和燃料的送入量，才能有效的降低氣體未完全燃燒熱損失。城市燃?xì)庥捎诙竞拖募居脷饬康牟煌@也影響著燃?xì)鈮毫?。故使用單位?yīng)針對(duì)燃料性質(zhì)特點(diǎn)、負(fù)荷變化、燃?xì)鈮毫ψ兓惹闆r，定期、適時(shí)調(diào)整空燃比。

2.3 減少散熱損失的措施

鍋爐內(nèi)的汽水管及煙風(fēng)道等，受外界大氣對(duì)流冷卻和向外熱輻射所散失的熱量，約占燃?xì)忮仩t熱損失的30%[6]，與環(huán)境溫度、周圍空氣流通速度、爐體散熱面積和保溫情況、運(yùn)行負(fù)荷的大小等因素有關(guān)，鍋爐散熱損失由TSGG0003-2010《工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則》可按表4所示。

鍋爐的使用過程中，保溫層隨使用年限的增長(zhǎng)，保溫效果也會(huì)降低。故在鍋爐使用過程中注重保溫層的更換，這樣才能有效的減小散熱損失。鍋爐的煙箱門未添加保溫層，也造成大量的熱量外泄，給煙箱門添加保溫層也能減小散熱損失。

3 結(jié)束語

綜上所述，燃?xì)忮仩t熱效率主要與q2、q3以及q5有關(guān)，在鍋爐使用過程中要時(shí)刻注意下述問題，這樣鍋爐才能實(shí)現(xiàn)高效率的運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能減排目的。

1）嚴(yán)格控制水垢層；

2）控制好空燃比；

3）定時(shí)對(duì)鍋爐清理；

4）加大節(jié)能設(shè)備的使用。

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[責(zé)任編輯：湯靜]