中小型燃气蒸汽锅炉热效率估算

　　锅炉热效率是锅炉设计和运行中关键的技术经 济指标, 它表明锅炉设备的技术完善程度和运行管理水平。热效率的计算一般比较复杂, 牵涉诸多因素, 尤其在缺少准确燃料特性数据的情况不易完成, 而很多情况下又需要对热效率有比较准确的分析和 判断。本文通过理论计算分析导出简洁的中小型燃气锅炉热效率估算公式, 供设计工作者及广大用户参考。
　　
　　2.中小型燃气锅炉热效率的估算
　　
　　中小型锅炉热效率可以通过正平衡法测试得出, 这里主要从反平衡法即通过逐项确定锅炉热损失的方法先计算出锅炉总的热损失, 然后通过热平衡分析得到燃气锅炉热效率。
　　
　　2.1 锅炉热损失的组成和确定
　　
　　采用反平衡法确定燃气锅炉热效率前, 必须先确定以下各项热损失:
　　
　　(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 和机械不完全热损失 q4 , (6)、(7)两项对应散热损失
　　
　　q5 和灰渣物理热损失 q6 。
　　
　　2. 2 燃气锅炉热损失的特点及热效率计算公式
　　
　　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。目前国内燃气锅炉多选用国外品牌燃烧器, 过量空气系数小, 一般在 1.  05 ～ 1.  1    , 因而燃气锅炉排烟热损失的主要决定因素是排烟温度, 并且与燃煤锅炉显着不同的是燃气锅炉排烟热损失占据锅炉总热损失的主要份额;其次, q5 对燃气锅炉热效率的影响也不可低估。
　　
　　2. 3 燃气锅炉热效率的估算
　　
　　热效率估算选用陕北长庆天然气,其成分如表 1。
　　
　　表 1 陕北长庆天然气成分表
　　
　　型燃气锅炉的估算热效率:
　　
　　η=96.  646 - 0.  043θpy   +0.  248D    (6)
　　
　　式中 :θpy  —排烟温度, ℃;
　　
　　D —额定蒸发量, t /h。
　　
　　应用式 (6)估算 WNS系列 1 ～ 10 t /h燃气锅炉热效率, 并与三北 拉法克锅炉有限公司相应产品设计计算值比较(排烟温度取设计值 ), 估算值与设计值最大相对误差 0.   87  , 如图 1。
　　
　　名称    H2    CH4    C2H6    C3H8    C4H10    CO 2    N 2    H2 S    Qne.t v. a r
　　
　　单位
　　
　　mg /m3    3
　　
　　kJ /Nm
　　
　　数值    0. 04    96. 7    0. 45    0. 18    0. 02    0. 82    1. 79    <20    35186
　　
　　目前国内市场上常见的燃气锅炉有WNS系列、
　　
　　SZS系列、LSS系列等几个典型品种, 笔者研究以上三种燃气锅炉的行业统计数据[ 2] 得出:中小型燃气锅炉(1 ～ 10 t /h)设计热效率多在 83    ～ 91   , 综合广州工业锅炉公司、江苏双良集团、金牛股份有限公司 、重庆锅炉厂及三北 拉法克锅炉有限公司等几家燃气锅炉生产厂家的 WNS系列燃气锅炉技术参数数据 (如表 2), 应用 O rig in6.  0软件进行数据处理得到排烟热损失拟合公式:
　　
　　3应用分析与结论
　　
　　(1)估算公式中只含排烟温度与额定蒸发量两个参数, 计算应用及分析很方便, 定量地给出了排烟温度对热效率的影响能力, 排烟温度每降低10℃,热效率提高 0.  43 , 燃气锅炉烟气露点温度很低,
　　
　　降低排烟温度回收烟气显热可以提高热效率.
　　
　　(2)估算公式是在 WNS燃气锅炉基础上,  综合行业燃气锅炉生产厂家技术数据[  2]  ,  进行数据拟合线性处理得出的近似公式, 具有较高的精度;
　　
　　(3)估算公式是根据燃气锅炉燃料燃烧特性及中小型锅炉散热损失特点, 由热平衡进一步分析 、简化得出的, 对 10t /h以下的中小型燃气锅炉较为适宜;
　　
　　估算公式应用于燃气热水锅炉时 , 将热水锅炉额定热功率折算成相应的蒸汽锅炉额定蒸发量 即可;
　　
　　(5)估算公式亦可作为额定负荷运行中燃气锅炉热效率的测试和评估参考, 考虑散热损失的影响,注意非额定工况下使用需进行一定修正。
　　
　　本文综合中小型燃气锅炉的燃料特性和实际情
　　
　　况, 通过计算分析给出了热效率估算公式。公式形式简洁 、参数意义明确 , 对燃气锅炉的热力计算和节能技改评估有一定参考价值。