余熱利用效率提升分析

摘 要：近年來，隨著經(jīng)濟建設的發(fā)展以及人們環(huán)保意識的強化，在一些工業(yè)制造過程中，小型燃煤鍋爐逐漸被取代。大多數(shù)城市燃油燃氣鍋爐已經(jīng)成為鍋爐的首選，然而隨著油價的上漲以及能源利用率的提升，如何提高鍋爐的余熱效率對于工業(yè)發(fā)展以及節(jié)能減排來說是十分重要的。

關鍵詞：提升；余熱；利用效率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.050

1 燃油燃氣鍋爐余熱效率分析

當前燃油燃氣鍋爐由于其設計以及在運行效率上相比同等參數(shù)的燃煤鍋爐來說，能夠提高90%的余熱效率，可以用公式表示，燃油燃氣鍋爐的熱效率為：

通常傳統(tǒng)的燃氣燃油鍋爐排煙損失可以達到7%，其化學未完全燃燒熱損失為q3和機械未完全燃燒損失為q4+q3+q4，大概，可以達到0.5%，由于氣體燃燒之后幾乎不會產(chǎn)生任何的灰分，也沒有固體和液體燃料機械不完全燃燒的問題。因此針對燃氣鍋爐不會進入到機械未完全燃燒的熱損失中，因此其散熱損失為1.5%。在所有的熱量損失過程中占據(jù)比例較大的是排煙熱損失，當鍋爐熱效率較高時，其排煙熱損失可以達到總能量消耗的75%，因此對于燃油燃氣鍋爐來說，其主要的能源損失來自于排煙熱損失。

（1）從影響排煙熱損失的因素上來看，主要是煙氣的體積以及排煙溫度，通過研究發(fā)現(xiàn)，排煙溫度越高，則熱量損失越高，通常排煙溫度每提高十攝氏度時，其熱損失會增加1%，因此我們需要從一定程度上降低排煙溫度，進而能夠減少熱量的損失。而對于燃油燃氣鍋爐來說，選擇較高的排煙溫度，主要是由于燃料完全燃燒之后，其煙氣中存在大量水蒸氣，如果冷卻煙氣時可能會導致水蒸氣在受熱面臨和鍋爐附件中冷凝，可能會對相關設備成一定的腐蝕性，不利于鍋爐的安全和穩(wěn)定運行。（2）除此之外，煙氣體積越大時，其熱損失也相應增加。影響煙氣體積的主要因素除燃料水分外，主要來自于爐膛過量空氣系數(shù)，從一定程度上降低過?？諝庀禂?shù)，也可以減少能量損失。當空氣系數(shù)每降低0.1時，則煙氣能夠損失能量接近2.5%，也就是說我們可以通過控制過量空氣系數(shù)，進一步提高鍋爐的熱效率。

2 提升燃油燃氣鍋爐余熱效率的有效措施

（1）降壓運行。由于燃氣鍋爐目前主要運用于多個領域中，其壓力需要根據(jù)實際運行情況進行合理調(diào)整，也可以不在額定的壓力條件下完成運行。然而這種情況下通常采用的是蒸汽汽化潛熱，對于溫度要求較低，按照熱力學的知識，在標準大氣壓狀態(tài)下汽化潛熱，我們以鍋爐為例，其在制造過程中利用蒸汽，運行壓力為0.3mPa，能夠滿足日常生產(chǎn)需求，我們根據(jù)鍋爐運行壓力以及其排煙溫度的相關性進行分析時，如下表所示：

根據(jù)計算，相比于1.25MPa的額定壓力條件下，鍋爐降壓預警過程中其排煙溫度可以降低至75℃，當過量空氣系數(shù)為0.1時，鍋爐效率可以提高到2.5%，在額定負荷的情況下，每小時能夠為企業(yè)節(jié)約燃氣約15立方米，如果按照鍋爐每天用一小時的時間來計算，每年運行280天，則可以每年為企業(yè)節(jié)約42萬元的燃料費用。完成鍋爐的降壓之后，我們發(fā)現(xiàn)這對于鍋爐運行安全性不會產(chǎn)生任何影響，同時還能夠降低給水泵的工作壓力，合理配置給水配置，從理論上也能夠為水泵降低0.3千瓦的電功率。

（2）設置鍋爐省煤器。當前很多企業(yè)采用的是WNS的燃油燃氣鍋爐，采用的是三回程濕背式結構，由于這種結構沒有設置省煤器這一裝備導致排煙過程中會產(chǎn)生大量的余熱。在尾部煙道設置省煤器可以吸收引起中水蒸氣汽化的熱量，能夠使排煙溫度降低到煙氣露點，能夠吸收大量的余熱，回收余熱之后對于燃油燃氣鍋爐來說，主要存在兩種熱量，即顯熱和潛熱。在損失的熱能量中主要是以排煙熱為主，且煙氣中存在大量水蒸氣，是煙氣適量的攜帶者大約為60%左右，因此在煙氣回收余熱過程中，主要是水蒸氣的顯熱和潛熱，而不包括未凝結氣體的顯熱。在煙氣的顯熱中，回收量是從原設計排煙溫度降至回收之后，排煙溫度所釋放的潛熱，能夠被回收的余熱引起中水蒸氣的潛熱，在標準狀況下水蒸氣密度為0.8千克每立方米，其平均氣化的潛能達到2500KJ/K。

3 在余熱回收中需要注意的問題

從一定情況上來看，燃油燃氣鍋爐的排煙溫度能夠降到最低，甚至可以與外界環(huán)境溫度相似，這種情況下能夠使其獲得較高的熱效率，但在實際過程中由于排煙溫度低，會導致出現(xiàn)低溫腐蝕，因此也不能無限降低排煙溫度，需要確保鍋爐主要受熱的壁溫高于煙氣露點溫度。受熱面的機會和腐蝕性等這些問題，可以采取在凝結水接觸部件，利用防腐材料，比如不銹鋼等材料，在換熱器的傳熱時，回收煙氣的潛熱會伴隨水蒸氣凝結換熱。

針對煙氣陰力的問題，當考慮回收煙氣熱量，能夠提升鍋爐的使用效率時，由于采用了新的換熱裝置，會改變傳統(tǒng)的通風系統(tǒng)，使煙氣側部的流動阻力也將增加，由于排煙溫度降低，減少鍋爐的通風能力，因此需要在增加換熱器的情況下調(diào)整原有的通風系統(tǒng)，防止鍋爐由于通風不足，為能實現(xiàn)正常運行可以通過加大風機來解決這一問題。

4 小結

目前我們通過分析發(fā)現(xiàn)，在燃油燃氣鍋爐使用過程中，主要的熱損質來源于排煙損失。從其控制角度來看，可以使用加裝換熱裝置來回收煙氣中水蒸氣攜帶的汽化潛熱，以提升其余熱效率。在不同用汽條件下，可以降低運行壓力，提升使用效率，可以安裝新的換熱設備來回收水蒸氣汽化潛熱，但需要注意防腐性能，以及鍋爐原有的通風系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]于澤忠，李俊.兩種不同煙氣余熱利用方式對機組效率的影響淺析[J].鍋爐制造，2017（02）：1-4.

[2]余琴仙.淺談提高隧道窯熱效率的幾種途徑[J].景德鎮(zhèn)陶瓷，2002，12（04）：11-12.

作者簡介：劉沖（1989-），男，陜西西安人，本科，助理工程師，研究方向：余熱利用。