提高WNS型燃气锅炉热效率的有效途径

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【摘 要】锅壳燃气锅炉的环保性能十分突出，在现代工业生产中被广泛使用，采取合适的方法来提高其热效率对锅壳燃气锅炉的发展有着重要的意义。本文分析了燃气锅炉热效率和排烟损失，给出了提高锅壳燃气锅炉热效率的有效途径，在提高热效率作出了初步探讨，以期提供参考和借鉴。

【关键词】锅壳燃气锅炉；热效率；排烟热损失；途径

0.引言

随着我国经济的不断增长，工业生产的进展十分迅速，燃气锅炉的使用越来越广泛，同时人们也越来越重视环境质量的改善。但是许多燃气锅炉的热效率十分低下，不仅不能很好地被利用，而且对环境造成了巨大的影响。因此如何采取有效的方法来提高燃气锅炉的热效率成为了人们关心的问题。下面就此进行讨论分析。

1.燃气锅炉热效率和排烟损失

锅炉设计热效率是锅炉技术水平的主要技术经济指标，它表明锅炉设备的技术先进程度和能源利用率的水平。燃煤锅炉设计效率一般在80%～85%左右，燃气锅炉设计效率可以达到90%～98%。锅炉热效率可以通过正平衡法测试得出，也可从反平衡法测试得出。

1.1锅炉正平衡热效率

η=（Q1/Qr）×100%。

η-锅炉热效率，%。

Qr-锅炉拥有热量，KJ/m3。

Q1-有效利用热量，KJ/m。

热水锅炉：Q1=4.187GqCn（tr-th）；Cn――水的比热KJ/kg℃。

G――循环水量，kg/s；tr、th出――供水、回水温度，℃。

蒸汽锅炉：Q1=D（i″]-i′）。

D-蒸发量，kg/s；i″――出口蒸汽热焓，KJ/kg。

i′――给水热焓，KJ/kg。

1.2锅炉反平衡热效率

（1）干燃烧产物热损失。

（2）由空气中水分引起的热损失。

（3）由燃料中水分引起的热损失。

（4）由燃料中氢燃烧后所生成的水分引起的热损失。

（5）由未燃尽可燃物引起的热损失。

（6）向周围的辐射热损失。

（7）其它热损失。

以上（1）-（4）项就是通常所指的排烟热损失，q2%；（5）项热损失包括化学不完全燃烧热损失，q3%。

固体不完全热损失，q4%；（6）、（7）两项对应散热损失，q5%；灰渣物理热损失，q6%。对于燃气锅炉热损失中q4和q6两项为零，且锅炉密封性一般较好，q5项损失一般也很小（一般在1%～3.6%，国外有的锅炉甚至小于1%）。燃气锅炉反平衡热效率可由下式给出：

η=100-q2-q3-q5%。

其中q2由下式计算：

q2=[（Ipy-apy・I0lk）/Q]×100%。

Ipy――排烟热焓，KJ/Nm3。

apy――排烟处过量空气系数。

I0lk――冷空气焓，KJ//Nm3。

Q――每标米燃气送入炉内热量，KJ//Nm3。

q2是燃气锅炉热损失中最大的一项，它取决于排烟温度和排烟量，而排烟量决定于过量空气系数。目前wns系列燃气锅炉一般选用国外品牌燃烧器，过量空气系数小，一般在1.05～1.1之间，因而燃气锅炉排烟热损失的主要决定因素是排烟温度和所含水蒸汽量。表1燃气锅炉排烟热损失占据锅炉总热损失的主要份额（来源于某厂锅炉热力计算书）。

从表1中可以得出：WNS系列燃气热水锅炉排烟热损失约占锅炉总热损失68～78%，而且随着锅炉容量增大，排烟热损失份额有一定程度的增大。排烟热损失与排烟温度有直接关系，进而得出燃气锅炉热效率很大程度上取决于选取排烟温度的高低。

2.提高热效率的途径

天燃气中主要成分是甲烷（CH4），1个体积的甲烷燃烧后生成2个体积的水蒸气和1个体积的二氧化碳气体（CO2），同时释放出39842KJ/m3的热量。2个体积水蒸气的凝结热可达其全部发热量的10%，所以，天然气的低位发热量比高位发热量低10%。天然气的低位发热量35500-41900KJ/m3。

下面图示燃气锅炉尾部加装冷凝器和热管空气预热器，降低排烟温度提高热效率的原理：

燃烧反应方程式：

提高燃气锅炉热效率的有效途径是锅炉尾部增加热管空预器和冷凝器等余热回收装置，使锅炉烟气温度从200℃以上降至60℃左右，可将燃烧产生水蒸气中的汽化潜热和烟气大部分热量回收。在工程实际应用方面：热管式空气预热器的结构，由多根?32mm钢制高频焊接翅片管做成的热管、壳体板、隔板和支架等组成。安装在锅炉尾部烟气出口处，一般下部为烟气通道，上部为空气通道。被加热的空气送入炉膛助燃。使烟气温度从200℃降至140℃左右，空气温度从20℃升高到70℃左右。锅炉热效率提高5%～6%。

冷凝器由多根不锈钢铝合金翅片管、壳体板和支架组成，一般翅片管径在?38～51mm，壳体板为4～6mm普通钢板。管内介质为锅炉给水，流速在1～2m/s，翅片管外为烟气通道。冷凝器几何尺寸与锅炉容量相关。安装在锅炉热管空预器后、引风机前烟道处。一般将烟气温度从140℃降至60℃，充分利用烟气中的潜热（烟气中凝结水从烟道中排除）。设计冷凝器时，烟气流速一般在7～12m/s，流速小于7m/s时，易积灰堵塞；烟气流速大于12m/s时，冷凝器磨损严重，同时会产生噪音和振动现象。详细冷凝器设计，请参阅有关换热器设计书籍。WNS燃气锅炉尾部加装冷凝器锅炉热效率可提高7～8%，使锅炉热效率达到98%以上。燃气锅炉尾部设置热管式空气预热器和冷凝器技术，国内许多锅炉制造企业已采用，如扬州斯大锅炉有限公司等。

3.结语

综上所述，WNS锅壳燃气锅炉在我国的生产中得到了良好的发展，是一种重要的燃气锅炉，在锅炉的各部分结构都有长足的进步，被广泛应用于生产、生活中的各个领域。我们要不断对其研究分析，针对实际情况来采取有效的措施，总结经验，提高燃气锅炉的热效率，促进燃气锅炉的发展。

【参考文献】

[1]李柳强.燃油锅炉热效率及影响因素分析[J].节能技术，2011.

[2]宋树勇，谷丽景，葛雪平.WNS型燃气热水锅炉的运行分析[J].中国科技博览，2011.