在用燃油气锅炉热效率计算与评价.pdf

1 4 工业锅炉 2 0 1 1 年第6 期 总第 1 3 0 期 文章编号 1 0 0 4 - 8 7 7 4 2 0 1 1 0 6 ． 1 4 - 0 3 在用燃油气锅炉热效率计算与评价 温芝香， 葛升群， 张晓明 陕西省锅炉压力容器检验所 ， 西安 7 1 0 0 4 8 摘要 根据国家节能减排的要求 ， 对在用锅炉开展节能减排工作越来越重要。依据燃油 气锅炉的特性， 分析了烟气成分、 排烟温度、 冷空气温度对锅炉热损失和热效率的影响， 并获得 了在用燃油气锅炉快速测试热效率计算公式。 关键词 燃油气锅炉 ； 热损失 ； 热效率 中图分类号 T K 2 1 2 4 文献标识码 A Th e Te s t i ng a n d Ev a l u a t i o n o f The r m a l Effi c i e n c y 0 f oi l ． fir e d o r Ga s ． fir e d Bo i l e r i n Us e 第一作者 温芝 香， 助理工程 师 ， 硕士学 位 ， 从事承 压类设 备 检 验 和 工业 锅 炉热 工测试 。 WEN Zh i x i a n g，GE S h e n g q u n，ZHANG Xi a o mi n g S h a n x i I n s t i t u t e o f B o i l e r a n d P r e s s u r e V e s s e l I n s p e c t i o n ， X i a n 7 1 0 0 4 8 ， C h i n a Ab s t r a c t W i t h t h e n a t i o n a l e n e r g y s a v i n g r e q u i r e me n t s i n t h e b o i l e r ，t o c a r r y o u t e n e r g y c o n s e r v a t i o n b e c o me s mo r e a n d mo r e i mp o r t a n t ．B a s e d o n t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f o i l fi r e d o r g a s fi r e d b o i l e r ， a n a l y z e s t h e i n fl u e n c e o f fl u e g a s c o mp o s i t i o n，e x h a u s t g a s t e mp e r a t u r e ，c o l d a i r t e mp e r a t u r e o n t h e h e a t l o s s e s a n d t h e r ma l e f f i c i e n c y ，a n d g e t t h e f o r mu l a o f t h e r ma l e ffic i e n c y． K e y wo r d s o i l - fir e d o r g a s - fi r e d b o i l e r ；h e a t l o s s ；t h e r ma l e ffi c i e n c y O 前言 工业锅炉应用广泛， 燃料耗量大。随着 国家节 能减排要求 的提高 ， 对在用工业锅炉开展节能减排 工作显得尤为重要 。目前评判锅炉能耗状况的主要 方法是热工测试 ， 国家质检总局 已发布了一些热工 测试标准 卫 J ， 并对有关测试方法 的适用要求进行 了规定 。本文通过分析计算获得在用燃油气锅炉的 快速测试热效率计算公式 ， 便于实际中对锅炉能效 情况有一快速判断。 1 燃油气锅炉热效率计算 锅炉热效率测试方法有正平衡法和反平衡法， 实际测试中应同时采用正平衡法和反平衡法， 取其 平均值作为锅炉的热效率。本文主要研究反平衡法 锅炉热效率的计算。 1 ． 1 锅炉热损失 锅炉热损失包括 ①排烟热损失 q ； ②气体未 完全燃烧热损失 q ； ③固体未完全燃烧热损失 q ； 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 9 2 9 ④散热损失 q ； ⑤灰渣物理热损失 q 。对于燃油气 锅炉， q 和 g 均为 0 。其热损失主要是排烟热损 失、 气体未完全燃烧热损失和散热损失 ， 而这三项热 损失中， 排烟热损失和散热损失所 占的比重较大。 1 ． 2 锅炉热效率计算 由 1 ． 1知， 反平衡法燃油气锅炉热效率计算公 式为 叼1 0 0一 q 2 一q 3 一q 5 1 式中．r 7 锅炉热效率 ， ％ 1 ． 2 ． 1 排烟热损失 q ， 燃油气锅炉热损失 中排烟热损失 g 所 占比例 最大， 它与排烟处烟气成分、 排烟温度、 空气 环境 温度、 燃料种类等有关。 陕西省内大多使用长庆天然气， 其成分如表 1 所示 。 表 1 长庆天然气成 分 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 研究与开发 在用燃油气锅炉热效率计算与评价 1 5 1 烟气成分对 q 的影响 烟气成分主要影响过量空气系数 。大量实际 测试 中， O t 主要集 中在 1 ． 11 ． 4之 间， 因此 研究 了 1 ． 0～1 ． 4范 围间内 叼与 O t 的关系 ， 如图 1 所示。 过量空气系数 -- -4 1 - -l】 O℃ --4- - -1 2 0℃ --t k - - 1 3 0℃ l 4 0℃ ---Y l - -1 5 0℃ l 6 0℃ l 7 0℃ 一l 8 0℃ 一l 9 O ℃ ～ 2 0 0℃ - ～ 2l O℃ 22 0℃ *2 30℃ 2 4 0℃ h25 0℃ 图 1 t l 5 0℃， 不同 下 ， 对热效率 7 7 的影响 由图 1可 以看 出， 在排烟温度和空气温度相 同 的情况下 ， 增加 ， q 增大 ， 叼减小 ， 且 叼与 成线性 关 系。同 时 ， 变 化 0 ．5 ， 7 7变 化 0 ．O 0 2 t 。 一 0 ． 0 8 5 5 ％ ， O l 对 叼的影响与排烟温度有关 ， 且影响 较大 ， 不能忽略。 2 排烟温度对 q 的影响 按照 G B ／ T 1 0 1 8 0 --2 0 0 3标准 和 T S G G O 0 2 2 0 1 0规程 ， 在 O ／ 和 t 一定 的条 件下 ， 研究 了 t 在 1 1 0 2 5 0℃对 q ，的影响， 如图 2所示。 l 】 0 l 3 0 l 5 0 1 7 0 1 9 0 2 1 0 2 3 0 2 5 0 排熠温度抽／ ℃ 图2 O ／ 1 ． 0 5， 不同i lk 下， 对热效率 叩的影响 由图 2可以看出， 在空气温度 t 和过量空气 系 数 相 同的情况下 ， 随着排烟温 度￡ 的增 加 ， 热损 失 q 增加 ， 锅炉热效率 叼减小 ， 且呈现线性减小的 趋势。但在不同排 烟温度下 ， 锅炉热效率减小值不 仅与排烟温度有关 ， 还与过量空气系数有关 ， 排烟温 度每增加 1 0℃ ， 通过计算获得锅炉热效率的减小值 为 0 ． 0 4 5 0 ． 4 a ％。 3 冷空气温度 对 q 的影响 结合 G B ／ T 1 0 1 8 0 --2 0 0 3标 准和陕西省 的地理 位置 ， 在 和 t 。 一定的条件下 ， 研究了t 0～ 5 0℃ 区间对 g 的影响 ， 如图 3所示 。 9 4 9 3 9 2 9l 9 0 毫 8 9 羹8 8 瘊 8 7 8 6 8 5 8 4 8 3 l 1 0℃ -,-I I - -1 2 0℃ 一 1 3 0℃ 1 4 0℃ 1 5 0℃ 1 6 0℃ 1 7 0℃ 一l 8 0℃ 一 1 9 0℃ 2 0 0℃ ∞ 2 1 0℃ 2 2 0℃ -- e ta ～ 2 3 0℃ 一 2 4 O℃ -4 - -2 5 0℃ 图 3 仅1 ． 2 ， 不同 下 ， lk 对热效率 田的影 响 由图 3可以看出， 在排烟温度 t 。 和过量空气系 数 O ／ 相 同的情况下 ， 随着 空气 温度 t 。 的增加 ， 排烟 热损失 q 减小 ， 锅炉热效率 7 7 增加 ， 且呈现线性增 加。空气 温度 每降低 5℃， 锅 炉热效率减少约 0． 1 7 ％ 。 1 ． 2 ． 2 气体未完全燃烧热损失 q 气体未完全燃烧热损失主要与烟气成分和燃料 种类有关。在燃料种类一定的情况下 ， g 主要与烟 气成分有关。在燃油气锅炉中， 气体不完全燃烧热 损失很小 ， 一般取 0 ． 5 [ 4 J 。 1 ． 2 ． 3 散热损失 q 散热损失在锅炉热损失中所 占的比例也较大。 由 G B ／ T 1 0 1 8 0 --2 0 0 3附录 D知 ， q 与锅炉额定 出 力的关系， 见表 2所示。 表 2锅炉 额定 出力下散热损失 g 值 ％ 而 T S G G 0 0 0 3 --2 0 1 0中， g 5 分为以下 4种情况 取值。 1 锅 炉实际运行 出力不低 于额定 出力 7 5 ％ 时 ， 按表 2取值 。 2 锅炉实际运行出力低于额定出力 7 5 ％时， 按式 2 进行修正。 g ‰ 瓦Q e d 2 3 锅炉实 际运行 出力低于额定 出力 3 0 ％时 ， q 53 ． 3 3 3q 5 。 d 。 曲 卵 摹 脚 雅 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 工业锅炉 2 0 1 1 年第 6 期 总第 1 3 0期 4 锅 炉 实 际运 行 出力 无 法 计 算 时， q 1 ． 5 3 8 q 5 。 d 。 锅炉实际运行中， 一般不是满负荷运行 ， 通过大 量的测试结果验证 ， G B ／ T 1 0 1 8 0 --2 0 0 3中 g 5的取 值 比 T S G G 0 0 0 3 --2 0 1 0误差大 ， 精确度低 ， 因此本 研究 中采用后者分情况取值方法。 1 ． 2 ． 4 锅炉热效率 卵 通过计算 ， 拟合获得 D≤4 t ／ h燃油气锅炉热效 率公式为 [ 0 ． 1 7 4 10 ． 1 7 4 一1 ． 0 ] 1 ’ 9 1 ． 8 4 7 4 ． 6 一 1 ． 0 0 ． 4 4 5 一 1 ． 0 ] f IJ 一1 1 o 3 T S G G 0 0 0 3 --2 0 1 0中散热损失主要与锅炉的容 量与锅炉额定 出力 与实际出力的比值有关 ， 根据表 2可得 出锅炉容量与散热损失的关系 ， 在式 3 基础 上 ， 结合表 2获得的容量与散热损失 的关系进行修 正 ， 即可获得不同容量下的热效率公式。 1 ． 2 ． 5 结果对 比 选用 8组分别采用文献 [ 1 ] 全面测试方法和文 献[ 2 ] 快速测试的实测数据和拟合公式 3 计算数 据进行结果比对 ， 比对结果如 图 4所示 。图中▲计 算时原始数据采用文献 [ 1 ] 全面测试方法获得 ， ● 计算时原始数据采用文献[ 2 ] 简单测试方法获得 。 由图 4可以看 出， 拟合公式 3 的计算值和文 献 [ 2 ] 快 速测试 的结果 相 比误 差小 ， 平 均误 差为 0 ． 5 ％ ， 与文献 [ 1 ] G B ／ T 1 0 1 8 0相 比测试的结果误差 大， 平均误差为 1 ． 2 5 ％ 。文献 [ 1 ] 中测试参数多， 耗 时量大。文献 [ 2 ] 中测试参数仅有 4个 ， 但此测试 方法中没有研究燃 油气 成分 的不同对热效率 的影 响 ， 而本研究获得 的拟合公式 ， 燃气成分虽确定 ， 但 仅适用于陕西省范围内在用燃油气锅炉简单测试热 效率的计算。 ●式 3 计算值 ▲式 3计算值 ■文献[ i ] 测试值 图 4 8 个测点实测值公式 3 计算值对 比 2 燃油气锅炉热效率评价 在燃料种类一定的情况下 ， 燃油气锅炉热效率 主要与排烟处烟气成分、 排烟温度和冷空气温度有 关 。过量空气系数和排烟温度增大 ， 热效率减小 ； 冷 空气温度增 加， 热 效率增 加。过量 空气 系数增 加 0 ． 5 ， 锅炉热效率降低 0 ． 1 3 ％ ～ 0 ． 4 2 ％ ； 排烟温度每 增加 1 0℃， 锅炉热效率 降低 0 ． 4 5 ％ ～0 ． 6 ％； 而冷 空气 温 度 每 增 加 5 ℃， 锅 炉 热 效 率 会 提 高 约 0 ． 1 7 ％。因此在实际运行 中， 要尽可能采取措施减 小排烟温度和过量空气系数来提高锅炉运行过程 中 的热效率 。 3 结论 本文综合燃油气锅炉特性、 陕西省天然气成分 和地理位置情况， 通过分析计算拟合出了适合陕西 省燃油气锅炉快速测试热效率计算的公式。公式 中 参数少， 便于实际测试工作的开展。强 参考文献 [ 1 ] G B ／ T 1 0 1 8 0 --2 0 0 3工业锅炉热工性能试验规程[ S ] ． [ 2 ] T S G G 0 0 0 3 --2 0 1 0工业锅炉能效测试与评价规则[ S ] ． [ 3 ] T S G G 0 0 0 2 --2 0 1 0锅炉节能技术监督管理规程[ S ] ． [ 4 ] 赵钦新， 惠世恩． 燃油燃气锅炉 [ M] ． 西安 西安交通大 学 出版社 ， 2 0 0 0 ． 节 约 能 源， 保 护 环 境， 改 善 人 类 生 存 条 件 吾 人 妥 王 仔 余n l _， ， I ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m