提高燃油燃气锅炉热效率的方法
返回列表 来源：银晨锅炉 发布日期：2016-05-02 10:21
近年来，随着我国国民经济的高速发展，西气东输的全面贯通，以及国家和各地区对环保工作提出更高要求，我国的能源政策有了较大调整，燃油燃气锅炉应用发展迅速。但燃油燃气锅炉的燃料成本较高。因此，燃油燃气锅炉提高热效率以及节能问题势在必行。 一、提高燃油燃气锅炉的热效率 目前，进口和国产燃油燃气锅炉产品的结构型式大多是的卧式内燃锅炉（WNS 型），锅炉热效率在85﹪~90﹪。燃油燃气锅炉的热效率η油=100﹪-（q2+q3+q4+q5）；η气=100﹪-（q2+q3+q5）一般燃油燃气锅炉的排烟热损失q2约为5﹪~8﹪，燃油锅炉的化学未完全燃烧热损失q3 和机械未完全燃烧热损失q4：q3+q4（约为0.5﹪~1﹪）；由于气体燃料燃烧后几乎没有灰分，更没有固体和液体燃料的机械不完全燃烧现象，因此，对于燃气锅炉不需计入机械未完全燃烧热损失，既q4=0。散热损失q5 一般在., 1﹪~3﹪。 1、在所有热损失中，排烟热损失q2占有极大的比例，当锅炉热效率较高（例如85﹪~90﹪）时，排烟热损失q2占总损失的70﹪~80﹪。所以，燃油燃气锅炉主要的热损失是排烟热损失q2，而q2与排烟温度和空气过量系数a有关。 （1）降低排烟温度，可以获得较高的热效率 有资料表明，排烟温度降低12℃~17℃，锅炉热效率提高1％左右。但是过去要把排烟温度降到很低，由于受到经济上和技术上的制约，排烟温度都相当高。例如传统的三回程蒸汽锅炉，过去采用平直炉胆和光滑烟管时，必须增加受热面的布置才能使排烟降至可以接受的程度（排烟温度在250℃，理论排烟热损失在8％左右）。造成锅壳直径明显增大、壁厚增加，金属消耗量大大增加，因此要把排烟温度进一步降低受到很大的制约。现在从传热方面已不仅仅是只考虑受热面积，由于采用了一些新的传热技术使传热性能显著提高，克服了过去锅炉传热性能差的缺点，从而使排烟温度降低、 结构更加紧凑。一是燃油燃气锅炉波纹炉胆、湿背式结构的普遍应用，波纹炉胆一方面减少了受热膨胀产生的热应力，还可增强烟气扰动，提高传热效果，受热面积也有所增加。湿背式结构不仅更适合微正压燃烧，解决了烟箱烟气密封和散热损失问题，而且增加了传热面积，提高了热效率。二是螺纹烟管和扰流子的应用。螺纹烟管其作用是管内螺纹增强了紊流程度，使烟气产生不同程度旋转，传热系数增大)#,以上。中心回燃锅炉是国外小型锅炉优选结构，虽然为两回程锅炉，受热面积小，但扰流子的使用独具魅力，其目的增强烟气的湍流，破坏内壁的层流边界，降低热阻，提高传热系数，以较小的受热面积达到同样高的热效率。通常， 燃油燃气热水锅炉设计的经济排烟温度在150℃~180℃，蒸汽锅炉排烟温度在200℃~250℃。 （2）降低排烟温度的限制 燃油燃气锅炉从理论上讲，排烟温度可以降到很低，甚至接近环境温度，这时可以获得最高的热效率。但在实际中，由于排烟温度的降低，会造成低温腐蚀，因此，排烟温度不能降得太低，以保证锅炉主受热面的壁温高于烟气露点温度。所以，低温腐蚀成为降低排烟温度，提高锅炉热效率的主要障碍。通常，热水锅炉的主受热面排烟温度为额定出水温度加50℃~80℃，一般在150℃~180℃。蒸汽锅炉为饱和蒸汽温度加40℃~50℃，一般在200℃~250℃。 （3）增加尾部辅助受热面，进一步降低排烟温度，提高燃油燃气锅炉的热效率 因为油、气容易燃烧，WNS型燃油燃气锅炉通常不布置空气预热器。而省煤器则是常见的节能装置，它可以回收烟气中的显能，有效降低排烟温度。由于油、气燃料与固体燃料的煤不同，燃油燃气以C和H为主要可燃成分（煤以C为主），含有相当多氢元素燃烧后，产生大量水蒸气，并吸收大量热量，例如天然气的高位发热量比低位发热量高10％左右，大约10％的热量由烟气中的水蒸气带走，因此，可以利用冷凝方式吸收高位发热量相差的汽化潜热及降低排烟温度，获得更高的热效率，例如分离型冷凝式燃气锅炉的应用。分离型冷凝式燃气锅炉是在锅炉主受热面之外，加装冷凝式热交换器。一方面吸收了烟气中的显能，降低了烟温，减少了排烟热损失，一方面吸收了水蒸汽冷凝释放出的一部分潜能，提高了燃料有效利用热。按低位发热值计算，在不同的供、回水温度的热效率高达95％~105％。 （4）除灰除垢，以保证锅炉的热效率 锅炉受热面的水垢、烟垢和积灰的存在将增加传热热阻，降低传热效果。水垢的导热系数比钢约小30~40倍，烟垢的导热系数差不多与水垢属同一数量级，随着水垢、烟垢的增加，排烟温度迅速增加，热效率显著下降。所以，保持锅炉受热面内外清洁，实现高效换热，以保证锅炉的高热效率和安全经济运行，锅炉燃油燃气锅炉除灰除垢是必需的。清除水垢可以采用机械除法和化学清洗法，WNS型燃油燃气锅炉一般未装吹灰和清灰装置，通常清除烟垢则采用机械除法。 （5）防止烟气短路 对干背式锅炉，由于炉胆出口的高温烟气直接和后烟箱接触和冲刷，隔烟板容易损坏，造成烟气短路，以至烟气未进行对流换热排除炉外，烟温度迅速增加，大大降低了锅炉热效率，甚至影响锅炉的安全运行。而且后烟箱未设置烟气温度指示、控制装置（如烟气温度限制器）时，烟气短路将不宜察觉。因此为防止高温烟气短路，锅炉后部烟气回程之间的隔离层密封要求高，并且进行定期检查、处理。 2、降低过剩空气系数以减少排烟热损失 降低过量空气系数a，不仅是燃油燃气锅炉降低热损失、提高热效率的重要途径，也是燃油锅炉降低烟气露点温度、防止低温腐蚀产生的最主要方法。当a降低0.1，烟气带走热量下降2％~3％，也就是锅炉的热效率可以提高2％~3％。尽可能减少过量空气，使燃油在近于理论空气量下燃烧，就最大限度地减少了SO3生成，这种燃烧称为低氧燃烧。低氧燃烧关键在于合理的配风以及与之相适应的监测控制手段。监测手段有CO2或O2含量测定方法，对WNS型锅炉通常进行含氧量测定，这是因为WNS型锅炉微正压燃烧，密封问题容易解决，含氧量的测定比较准确地反映了过量空气系数值。现在含氧量测定技术普遍采用氧化锆定温式氧量分析仪，对烟气含氧量的连续在线测量。根据烟气含氧量作为参考，正确调节空燃比，进行低氧燃烧。对于特定的锅炉，在燃料种类和负荷一定的条件下，存在一个最佳空燃比，既最经济的过量空气系数在临界值，此时锅炉效率最高。例如燃油锅炉，当a低于临界值时，燃油燃烧不良，q3、q4几乎同时增加，开始冒黑烟而出现积灰，以致造成热损失和污染环境。 在保证完全燃烧的前提下，保持过量空气系数略高于临界值，低氧燃烧效果就比较显著。燃气过量空气系数在1.05~1.1（烟气含氧量在1％~2％之间），燃油在1.1~1.2 （烟气含氧量在2％~3％之间），可认为是较好的低氧燃烧。目前先进的技术是对燃烧过程进行对低氧燃烧的PLD自动调节，在一些大的进口炉型中已有应用。但国内中小型锅炉占绝大多数，由于受到设备费用和操作水平的限制，不可能做到准确的低氧燃烧。对中小型锅炉而言，首先是选用性能较好的燃烧器，并及时的和定期的维护，使燃烧器长期保持在良好状态，其次是精心调整“两门”即油门、风门，以保证正常燃烧、不冒黑烟，过量空气系数尽量小，通常做到以上两点，过量空气系数已非常接近临界值。
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