提高WNS型燃氣鍋爐熱效率的有效途徑

【摘 要】鍋殼燃氣鍋爐的環保性能十分突出，在現代工業生產中被廣泛使用，采取合適的方法來提高其熱效率對鍋殼燃氣鍋爐的發展有著重要的意義。本文分析了燃氣鍋爐熱效率和排煙損失，給出了提高鍋殼燃氣鍋爐熱效率的有效途徑，在提高熱效率作出了初步探討，以期提供參考和借鑒。

【關鍵詞】鍋殼燃氣鍋爐；熱效率；排煙熱損失；途徑

0.引言

隨著我國經濟的不斷增長，工業生產的進展十分迅速，燃氣鍋爐的使用越來越廣泛，同時人們也越來越重視環境質量的改善。但是許多燃氣鍋爐的熱效率十分低下，不僅不能很好地被利用，而且對環境造成了巨大的影響。因此如何采取有效的方法來提高燃氣鍋爐的熱效率成為了人們關心的問題。下面就此進行討論分析。

1.燃氣鍋爐熱效率和排煙損失

鍋爐設計熱效率是鍋爐技術水平的主要技術經濟指標，它表明鍋爐設備的技術先進程度和能源利用率的水平。燃煤鍋爐設計效率一般在80%～85%左右，燃氣鍋爐設計效率可以達到90%～98%。鍋爐熱效率可以通過正平衡法測試得出，也可從反平衡法測試得出。

1.1鍋爐正平衡熱效率

η=（Q1/Qr）×100%。

η-鍋爐熱效率，%。

Qr-鍋爐擁有熱量，KJ/m3。

Q1-有效利用熱量，KJ/m。

熱水鍋爐：Q1=4.187G﹒Cn（tr-th）；Cn——水的比熱KJ/kg℃。

G——循環水量，kg/s；tr、th出——供水、回水溫度，℃。

蒸汽鍋爐：Q1=D（i″]-i′）。

D-蒸發量，kg/s；i″——出口蒸汽熱焓，KJ/kg。

i′——給水熱焓，KJ/kg。

1.2鍋爐反平衡熱效率

（1）干燃燒產物熱損失。

（2）由空氣中水分引起的熱損失。

（3）由燃料中水分引起的熱損失。

（4）由燃料中氫燃燒后所生成的水分引起的熱損失。

（5）由未燃盡可燃物引起的熱損失。

（6）向周圍的輻射熱損失。

（7）其它熱損失。

以上（1）-（4）項就是通常所指的排煙熱損失，q2%；（5）項熱損失包括化學不完全燃燒熱損失，q3%。

固體不完全熱損失，q4%；（6）、（7）兩項對應散熱損失，q5%；灰渣物理熱損失，q6%。對于燃氣鍋爐熱損失中q4和q6兩項為零，且鍋爐密封性一般較好，q5項損失一般也很小（一般在1%～3.6%，國外有的鍋爐甚至小于1%）。燃氣鍋爐反平衡熱效率可由下式給出：

η=100-q2-q3-q5%。

其中q2由下式計算：

q2=[（Ipy-apy·I0lk）/Q]×100%。

Ipy——排煙熱焓，KJ/Nm3。

apy——排煙處過量空氣系數。

I0lk——冷空氣焓，KJ//Nm3。

Q——每標米燃氣送入爐內熱量，KJ//Nm3。

q2是燃氣鍋爐熱損失中最大的一項，它取決于排煙溫度和排煙量，而排煙量決定于過量空氣系數。目前WNS系列燃氣鍋爐一般選用國外品牌燃燒器，過量空氣系數小，一般在1.05～1.1之間，因而燃氣鍋爐排煙熱損失的主要決定因素是排煙溫度和所含水蒸汽量。表1燃氣鍋爐排煙熱損失占據鍋爐總熱損失的主要份額（來源于某廠鍋爐熱力計算書）。

從表1中可以得出：WNS系列燃氣熱水鍋爐排煙熱損失約占鍋爐總熱損失68～78%，而且隨著鍋爐容量增大，排煙熱損失份額有一定程度的增大。排煙熱損失與排煙溫度有直接關系，進而得出燃氣鍋爐熱效率很大程度上取決于選取排煙溫度的高低。

2.提高熱效率的途徑

天燃氣中主要成分是甲烷（CH4），1個體積的甲烷燃燒后生成2個體積的水蒸氣和1個體積的二氧化碳氣體（CO2），同時釋放出39842KJ/m3的熱量。2個體積水蒸氣的凝結熱可達其全部發熱量的10%，所以，天然氣的低位發熱量比高位發熱量低10%。天然氣的低位發熱量35500-41900KJ/m3。

下面圖示燃氣鍋爐尾部加裝冷凝器和熱管空氣預熱器，降低排煙溫度提高熱效率的原理：

燃燒反應方程式：

提高燃氣鍋爐熱效率的有效途徑是鍋爐尾部增加熱管空預器和冷凝器等余熱回收裝置，使鍋爐煙氣溫度從200℃以上降至60℃左右，可將燃燒產生水蒸氣中的汽化潛熱和煙氣大部分熱量回收。在工程實際應用方面：熱管式空氣預熱器的結構，由多根?32mm鋼制高頻焊接翅片管做成的熱管、殼體板、隔板和支架等組成。安裝在鍋爐尾部煙氣出口處，一般下部為煙氣通道，上部為空氣通道。被加熱的空氣送入爐膛助燃。使煙氣溫度從200℃降至140℃左右，空氣溫度從20℃升高到70℃左右。鍋爐熱效率提高5%～6%。

冷凝器由多根不銹鋼鋁合金翅片管、殼體板和支架組成，一般翅片管徑在?38～51mm，殼體板為4～6mm普通鋼板。管內介質為鍋爐給水，流速在1～2m/s，翅片管外為煙氣通道。冷凝器幾何尺寸與鍋爐容量相關。安裝在鍋爐熱管空預器后、引風機前煙道處。一般將煙氣溫度從140℃降至60℃，充分利用煙氣中的潛熱（煙氣中凝結水從煙道中排除）。設計冷凝器時，煙氣流速一般在7～12m/s，流速小于7m/s時，易積灰堵塞；煙氣流速大于12m/s時，冷凝器磨損嚴重，同時會產生噪音和振動現象。詳細冷凝器設計，請參閱有關換熱器設計書籍。WNS燃氣鍋爐尾部加裝冷凝器鍋爐熱效率可提高7～8%，使鍋爐熱效率達到98%以上。燃氣鍋爐尾部設置熱管式空氣預熱器和冷凝器技術，國內許多鍋爐制造企業已采用，如揚州斯大鍋爐有限公司等。

3.結語

綜上所述，WNS鍋殼燃氣鍋爐在我國的生產中得到了良好的發展，是一種重要的燃氣鍋爐，在鍋爐的各部分結構都有長足的進步，被廣泛應用于生產、生活中的各個領域。我們要不斷對其研究分析，針對實際情況來采取有效的措施，總結經驗，提高燃氣鍋爐的熱效率，促進燃氣鍋爐的發展。

【參考文獻】

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