锅炉排烟热损失（精选3篇）
锅炉排烟热损失 篇1
0 引言
在推进节能减排工作中,中国大中城市都明确要逐步限制和淘汰燃煤工作,用天然气锅炉取代。天然气锅炉具有热效率高、运行能耗低、燃料运输能耗低和制造钢材消耗低等优点,所以天然气锅炉应用普遍增多[1,2]。
天然气锅炉的排烟热损失占热损失的比例最大,一般达到6%～15%,所以对排烟热损失的考核具有重大意义。按GB/T 10180—2003工业锅炉热工性能试验规程计算排烟热损失时,涉及到现场参数和天然气分析数据,这不便于现场对排烟热损失进行计算考核[3]。
本文采用MATLAB对排烟热损失编程计算,同时将天然气分析数据进行拟合回归,得到现场快捷计算排烟热损失的公式。利用现场测试数据,按GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程标准对快捷计算排烟热损失公式进行验证,表明该公式具有很高的精度,完全满足现场排烟热损失计算的应用。
1 排烟热损失规程计算
现场对天然气锅炉进行热工测试,在锅炉正常运行状况下,固体未完全燃烧热损失和灰渣物理热损失看做零值,而气体未完全燃烧热损失和锅炉表面热损失一般都变化不大且比较小,所以锅炉热损失主要集中在排烟热损失。
按GB/T 10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,天然气锅炉的热损失计算公式见式(1)至式(8)。
式中N2,CO2,O2,CO,H2S,H2,CmHn分别为气体燃料中对应成分的容积含量百分比,%。
式中,V0H2O为理论水蒸气容积,m3/kg;VH2O为排烟处水蒸气体积,m3/kg;Vgy为排烟处干烟气体积,m3/kg;Vpy为排烟处烟气体积,m3/kg。
式中,Qr为输入热量,kJ/kg;tpy为排烟温度,℃;tlk为冷空气温度,℃;cgy为干烟气平均定压比热容,kJ/m3/℃;clk为空气平均定压比热容,kJ/m3/℃;cH2O为水蒸汽的平均定压比热容,kJ/m3/℃;q2为排烟热损失,%。
2 排烟热损失模拟算法
将式(1)至式(8)逐层迭代,考虑到现场实际,取cgy为1.36,clk为1.32,cH2O为1.53,得到式(9)。
其中:
采集16家企业的燃用天然气进行成分分析,鉴于篇幅的限制,在此只列出其中10家天然气成分分析数据得出结果见表1。
将天然气成分分析的数据矩阵代入式(9),经MATLAB编程计算,得出结果见图1。
经过拟合回归得,A=0.036 7,B=0.004 6,C=0.035 0。
经上所述,得排烟热损失快捷计算公式见式(10)。
3 排烟热损失模拟值的分析
取9台天然气工业锅炉的能效测试数据进行验证该快捷计算方法的可靠性。排烟热损失模拟值与实算值的比较数据见表2和图2。
由表2可知,排烟热损失模拟值和实测值的绝对误差均小于5%,完全满足现场测试精度要求;由图2可知,在现场实际,该快捷模拟计算方法具有较高的准确性,满足在线快速获取排烟热损失的要求。
4 结论
a)应用MATLAB来在线快速模拟排烟热损失的计算方法具有较高的可靠性和准确性,能满足现场测试排烟热损失的要求;
b)应用在线仿真计算排烟热损失,可以减轻现场测试的工作量,减少天然气分析环节,提高工作效率;
c)在线仿真计算方法可以根据现场实测的几个重要参数来快速计算锅炉排烟热损失,这为锅炉实现现场效率测试提供了一种思路,同时也方便现场工作人员根据此在线快速调节锅炉运行参数,使得排烟热损失尽量降到最佳值。
摘要：由于环保和节能的原因,燃天然气工业锅炉的应用日益增多,其节能减排工作也日益突出。燃天然气工业锅炉排烟热损失是热损失中最重要的一项,研究一种现场快捷计算排烟热损失显得意义重大。排烟热损失计算涉及到现场数据和天然气分析数据,为实现现场快捷计算排烟热损失,采用MATLAB软件对排烟热损失进行编程计算,并对天然气分析数据进行拟合回归,模拟出排烟热损失的现场快捷计算方法。利用现场测试数据验证,表明该快捷模拟算法具有较高的精度。
关键词：工业锅炉,节能,天然气,热工测试,排烟热损失
参考文献
[1]李茂东,黎华,钟志强.工业锅炉能耗现状分析与节能措施[J].石油和化工设备,2009(07):67-69.
[2]史培莆.工业锅炉节能减排应用技术[M].北京:化学工业出版社,2009:70-75.
[3]北京电工技术经济研究所.GB/T10180—2003工业锅炉热工性能试验规程[S].北京:中国标准出版社,2005.
锅炉排烟热损失 篇2
燃煤火力发电厂实际运行中, 当环境温度较低或锅炉机组低负荷运行时, 易引起空气预热器 (空预器) 冷端低温腐蚀。为改善空预器的运行状况, 通常采用热风再循环[1], 即从空预器出口引出部分热风, 使其与冷空气混合, 以提高空预器的进风温度。另外, 北方的燃煤火电厂通常都设有暖风器[2], 即布置在空预器进口风道中的汽-气热交换器, 采用汽轮机的抽汽作为暖风器热源来提高空预器的进口风温。
近年来, 随着气候恶化和能源短缺问题的突出, 煤炭价格不断上涨, 许多火电厂都考虑进行节能技术改造。其中, 回收烟气余热作为暖风器的热源来提高空预器进口风温也是一个值得关注的方向。所谓烟气余热回收, 即通过布置在锅炉尾部烟道的低压省煤器, 回收低温烟气的热量来加热空预器进口冷二次风。空预器进风温度提高时, 其出口的排烟温度亦有所上升, 锅炉排烟热损失亦随之变化。此时, 加热进风的热源相当于系统外来热源, 烟气余热转化为空气的有用能。
文中讨论利用烟气余热加热进风情况下, 高低位热值基准对锅炉排烟热损失及锅炉效率计算的影响。但对锅炉热效率的影响与用于加热进风热源的火用值及排烟热损失的燃料热值计算基准有关。
当有外来热源情况下, 排烟热损失及锅炉效率如何计算, 标准中并未清晰给出。为了准确把握锅炉性能, 需要对以高低位热值为基准的排烟热损失计算方法进行分析, 为火电厂的锅炉热效率计算及节能改造的技术经济性分析提供参考依据。
1 以高低位热值为基准的锅炉排烟热损失
目前, 国际上主要依据美国ASME标准对电站锅炉进行性能考核试验, 标准要求采用高位热值计算锅炉排烟热损失[3], 而我国电站锅炉试验规程 (GB10184-88) 通常采用低位热值计算锅炉排烟热损失。两者的主要区别在于:高位热值包括了燃烧产物中水蒸气凝结成水的汽化潜热[4], 而锅炉排烟温度通常为120～160℃, 水蒸气不会凝结放热, 低位热值不计入此热量。
2 锅炉排烟热损失分析
锅炉排烟热损失[5,6]是由于排烟温度高于外界空气温度所造成, 包括:干烟气热损失;燃料中水分带走的热损失;燃料中H2燃烧热损失;空气中水分带走的热损失。当采用的燃料热值基准不同时, 由于汽化潜热的影响, 4项热损失的表达式如表1所示。
注:Wdg—干烟气的重量, kg;Wc—燃料中水分的重量, kg;WH—燃料中H2燃烧产生水的重量, kg;Wa—空气中水分的重量, kg;θg—锅炉排烟温度, ℃;tin—空预器平均进风温度, ℃;ta—ASME标准基准温度, 25℃;Cdg—锅炉排烟与空预器平均进风温度平均值下干烟气比热, kJ/ (kg·K) ;Ch—锅炉排烟与空预器平均进风温度平均值下水蒸气比热, kJ/ (kg·K) ;C′h—锅炉排烟与ASME标准基准温度平均值下水蒸气比热, kJ/ (kg·K) ;γ—ASME标准基准温度下水的汽化潜热;Qnet.ar—燃料低位热值, kJ/kg;Qgr.ar—燃料高位热值, kJ/kg。
当空预器进风温度变化时, 锅炉排烟热损失亦发生变化, 而空预器进风温度变化前后干烟气以及水蒸气的比热变化较小, 故可忽略比热前后的变化量, 这4项锅炉排烟热损失变化的表达式, 如表2所示。
3 算例分析
为验证排烟热损失及其变化公式的准确性, 以某电厂600MW超临界燃煤机组为例, 锅炉空气预热器进口冷二次风温由23℃提高到80℃, 该电厂煤质分析如表3所示, 过量空气系数为20%, 按上述计算式, 分别得到以高低位热值为基准的锅炉排烟热损失及锅炉效率数值, 如表4、表5所示。
由表4可知, 采用外来热源提高空预器进风温度时, 锅炉热效率增加, 基于高位热值的锅炉排烟热损失以及排烟热损失变化分析方法所核算的数据与锅炉主机厂提供的数据相符。因此, 当通过外来热源提高空预器进风温度时, 可采用此方法计算排烟热损失及锅炉热效率, 其计算结果具有一定的参考性。
由表5得知, 采用外来热源提高空预器进风温度时, 锅炉热效率增加, 基于低位热值的锅炉排烟热损失及其变化的分析方法所核算的数据与锅炉主机厂提供的数据相符。故该方法亦可作为通过外来热源提高空预器进风温度时, 锅炉排烟热损失及锅炉效率的计算方法。比较表4、表5中数据可知, 以高低位热值为基准, 干烟气热损失以及空气中水分带走的热损失相差不大, 其主要偏差体现在与汽化潜热有关的q2.M和q2.H两项。
4 结论
1) 利用烟气余热回收系统提高空气预热器进风温度时, 采用两种方法计算的锅炉热效率均有所提高, 故火电厂通过提高空预器进风温度达到节能效果具有可行性。
2) 通过烟气余热回收系统提高空气预热器进风温度时, 应用以高低位热值为基准计算的结果均可反映锅炉排烟热损失及锅炉效率的变化情况。
文中计算式使标准的表达更为清晰。
3) 高低位热值计算结果之间存在偏差, 偏差集中体现在与汽化潜热相关的q2.M及q2.H项。
参考文献
[1]唐兆芳, 刘俊忠, 李新明, 等.锅炉暖风器系统与热风再循环系统对比分析[J].发电设备, 2004, (3) :130-133.
[2]林万超.火电厂热系统节能理论[M].西安:西安交通大学出版社, 1994.
[3]栾忠兴, 王艳红.ASME PTC4-1998标准基于燃料高位和低位发热量计算结果之间的关系分析[J].东北电力大学学报, 2012, 32 (2) :58-63.
[4]沈芳平, 周克毅, 胥建群, 等.锅炉效率计算模型的分析与比较[J].锅炉技术, 2004, 35 (1) :48-52.
[5]樊泉桂.锅炉原理[M].北京:中国电力出版社, 2008.
锅炉排烟热损失 篇3
1.1 燃料燃烧过程中的热损失
燃料是工业锅炉运行的主要动力, 然而在燃料燃烧的过程中, 一些气体不充分燃烧, 随着烟气排出管道。在燃烧过程中, 由于氧气的缺失, 或者其他因素的作用下, 同样会有固体燃料不能充分燃烧。燃料的品质与种类的不同, 可燃点也不同;在炉膛中停留的时间长短等因素, 都会造成热损失。燃料的充分燃烧才能为工业锅炉提供高效率的热能, 燃料燃烧的不充分不仅会给空气中排入大量废气废料, 而且使得锅炉的热损失增大, 不能使锅炉有效供热。
1.2 锅炉本身的散热损失
工业锅炉在使用中, 散热的损失较大。由于锅炉的材质不同, 有些锅炉的保温性能较差, 在锅炉使用过程中散热较多。锅炉的烟风道和汽水管道与使得散热增多, 在使用中锅炉的自身温度高于周围的外界温度, 同样, 会出现大量的热量丧失现象。现代投入使用的锅炉中, 由于漏风现象, 降低了锅炉的传热性能。部分锅炉的风室不透风, 各个风室之间的窜风现象突出, 炉排与侧墙之间的漏风等都在不同程度上加大了热量损失。
1.3 锅炉排出物中的热损失
锅炉排出物包括烟气与灰渣。烟气管道在排出烟气的过程中, 将大量的热量也排出外界。排烟量越大, 排烟的热损失越大。部分工业锅炉没有装置尾气处理设备, 没有对余热进行合理有效的利用, 致使热量损失。锅炉尾部的受热面缺失, 使得排烟热量直接传入外界。有些锅炉装了吹灰器, 尾部受热面积积灰积垢的严重, 或者检修不利都会对热量传送造成影响。此外, 灰渣中的灰分过大, 以及固体燃料的不完全燃烧, 都是一种热损失。
1.4 部分锅炉管理人员的操作经验与管理水平问题
对于锅炉的高效率利用, 离不开锅炉管理人员的科学合理操作。锅炉的操作管理人员需要观察炉膛内燃料的燃烧情况, 需要对燃料燃烧组织科学合理的成分搭配, 需要高效的管理技能。然而, 由于实际工作中的一些锅炉管理人员对于锅炉管理经验的缺失, 导致管理的低效率与热损失的扩大化。许多管理人员对于火候的把握不足, 燃料利用不充分, 增加了废料, 甚至由于管理失误导致炉膛进风, 恶化燃料的燃烧环境。为了工业锅炉热效率的提高, 培养提高锅炉管理人员的专业水平尤其重要。
2 提高锅炉热效率的方法与措施
通过对锅炉热损失因素的分析, 我们可以发现从燃烧过程到废料排出的过程中, 无不充斥着热量的损失因素。以下就此分析出来的问题给出相应的措施, 以提高能源资源的利用率, 节能减排, 提高锅炉的热效率。
2.1 促进燃料的充分燃烧
首先要选择燃料的成分, 燃料的可燃点不同, 易燃材料的燃点低。煤粉细度的合理选择, 可以有效促进燃料燃烧。燃料燃烧同样需要充足的空气, 那么, 需要合理的送风与调节风度, 保障燃料所需要的空气。维持一定的炉膛温度, 需要控制炉膛过量的空气系数, 在降低过量的空气系数的过程中, 保持炉膛温度, 可以促使燃料充分燃烧。此外, 燃料还需要在炉膛内一定的停留时间, 时间过短会中止燃料的燃烧过程。燃烧需要的空气, 炉膛温度与时间都具备了, 才能保障燃料的充分燃烧, 提高燃料利用率, 产生高效率热能。
2.2 减少锅炉表面的散热现象
在锅炉的排烟道, 风道, 炉壁, 炉排等的材质选择上, 采用保温质地的材料, 对于锅炉产生的热量有效保温, 有效降低热量散失。改进炉排的密封性和排风结构的完善性, 通过对各个风室之间的挡风装备的合理设置, 加强对漏风现象的治理。对于锅炉的各个接点, 阀门进行定时合理维护保养, 防止漏, 跑风的现象。加强对保温层的检查维护, 及时修理破坏保温层。通过对漏风现象的治理, 与对保温层的检修保护, 提高炉膛的温度, 使炉膛保持一定的热量。
2.3 降低排出物质所携带的热量
首先, 要控制排烟处过量的空气系数, 有效降低排烟的容量与排烟温度。排烟处的空气系数过大或过小都不利于锅炉的热效率提高, 所以要保持一定的锅炉排烟处的空气系数。同时, 应该加强对余热的回收利用, 加强对锅炉尾部受热面的清洁, 并有效的治理炉膛结焦的现象都可以强化锅炉的传热, 降低热损失, 有效的降低排烟温度, 提高锅炉的热效率。此外, 要降低灰渣的温度, 可以将燃煤加湿, 降低灰分的产生率。
2.4 强化锅炉管理人员的管理
锅炉热效率的有效提高, 很大程度上依赖着有经验, 运用科学管理技术的锅炉管理人员。锅炉管理在于人的合理操作, 因此, 要充分发挥锅炉管理人员的积极性, 加强对于锅炉管理人员的技术培训与经验交流, 建立信息化培训体系, 让广大的管理人员可以随时随地接受到科学先进的管理技术。
摘要：工业锅炉是重要的热能动力设备, 应用范围广, 对于我国的工业生产, 建筑采暖等领域的发展都产生了重要的作用。在工业锅炉使用的过程中, 在内外因素对工业锅炉的影响下, 会出现热损失的现象。那么, 本文就此内外的影响因素进行分析, 并对如何降低热损失, 提高热效能提出建设性的建议。
关键词：工业锅炉,热损失,热效率
参考文献
[1]梁立业.提高工业锅炉热效率方法浅析.科学与财富, 2015年04期.