余热利用效率提升分析
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摘 要：近年来，随着经济建设的发展以及人们环保意识的强化，在一些工业制造过程中，小型燃煤锅炉逐渐被取代。大多数城市燃油燃气锅炉已经成为锅炉的首选，然而随着油价的上涨以及能源利用率的提升，如何提高锅炉的余热效率对于工业发展以及节能减排来说是十分重要的。
关键词：提升；余热；利用效率
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.050
1 燃油燃气锅炉余热效率分析
当前燃油燃气锅炉由于其设计以及在运行效率上相比同等参数的燃煤锅炉来说，能够提高90%的余热效率，可以用公式表示，燃油燃气锅炉的热效率为：
通常传统的燃气燃油锅炉排烟损失可以达到7%，其化学未完全燃烧热损失为q3和机械未完全燃烧损失为q4+q3+q4，大概，可以达到0.5%，由于气体燃烧之后几乎不会产生任何的灰分，也没有固体和液体燃料机械不完全燃烧的问题。因此针对燃气锅炉不会进入到机械未完全燃烧的热损失中，因此其散热损失为1.5%。在所有的热量损失过程中占据比例较大的是排烟热损失，当锅炉热效率较高时，其排烟热损失可以达到总能量消耗的75%，因此对于燃油燃气锅炉来说，其主要的能源损失来自于排烟热损失。
（1）从影响排烟热损失的因素上来看，主要是烟气的体积以及排烟温度，通过研究发现，排烟温度越高，则热量损失越高，通常排烟温度每提高十摄氏度时，其热损失会增加1%，因此我们需要从一定程度上降低排烟温度，进而能够减少热量的损失。而对于燃油燃气锅炉来说，选择较高的排烟温度，主要是由于燃料完全燃烧之后，其烟气中存在大量水蒸气，如果冷却烟气时可能会导致水蒸气在受热面临和锅炉附件中冷凝，可能会对相关设备成一定的腐蚀性，不利于锅炉的安全和稳定运行。（2）除此之外，烟气体积越大时，其热损失也相应增加。影响烟气体积的主要因素除燃料水分外，主要来自于炉膛过量空气系数，从一定程度上降低过剩空气系数，也可以减少能量损失。当空气系数每降低0.1时，则烟气能够损失能量接近2.5%，也就是说我们可以通过控制过量空气系数，进一步提高锅炉的热效率。
2 提升燃油燃气锅炉余热效率的有效措施
（1）降压运行。由于燃气锅炉目前主要运用于多个领域中，其压力需要根据实际运行情况进行合理调整，也可以不在额定的压力条件下完成运行。然而这种情况下通常采用的是蒸汽汽化潜热，对于温度要求较低，按照热力学的知识，在标准大气压状态下汽化潜热，我们以锅炉为例，其在制造过程中利用蒸汽，运行压力为0.3mPa，能够满足日常生产需求，我们根据锅炉运行压力以及其排烟温度的相关性进行分析时，如下表所示：
根据计算，相比于1.25MPa的额定压力条件下，锅炉降压预警过程中其排烟温度可以降低至75℃，当过量空气系数为0.1时，锅炉效率可以提高到2.5%，在额定负荷的情况下，每小时能夠为企业节约燃气约15立方米，如果按照锅炉每天用一小时的时间来计算，每年运行280天，则可以每年为企业节约42万元的燃料费用。完成锅炉的降压之后，我们发现这对于锅炉运行安全性不会产生任何影响，同时还能够降低给水泵的工作压力，合理配置给水配置，从理论上也能够为水泵降低0.3千瓦的电功率。
（2）设置锅炉省煤器。当前很多企业采用的是WNS的燃油燃气锅炉，采用的是三回程湿背式结构，由于这种结构没有设置省煤器这一装备导致排烟过程中会产生大量的余热。在尾部烟道设置省煤器可以吸收引起中水蒸气汽化的热量，能够使排烟温度降低到烟气露点，能够吸收大量的余热，回收余热之后对于燃油燃气锅炉来说，主要存在两种热量，即显热和潜热。在损失的热能量中主要是以排烟热为主，且烟气中存在大量水蒸气，是烟气适量的携带者大约为60%左右，因此在烟气回收余热过程中，主要是水蒸气的显热和潜热，而不包括未凝结气体的显热。在烟气的显热中，回收量是从原设计排烟温度降至回收之后，排烟温度所释放的潜热，能够被回收的余热引起中水蒸气的潜热，在标准状况下水蒸气密度为0.8千克每立方米，其平均气化的潜能达到2500KJ/K。
3 在余热回收中需要注意的问题
从一定情况上来看，燃油燃气锅炉的排烟温度能够降到最低，甚至可以与外界环境温度相似，这种情况下能够使其获得较高的热效率，但在实际过程中由于排烟温度低，会导致出现低温腐蚀，因此也不能无限降低排烟温度，需要确保锅炉主要受热的壁温高于烟气露点温度。受热面的机会和腐蚀性等这些问题，可以采取在凝结水接触部件，利用防腐材料，比如不锈钢等材料，在换热器的传热时，回收烟气的潜热会伴随水蒸气凝结换热。
针对烟气阴力的问题，当考虑回收烟气热量，能够提升锅炉的使用效率时，由于采用了新的换热装置，会改变传统的通风系统，使烟气侧部的流动阻力也将增加，由于排烟温度降低，减少锅炉的通风能力，因此需要在增加换热器的情况下调整原有的通风系统，防止锅炉由于通风不足，为能实现正常运行可以通过加大风机来解决这一问题。
4 小结
目前我们通过分析发现，在燃油燃气锅炉使用过程中，主要的热损质来源于排烟损失。从其控制角度来看，可以使用加装换热装置来回收烟气中水蒸气携带的汽化潜热，以提升其余热效率。在不同用汽条件下，可以降低运行压力，提升使用效率，可以安装新的换热设备来回收水蒸气汽化潜热，但需要注意防腐性能，以及锅炉原有的通风系统。
参考文献：
[1]于泽忠，李俊.两种不同烟气余热利用方式对机组效率的影响浅析[J].锅炉制造，2017（02）：1-4.
[2]余琴仙.浅谈提高隧道窑热效率的几种途径[J].景德镇陶瓷，2002，12（04）：11-12.
作者简介：刘冲（1989-），男，陕西西安人，本科，助理工程师，研究方向：余热利用。
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