吳富強(qiáng)

摘要：本文通過(guò)對(duì)經(jīng)過(guò)能效測(cè)試的177臺(tái)鍋爐的綜合分析，討論了排煙熱損失q2和氣體不完全燃燒熱損失q3以及散熱損失q5對(duì)燃?xì)忮仩t熱效率的影響。提出降低排煙溫度和尋求最佳運(yùn)行過(guò)量空氣系數(shù)的是減小鍋爐熱損失，提高鍋爐熱效率的關(guān)鍵工作。

關(guān)鍵詞：在用鍋爐 能效測(cè)試 熱效率

1、前言

隨著國(guó)家環(huán)保問(wèn)題的日益突出，國(guó)家對(duì)鍋爐大氣污染物排放限值要求也越來(lái)越嚴(yán)格。江蘇省，南京市也相繼實(shí)行了打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)2019年度實(shí)施方案，南京市要求在用燃?xì)忮仩t氮氧化物排放濃度應(yīng)低于50毫克/立方米。南京市各使用單位響應(yīng)政府號(hào)召，紛紛進(jìn)行了燃?xì)忮仩t改造。為了保障燃?xì)忮仩t改造的順利實(shí)施，我院承擔(dān)了改造鍋爐的能效測(cè)試工作。

2、測(cè)試概況

2.1測(cè)試概況

2019年10至2020年05月，我單位對(duì)177臺(tái)低氮改造后的在用燃?xì)忮仩t進(jìn)行了能效測(cè)試，燃?xì)忮仩t類型包括蒸汽鍋爐 106臺(tái)，熱水鍋爐 63臺(tái)，有機(jī)熱載體鍋爐8臺(tái)。

2.2測(cè)試方法、計(jì)算公式、儀器、設(shè)備、測(cè)試項(xiàng)目和依據(jù)

鍋爐運(yùn)行工況熱效率簡(jiǎn)單測(cè)試采用反平衡測(cè)量法，測(cè)試方法和計(jì)算公式按照GB/T 10180-2017《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》的相關(guān)要求進(jìn)行。

η=100-（q2+q3+q5）

式中：η—反平衡熱效率 %;q2—排煙熱損失 %;q3—?dú)怏w不完全燃燒熱損失 %;q5—散熱損失 %;q4—固氣體不完全燃燒熱損失、q6—灰渣物理熱損失、q7—石灰石脫硫熱損失燃?xì)忮仩t都取為0。

測(cè)試采用的儀器和設(shè)備主要有鉑電阻電子數(shù)字溫度計(jì)，Testo340型便攜式煙氣分析儀。

測(cè)試項(xiàng)目分別為：排煙溫度、排煙處過(guò)量空氣系數(shù)、排煙處CO含量、入爐冷空氣溫度、測(cè)試開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間。

3測(cè)試結(jié)果

3.1排煙溫度

排煙溫度分布如圖1所示，在177臺(tái)測(cè)試鍋爐中有37臺(tái)超出限定值，占測(cè)試總量的20.09% 。排煙溫度最高為475.4℃，最低為53.4℃，平均為147.9℃。

2.4 過(guò)量空氣系數(shù)

過(guò)量空氣系數(shù)分布如圖2，177臺(tái)測(cè)試鍋爐中有149臺(tái)超出限定值 ，所占比例為測(cè)試總量的84.18%， 過(guò)量空氣系數(shù)最大為2.56， 最小為1.00，平均為1.30。

2.8鍋爐熱效率

燃?xì)忮仩t熱效率測(cè)試結(jié)果如圖3，在177臺(tái)測(cè)試燃?xì)忮仩t中有2臺(tái)未達(dá)到在用燃?xì)忮仩t限定值的90%，所占比例為測(cè)試總量的1.13%，在用燃?xì)忮仩t熱效率最高為 95.13 %。最低為73.44 %，平均為89.5 %。

4測(cè)試分析

4.1 在177臺(tái)測(cè)試燃?xì)忮仩t中有2臺(tái)未達(dá)到在用燃?xì)忮仩t限定值的90%，所占比例為測(cè)試總量的1.13%，燃?xì)忮仩t熱效率最高為95.13 %。最低為73.44 %，平均為89.5%。對(duì)于燃?xì)忮仩t而言，固氣體不完全燃燒熱損失q4、灰渣物理熱損失q6、石灰石脫硫熱損失q7都為0，因此，排煙熱損失q2、氣體不完全燃燒熱損失q3和散熱損失q5成為燃?xì)忮仩t熱損失的3大主要來(lái)源。

4.2排煙熱損失q2

排煙熱損失q2，排煙溫度偏高是引起在用燃?xì)忮仩t熱效率偏低的主要原因，影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度和煙氣量。由圖1可知，經(jīng)測(cè)試的177臺(tái)工業(yè)鍋爐有37臺(tái)排煙溫度不符合要求，不合格率為20.09%，最高溫度達(dá)475.4℃，排煙溫度的高低直接決定著燃?xì)忮仩t熱效率的高低。

排煙溫度過(guò)高有以下幾個(gè)方面原因：一是鍋爐在設(shè)計(jì)制造時(shí)尾部未裝設(shè)節(jié)能器，高溫?zé)煔馕吹玫匠浞掷?。二是在使用過(guò)程中未能及時(shí)清除水側(cè)水垢和煙氣側(cè)積灰，使煙氣與受熱面之間傳熱系數(shù)下降，傳熱量減少。三是鍋爐運(yùn)行時(shí)，燃燒器與鍋爐連接處和觀察孔漏入冷空氣，使?fàn)t膛溫度降低，影響燃燒器正常燃燒，增加排煙量造成排煙熱損失增大。

在所測(cè)試的177臺(tái)燃?xì)忮仩t中，只有75臺(tái)燃?xì)忮仩t裝了節(jié)能器，占所測(cè)鍋爐的42.37%，所占比例并不算太高，因此通過(guò)在鍋爐尾部增設(shè)節(jié)能器，回收煙氣中的熱量，可以大大降低排煙溫度，提高燃?xì)忮仩t熱效率。

4.3氣體不完全燃燒熱損失q3

過(guò)量空氣系數(shù)是反映燃料和空氣混合的一項(xiàng)重要指標(biāo)，過(guò)量空氣系數(shù)是影響鍋爐氣體不完全燃燒損失q3最主要的因素。根據(jù)TSG G0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》的規(guī)定，過(guò)量空氣系數(shù)正壓燃?xì)忮仩t，不大于1.15，負(fù)壓燃?xì)忮仩t，不大于1.25。過(guò)量空氣系數(shù)偏小，天然氣燃燒會(huì)由于氧氣量供應(yīng)不足而導(dǎo)致化學(xué)不完全燃燒損失增大;鍋爐過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)大，會(huì)降低爐膛溫度導(dǎo)致化學(xué)不完全燃燒損失增大，同時(shí)增大煙氣排放量，增加排煙熱損失，出力下降。由圖2可知，經(jīng)測(cè)試的177臺(tái)燃?xì)忮仩t中有149臺(tái)超出限定值，所占比例為測(cè)試總量的84.18%，過(guò)量空氣系數(shù)最大為2.56，最小為1.00，平均為1.30，從測(cè)試結(jié)果分析來(lái)看，普遍偏大。因此，對(duì)燃?xì)忮仩t進(jìn)行調(diào)試時(shí)，應(yīng)將過(guò)量空氣系數(shù)控制在TSG G0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》規(guī)定的范圍。

4.4散熱損失q5

散熱損失q5與鍋爐的爐型及結(jié)構(gòu)有關(guān)，為減少散熱損失q5，散熱損失大小主要是爐體外表面相對(duì)面積和外壁溫度決定的。根據(jù)TSG 0003-2010 《工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則》，鍋爐熱效率簡(jiǎn)單測(cè)試過(guò)程中，散熱損失依據(jù)鍋爐出力直接查表，散熱損失q5隨鍋爐容量的增加而減小，q5還與鍋爐運(yùn)行負(fù)荷有關(guān)，隨著鍋爐運(yùn)行負(fù)荷的減小而增加，當(dāng)鍋爐出力低于額定出力的75%時(shí)，還需要按規(guī)定修正。因此鍋爐宜在設(shè)計(jì)負(fù)荷處運(yùn)行，有助于減少散熱損失q5，提高熱效率。

5、結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)經(jīng)過(guò)能效測(cè)試的177臺(tái)鍋爐的綜合分析，分別分析了鍋爐各項(xiàng)熱損失，重點(diǎn)討論了排煙熱損失q2和氣體不完全燃燒熱損失q3以及散熱損失q5對(duì)燃?xì)忮仩t熱效率的影響。提出降低排煙溫度和應(yīng)將過(guò)量空氣系數(shù)控制在TSG G0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》規(guī)定的范圍是減小鍋爐熱損失，提高鍋爐熱效率的關(guān)鍵工作，要求增加節(jié)能器，改善調(diào)節(jié)配風(fēng)，以促成各項(xiàng)熱損失的最小化。

在本次177臺(tái)測(cè)試燃?xì)忮仩t中達(dá)到《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》限定值要求的為27臺(tái)，所占比例為測(cè)試總量的15.25%，可見(jiàn)目前燃?xì)忮仩t熱效率仍然有很大的潛力，距離目標(biāo)值更是有很大的空間。

參考文獻(xiàn)

1、GB/T 10180-2017《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》

2、TSG G0002-2010 《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》

3、TSG G0003-2010 《工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則》