鍋爐測試技術(shù)論文(2)
鍋爐測試技術(shù)論文
鍋爐測試技術(shù)論文篇二
燃氣鍋爐能效測試分析
【摘 要】通過對轄區(qū)內(nèi)燃氣鍋爐進行能效測試，并抽取10臺鍋爐測試數(shù)據(jù)進行分析。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。并針對相應(yīng)問題提出改進建議：定期對鍋爐進行清理;適時調(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)在我國能源消耗現(xiàn)狀，提高燃氣鍋爐的燃料利用率是節(jié)能減排的工作重點，具有很大的節(jié)能潛力[1-2]。為加強鍋爐節(jié)能管理，提高鍋爐能源利用效率，對鍋爐的熱量利用效率進行測試，找出熱量損失的原因，并進一步改進鍋爐能源利用就尤為重要[3]。為此，本文對管轄區(qū)內(nèi)在用燃氣鍋爐進行能效測試，并對測試結(jié)果進行分析，進而尋求提高熱效率的方法，以期對燃氣鍋爐熱效率的提高提供有益參考。
1 燃氣鍋爐熱效率
鍋爐熱效率測試方法有兩種：正平衡測試方法和反平衡測試方法。正平衡測試方法是通過直接測量輸入熱量和輸出熱量來確定效率的方法。反平衡測試方法是通過測定各種燃燒產(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行效率的高低，是否達到鍋爐設(shè)計效率，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試結(jié)果反映出來。鍋爐反平衡效率的計算能比較清晰的反映出影響鍋爐運行效率的原因，通過對反平衡效率測試結(jié)果、數(shù)據(jù)的分析，能對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試方法對燃氣鍋爐的熱效率進行測試，根據(jù)TSGG0003-2010《工業(yè)鍋爐能效測試與評價規(guī)則》，鍋爐運行工況熱效率簡單測試結(jié)果按照公式(1)計算：
ηj=100-(q2+q3+q4+q5+q6)(1)
式中：
ηj―熱效率
q2―排煙熱損失
q3―氣體未完全燃燒熱損失
q4―固體未完全燃燒熱損失
q5―散熱損失
q6―燃料物理熱損失
燃氣鍋爐所用燃料為氣體，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，因此，降低燃氣鍋爐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型煙氣分析儀測試煙氣成分，將測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入工業(yè)鍋爐能效測試計算與管理平臺得表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20.61%如10#鍋爐;過量空氣系數(shù)αpy相差也較大，最高達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)鍋爐能效測試與評價規(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)量分數(shù)wo2共同影響。本文所測試鍋爐都是燃氣鍋爐，故固體未完全燃燒熱損失不存在;所測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)量分數(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]。在鍋爐長期運行中，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)對煙氣余熱回收利用
鍋爐的省煤器能對煙氣余熱充分回收利用，煙氣余熱對省煤器中的水進行預(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，同時可將常溫入爐空氣溫度提高50℃左右[9]。
2)降低水垢層
長期運行的燃氣鍋爐容易在鍋筒、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)水垢的積累會嚴重影響鍋爐的熱量傳遞，熱量不能及時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，在檢驗過程中發(fā)現(xiàn)有部分使用單位對鍋爐使用違規(guī)操作，直接將未經(jīng)處理的自來水加入鍋爐，使鍋爐水垢層嚴重超標。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)指標的要求。對于采用鈉離子交換法生產(chǎn)軟水的裝置，必須按時序進行定時的水質(zhì)檢測，按時序進行樹脂塔的切換和再生，并檢驗再生效果，切勿延長運行周期。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。在鍋爐的運行中，除了嚴格控制給水外，因濃縮作用，必須對鍋爐進行合理的排污。通過化驗，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，要對鍋爐中的加熱元件及垢層進行測厚，并及時清洗已形成的水垢，保證鍋爐安全高效地運行[11-12]。
3)避免煙管堵塞
由于我市所用燃料雜質(zhì)含量相對較高，水硬度較大，導(dǎo)致鍋爐在運行時容易積灰、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)量分數(shù)
影響排煙熱損失另一重要因素是煙氣中的O2質(zhì)量分數(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，故燃氣鍋爐過量空氣系數(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，實際中的運行情況調(diào)節(jié)送風(fēng)機電流大小來控制鍋爐的過量空氣系數(shù)，通過實驗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。在鍋爐長期使用中，噴頭上會出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。噴頭結(jié)焦將嚴重影響噴頭對燃氣的釋放量，從而影響燃氣與空氣的比例，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)鍋爐能效測試與評價規(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：
在測試過程中1#、9#鍋爐CO排放量較大，尋找原因發(fā)現(xiàn)，兩臺鍋爐都是送風(fēng)機供氣量不足，未能達到合適的空燃比。9#鍋爐人為的將燃氣送入量調(diào)大，導(dǎo)致燃氣在鍋爐中未能達到充分燃燒，大量燃氣隨煙氣排出。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。城市燃氣由于冬季和夏季用氣量的不同，這也影響著燃氣壓力。故使用單位應(yīng)針對燃料性質(zhì)特點、負荷變化、燃氣壓力變化等情況，定期、適時調(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，受外界大氣對流冷卻和向外熱輻射所散失的熱量，約占燃氣鍋爐熱損失的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、運行負荷的大小等因素有關(guān)，鍋爐散熱損失由TSGG0003-2010《工業(yè)鍋爐能效測試與評價規(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，保溫效果也會降低。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，燃氣鍋爐熱效率主要與q2、q3以及q5有關(guān)，在鍋爐使用過程中要時刻注意下述問題，這樣鍋爐才能實現(xiàn)高效率的運行，達到節(jié)能減排目的。
1)嚴格控制水垢層;
2)控制好空燃比;
3)定時對鍋爐清理;
4)加大節(jié)能設(shè)備的使用。
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