鍋爐節能器運行熱效率測定與計算

鄧文元

【摘 要】通過加裝鍋爐節能器，對煙氣余熱進行利用，能降低排煙溫度，提高燃氣鍋爐熱效率，本文詳細闡述了科學合理的鍋爐節能器運行熱效率計算方法，以測定鍋爐節能器的節能效果，表明節能器提高經濟效益的作用。

【關鍵詞】鍋爐；節能器；運行；測定；節能效果

0 引言

燃油、燃氣鍋爐的使用效率大概有70%，其中不被利用的煙氣熱量占絕大部分。通常情況下蒸汽、熱水鍋爐尾部排煙溫度在兩百攝氏度以上，導熱油爐尾部排煙溫度達到三百攝氏度以上，利用余熱回收設備也就是鍋爐節能器將這部分熱量回收，可有效回收高溫煙氣中的能量，減少燃料消耗和廢氣排放，經濟效益和環保效果十分明顯。因此，為準確了解節能器的節能效果，下面介紹相關測定計算方法，以測試鍋爐節能器對于提高鍋爐熱效率的作用。

1 計算凝結式節能器節能率的方法

1.1 以加熱水量計算凝結式節能器節能率的方法

（1）加熱水量與蒸發量不相等時節能器節能率

計算公式按式（1）：

B■=■·■·100%（1）

式中B節——凝結式常壓節能器的節能率，%

ics——凝結式常壓節能器出口水溫或熱焓，℃或4.1868kJ/kg

igs——凝結式常壓節能器進口水溫或熱焓，℃或4.1868kJ/kg

V水——凝結式常壓節能器加熱水流量，kg/h或m3/h

V汽——鍋爐蒸發量，kg/h或kcal/h

r煙——煙氣中凝結水潛熱，kJ/h或kcal/h

ibq——鍋爐飽和蒸汽熱焓，kJ/kg或kcal/h

η——鍋爐運行熱效率，%

式（1）中r煙的計算。

（2）加熱水量與鍋爐蒸發量相等時凝結式常壓節能器節能率

計算按式（2）：

B■=■·■·100%（2）

式中各符號的意義同式（1）。

（3）加熱水量與鍋爐蒸發量相等，但煙氣溫度與含水量未達到飽和結露狀態時凝結式常壓節能器的節能率

計算按式（3）：

B■=■·■·100%（3）

式（1）、式（2）、式（3）中凝結式常壓節能器進口水溫igs有以下兩種狀況：

①在進入凝結式常壓節能器之前，水已被其它加熱裝置加熱而得到升溫以及與蒸汽凝結水回用水混合時，igs按式（4）計算：

igs=（t軟+t1）x1%+t2x2%（4）

式中t軟——軟水溫度（即自來水溫度），℃

t1——其他加熱設備升溫值，℃

t2——回用的凝結水溫度，℃

x1——加熱后的軟水百分比，%

x2——凝結水的百分比，%

式（4）中t軟、t1、t2由各部位測溫計測得，“x1、x2”則由流量表測得，如軟水箱上已裝有水溫計時可直讀其值。

②在進入凝結式常壓節能器之前，水未經任何加熱以及無凝結水回用時，igs按式（5）計算：

igs=t軟（5）

（4）當只知道節能器的加熱水量，而不知道鍋爐確切蒸發量時，節能器的節能率

按式（6）計算：

B■=■（6）

式中Q■■——燃料低位發熱值，kJ/kgB——鍋爐用燃料實際消耗量，m3/h（天然氣），kg/h（油或煤）

（5）凝結式常壓節能器運行中儀表只能顯示加熱水溫度與水量，而無鍋爐蒸發量準確數據，煙氣不結露時的節能量

按式（7）計算：

B■=■（7）

式中B節量——每小時實際節約燃料量，m3/h（天然氣），kg/h（油或煤）

1.2 以煙氣熱量計算凝結式節能器節能率的方法

凝結式節能器以煙氣熱量計算節能率的方法按式（8）：

B■=■·η■■100%（8）

式中D——鍋爐蒸發量，kg/h

2 節能器運行熱效率測定與計算

在無條件測定節能器進出口煙氣流量但有煙氣溫度顯示時，可以用計算理論空氣量的方法在查取煙氣熱焓后再計算該節能器的運行熱效率。凝結式常壓節能器以煙氣熱焓按式（9）計算節能器的運行熱效率（在有條件測定節能器進出口煙氣流量與煙溫時，也可以用查取煙氣熱焓的方法計算該節能器的運行效率）：

η■=■×100%（9）

式中ηa節——節能器熱效率，%

I■■——節能器煙氣進口處的煙氣熱焓，kJ/h

I■■——節能器煙氣出口處的煙氣熱焓，kJ/h

其中I■■、I■■可分別從中查取，也可以按式（10）、式（11）計算：

I■■=（T■■×0.00367×V■■α+V■■α）×T■■×P■×CP■（10）

式中T■■——節能器進口煙溫，℃

V■■——理論空氣量，m3/h

α——過量空氣系數

T■■——節能器進口煙溫，K

P■——節能器進口煙氣密度，kg/m3

CP■——節能器進口煙氣定壓比熱，J/（kg·K）或kcal/（kg·K）

I■■=（T■■×0.00367×V■■α+V■■α）×T■■×P■×CP■（11）

式中T■■——節能器出口煙溫，℃

V■■——理論空氣量，m3/h

T■■——節能器出口煙溫，K

P■——節能器出口煙氣密度，kg/m3

CP■——節能器出口煙氣定壓比熱，J/（kg·K）或kcal/（kg·K）

3 凝結式常壓節能器的節能率與節能量的計算舉例

凝結式常壓節能器用戶單位最關切的是該節能器的節能率與節能量。目前較準確、最簡便的計算方法為式（3）、式（7）、式（8）、式（9）。現就其應用舉例如下。

例1：某一燃天然氣5t/h鍋爐，安裝了一臺凝結式組合型常壓節能器（如圖1），其加熱的水量與鍋爐蒸發量相等，運行與鍋爐同步，節能器排出的煙氣溫度在100℃以下，但還未達到煙氣結露水含量與溫度的飽和狀態（如達到煙氣結露水含量與溫度時，計量其結露水重量，折算V煙的含熱量為100kcal/h），節能器安裝儀表指示，軟水溫度9℃，經排污水加熱后升溫4℃后再進節能器，節能器出口水溫為54℃，鍋爐運行表壓為8fkg/cm2。則該節能器的節能率計算：

B■=■·■·100%

已知igs=t軟+t1=9℃+4℃=13℃（近似13kcal/kg）

查蒸汽性質表ibq=662kcal/kg，

B■=■×■×100%=0.063×1.176×100%=7.43%

將該數值乘上該鍋爐的全年燃料消耗量即為裝了節能器后全年可節約的燃料量。

圖1 凝結式組合型常壓節能器安裝系統圖

例2：該鍋爐燃用天然氣熱值為8500kacl/m3，鍋爐蒸發量為5t/h，節能器加熱水量為4800kg/h。給水增溫41℃，煙氣不結露，該節能器每小時節能量計算：

B■=■=■=■=27.23m■/h

即該鍋爐安裝節能器后每小時可節省27.23m3天然氣。

例3：該鍋爐排煙溫度在安裝節能器前為200℃，在安裝節能器后為90℃。經計算，理論空氣量每蒸噸約1000m3/（h·t），α=1.1，經計算，在對應煙溫下的體積分別為1907m3/（h·t）和1463m3/（h·t），按式（10）、式（11）計算后其煙氣熱焓對應分別為176773kcal/（h·t）和133153kcal/（h·t），核算每蒸噸煙氣量對應每蒸噸平均加熱給水量為4800/5=960kg/h，則該節能器的運行效率：

η■=■×100%=■100%=■100% =90%

即該鍋爐節能器的運行效率為90%。

例4：經測試得進出口煙氣流量并查表計算得知該鍋爐安裝的節能器進口煙氣熱值為176773kcal/（h·t），節能器出口煙氣熱值為133153kcal/（h·t），鍋爐實際蒸發量960kg/h，節能率按公式（8）計算：

B■=■·η■■100%=■×0.9×■100%=■×0.9×■100%=0.0741×100%=7.41%

與式（3）的計算結果7.43%基本一致。

4 結論

總之，通過本文計算公式，結合燃油、燃氣鍋爐上凝結式常壓節能器內參與熱交換的介質的流量與溫度，就可以得到該節能器的各項性能數據，從而得知其節能效果是否有利于提高鍋爐的熱效率。

【參考文獻】

[1]劉振琪，劉琦.電站鍋爐性能考核試驗技術簡介[J].鍋爐技術，2003（04）.

[2]李驚濤，陳華桂.鍋爐效率現場分析計算的困難及處理[J].鍋爐技術，2002（11）.

[責任編輯：楊玉潔]