提高燃油燃氣鍋爐熱效率的方法
返回列表 來源：銀晨鍋爐 發(fā)布日期：2016-05-02 10:21
近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，西氣東輸?shù)娜尕炌?，以及國家和各地區(qū)對環(huán)保工作提出更高要求，我國的能源政策有了較大調(diào)整，燃油燃氣鍋爐應用發(fā)展迅速。但燃油燃氣鍋爐的燃料成本較高。因此，燃油燃氣鍋爐提高熱效率以及節(jié)能問題勢在必行。 一、提高燃油燃氣鍋爐的熱效率 目前，進口和國產(chǎn)燃油燃氣鍋爐產(chǎn)品的結構型式大多是的臥式內(nèi)燃鍋爐（WNS 型），鍋爐熱效率在85﹪~90﹪。燃油燃氣鍋爐的熱效率η油=100﹪-（q2+q3+q4+q5）；η氣=100﹪-（q2+q3+q5）一般燃油燃氣鍋爐的排煙熱損失q2約為5﹪~8﹪，燃油鍋爐的化學未完全燃燒熱損失q3 和機械未完全燃燒熱損失q4：q3+q4（約為0.5﹪~1﹪）；由于氣體燃料燃燒后幾乎沒有灰分，更沒有固體和液體燃料的機械不完全燃燒現(xiàn)象，因此，對于燃氣鍋爐不需計入機械未完全燃燒熱損失，既q4=0。散熱損失q5 一般在., 1﹪~3﹪。 1、在所有熱損失中，排煙熱損失q2占有極大的比例，當鍋爐熱效率較高（例如85﹪~90﹪）時，排煙熱損失q2占總損失的70﹪~80﹪。所以，燃油燃氣鍋爐主要的熱損失是排煙熱損失q2，而q2與排煙溫度和空氣過量系數(shù)a有關。 （1）降低排煙溫度，可以獲得較高的熱效率 有資料表明，排煙溫度降低12℃~17℃，鍋爐熱效率提高1％左右。但是過去要把排煙溫度降到很低，由于受到經(jīng)濟上和技術上的制約，排煙溫度都相當高。例如傳統(tǒng)的三回程蒸汽鍋爐，過去采用平直爐膽和光滑煙管時，必須增加受熱面的布置才能使排煙降至可以接受的程度（排煙溫度在250℃，理論排煙熱損失在8％左右）。造成鍋殼直徑明顯增大、壁厚增加，金屬消耗量大大增加，因此要把排煙溫度進一步降低受到很大的制約?，F(xiàn)在從傳熱方面已不僅僅是只考慮受熱面積，由于采用了一些新的傳熱技術使傳熱性能顯著提高，克服了過去鍋爐傳熱性能差的缺點，從而使排煙溫度降低、 結構更加緊湊。一是燃油燃氣鍋爐波紋爐膽、濕背式結構的普遍應用，波紋爐膽一方面減少了受熱膨脹產(chǎn)生的熱應力，還可增強煙氣擾動，提高傳熱效果，受熱面積也有所增加。濕背式結構不僅更適合微正壓燃燒，解決了煙箱煙氣密封和散熱損失問題，而且增加了傳熱面積，提高了熱效率。二是螺紋煙管和擾流子的應用。螺紋煙管其作用是管內(nèi)螺紋增強了紊流程度，使煙氣產(chǎn)生不同程度旋轉，傳熱系數(shù)增大)#,以上。中心回燃鍋爐是國外小型鍋爐優(yōu)選結構，雖然為兩回程鍋爐，受熱面積小，但擾流子的使用獨具魅力，其目的增強煙氣的湍流，破壞內(nèi)壁的層流邊界，降低熱阻，提高傳熱系數(shù)，以較小的受熱面積達到同樣高的熱效率。通常， 燃油燃氣熱水鍋爐設計的經(jīng)濟排煙溫度在150℃~180℃，蒸汽鍋爐排煙溫度在200℃~250℃。 （2）降低排煙溫度的限制 燃油燃氣鍋爐從理論上講，排煙溫度可以降到很低，甚至接近環(huán)境溫度，這時可以獲得最高的熱效率。但在實際中，由于排煙溫度的降低，會造成低溫腐蝕，因此，排煙溫度不能降得太低，以保證鍋爐主受熱面的壁溫高于煙氣露點溫度。所以，低溫腐蝕成為降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率的主要障礙。通常，熱水鍋爐的主受熱面排煙溫度為額定出水溫度加50℃~80℃，一般在150℃~180℃。蒸汽鍋爐為飽和蒸汽溫度加40℃~50℃，一般在200℃~250℃。 （3）增加尾部輔助受熱面，進一步降低排煙溫度，提高燃油燃氣鍋爐的熱效率 因為油、氣容易燃燒，WNS型燃油燃氣鍋爐通常不布置空氣預熱器。而省煤器則是常見的節(jié)能裝置，它可以回收煙氣中的顯能，有效降低排煙溫度。由于油、氣燃料與固體燃料的煤不同，燃油燃氣以C和H為主要可燃成分（煤以C為主），含有相當多氫元素燃燒后，產(chǎn)生大量水蒸氣，并吸收大量熱量，例如天然氣的高位發(fā)熱量比低位發(fā)熱量高10％左右，大約10％的熱量由煙氣中的水蒸氣帶走，因此，可以利用冷凝方式吸收高位發(fā)熱量相差的汽化潛熱及降低排煙溫度，獲得更高的熱效率，例如分離型冷凝式燃氣鍋爐的應用。分離型冷凝式燃氣鍋爐是在鍋爐主受熱面之外，加裝冷凝式熱交換器。一方面吸收了煙氣中的顯能，降低了煙溫，減少了排煙熱損失，一方面吸收了水蒸汽冷凝釋放出的一部分潛能，提高了燃料有效利用熱。按低位發(fā)熱值計算，在不同的供、回水溫度的熱效率高達95％~105％。 （4）除灰除垢，以保證鍋爐的熱效率 鍋爐受熱面的水垢、煙垢和積灰的存在將增加傳熱熱阻，降低傳熱效果。水垢的導熱系數(shù)比鋼約小30~40倍，煙垢的導熱系數(shù)差不多與水垢屬同一數(shù)量級，隨著水垢、煙垢的增加，排煙溫度迅速增加，熱效率顯著下降。所以，保持鍋爐受熱面內(nèi)外清潔，實現(xiàn)高效換熱，以保證鍋爐的高熱效率和安全經(jīng)濟運行，鍋爐燃油燃氣鍋爐除灰除垢是必需的。清除水垢可以采用機械除法和化學清洗法，WNS型燃油燃氣鍋爐一般未裝吹灰和清灰裝置，通常清除煙垢則采用機械除法。 （5）防止煙氣短路 對干背式鍋爐，由于爐膽出口的高溫煙氣直接和后煙箱接觸和沖刷，隔煙板容易損壞，造成煙氣短路，以至煙氣未進行對流換熱排除爐外，煙溫度迅速增加，大大降低了鍋爐熱效率，甚至影響鍋爐的安全運行。而且后煙箱未設置煙氣溫度指示、控制裝置（如煙氣溫度限制器）時，煙氣短路將不宜察覺。因此為防止高溫煙氣短路，鍋爐后部煙氣回程之間的隔離層密封要求高，并且進行定期檢查、處理。 2、降低過?？諝庀禂?shù)以減少排煙熱損失 降低過量空氣系數(shù)a，不僅是燃油燃氣鍋爐降低熱損失、提高熱效率的重要途徑，也是燃油鍋爐降低煙氣露點溫度、防止低溫腐蝕產(chǎn)生的最主要方法。當a降低0.1，煙氣帶走熱量下降2％~3％，也就是鍋爐的熱效率可以提高2％~3％。盡可能減少過量空氣，使燃油在近于理論空氣量下燃燒，就最大限度地減少了SO3生成，這種燃燒稱為低氧燃燒。低氧燃燒關鍵在于合理的配風以及與之相適應的監(jiān)測控制手段。監(jiān)測手段有CO2或O2含量測定方法，對WNS型鍋爐通常進行含氧量測定，這是因為WNS型鍋爐微正壓燃燒，密封問題容易解決，含氧量的測定比較準確地反映了過量空氣系數(shù)值?，F(xiàn)在含氧量測定技術普遍采用氧化鋯定溫式氧量分析儀，對煙氣含氧量的連續(xù)在線測量。根據(jù)煙氣含氧量作為參考，正確調(diào)節(jié)空燃比，進行低氧燃燒。對于特定的鍋爐，在燃料種類和負荷一定的條件下，存在一個最佳空燃比，既最經(jīng)濟的過量空氣系數(shù)在臨界值，此時鍋爐效率最高。例如燃油鍋爐，當a低于臨界值時，燃油燃燒不良，q3、q4幾乎同時增加，開始冒黑煙而出現(xiàn)積灰，以致造成熱損失和污染環(huán)境。 在保證完全燃燒的前提下，保持過量空氣系數(shù)略高于臨界值，低氧燃燒效果就比較顯著。燃氣過量空氣系數(shù)在1.05~1.1（煙氣含氧量在1％~2％之間），燃油在1.1~1.2 （煙氣含氧量在2％~3％之間），可認為是較好的低氧燃燒。目前先進的技術是對燃燒過程進行對低氧燃燒的PLD自動調(diào)節(jié)，在一些大的進口爐型中已有應用。但國內(nèi)中小型鍋爐占絕大多數(shù)，由于受到設備費用和操作水平的限制，不可能做到準確的低氧燃燒。對中小型鍋爐而言，首先是選用性能較好的燃燒器，并及時的和定期的維護，使燃燒器長期保持在良好狀態(tài)，其次是精心調(diào)整“兩門”即油門、風門，以保證正常燃燒、不冒黑煙，過量空氣系數(shù)盡量小，通常做到以上兩點，過量空氣系數(shù)已非常接近臨界值。
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