7.2.3 锅炉的热效率在线视频

上面 我们介绍了锅炉的各部分热损失

接下来 我们来看看锅炉的有效热利用率 q1

也就是 锅炉效率η

它是 锅炉的有效利用热量

与锅炉的输入热量之比

锅炉热效率 采用实验进行测定

其实验方法呢 包含了

正平衡法和反平衡法

所谓 正平衡法

是通过测定收到基的低位发热值 Qnet

燃料的消耗量B 计算锅炉有效投入热量Qin

并测量锅炉的蒸发量（D）

蒸汽的压力（P）和温度（t）

计算产出热量

通过 η=Q1/Qin

求得 锅炉的热效率

这种方法简单 易操作

一般适用于 小型锅炉

反平衡法

是通过测量并计算 锅炉的各项热损失q2~q6

然后利用 η=1-q2-q3-…-q6公式

来计算获得锅炉的热效率

这种方法 不仅能够准确计算出锅炉的效率

还能直观地辨析 影响效率高低的原因

进而提出改进的建议

由于 大型锅炉的热量产出与燃煤送入之间

存在较大的时间滞后

且燃煤的消耗量 也不容易准确测量

故采用正平衡法 难以准确测量锅炉热效率

因此 对于大型锅炉

更适合采用反平衡法 测量它的热效率

通过正平衡法和反平衡法测量的热效率

都是锅炉的毛效率

实际上

我们关心的是锅炉的“净效率”

由于 锅炉自身也需消耗一定的蒸汽和电能

因此

锅炉的净效率 应为从毛效率中

扣除这部分自用汽 或者是自用电之后的效率

尽管如此

上述效率 是基于燃料收到基的低位发热值

计算出来的效率

如果按照高位发热值 来定义效率的话

其数值应该更低

它等于 燃料的低位发热值与高位发热值的比值

再与上述的净效率的乘积

下面我们来看看 影响锅炉热效率的因素有哪些

锅炉效率的高低 与燃料 运行调节 锅炉参数

和余热回收利用程度 等多个因素都有关

提高锅炉热效率的基本思想是

燃烧要充分 换热热阻要小 余热利用要充分

基于这种思想

我们总结出 提高锅炉热效率的主要技术途径

途径1

提高锅炉的燃烧效率

其具体技术措施为

第一 燃料种类和锅炉设计的煤质 要匹配

因为 煤的组分不同

对应的燃烧条件与过程也不同

需要采取相应的设计 才能提高锅炉的效率

如果二者不匹配

则会出现 “细粮锅炉吃粗粮

粗粮锅炉吃细粮”的情况

不能实现 锅炉的高效燃烧

第二 控制炉膛的过量空气系数

炉膛的过量空气系数 存在有最优值

如图所示

当过量空气系数达到最佳值时

q2 即排烟热损失

q3 就是可燃气体不完全燃烧热损失

和 q4 固体燃料不完全燃烧的热损失 三者之和是最小的

第三 维持炉膛的高温

提高燃烧反应的程度

使燃料充分燃烧

降低q3 q4

以维持炉内高温

提高辐射换热强度

提高锅炉热效率的途径2 是降低排烟温度

排烟热损失 是锅炉热损失中最大的一部分

通过有效地利用烟气余热

降低排烟温度

是减小q2 提高热效率的有效手段

我们 以天然气锅炉为例来说明

这里给出了 燃气锅炉排烟温度

和锅炉热效率的关系图

从图中可以看出

当排烟温度 高于160℃时

其锅炉效率 仅有92%左右

当采用烟气余热回收装置后

降低了排烟温度

随着排烟温度的降低

锅炉的热效率提高

当排烟温度降低到烟气的水露点温度约60℃

即 图中的这个拐点以后

排烟中的水蒸气潜热 得到了回收利用

其效率陡然提高

当烟气温度 降至到20℃时

基于低位发热值的锅炉效率 则达到了110%

我国北方采暖 以燃气 燃煤锅炉为主

如果都采用烟气余热回收技术

将具有显著的节能潜力

目前

主要采用的烟气余热回收技术有

显热热回收 冷凝热回收

热泵热回收 和全热热回收等

从这个表格中 可以看出

采用全热热回收技术

可使排烟温度 降至30℃左右

锅炉效率呢 可提高11%~13%

其中 水蒸气的潜热占10~11%

研究表明

采用烟气余热回收技术

不仅能降低排烟温度 提高能量利用效率

还能减少污染气体的排放

提高锅炉热效率的途径3

是控制排烟处的过量空气系数

提高锅炉热效率的核心 是保证炉膛温度适宜

并降排烟温度

因此

应使炉膛出口 保持最佳的过量空气系数

并采取措施 减少炉膛及各烟道的漏风量

途径4

是使锅炉保持在额定负荷下运行

锅炉保持在额定负荷 稳定而连续运行

其热效率最高

超负荷运行时

煤层增厚 使炉内温度增高

排烟温度 相应也增高

使得排烟热损失 q2增大

低负荷运行时

燃煤量减少

炉内温度降低

使得燃烧工况变差

q3 q4增加

且 漏热损失q5也增大

途径5是

需进行锅炉给水的软化处理和凝结水回收

受热面结垢

热阻增大

锅炉出力下降

煤耗增加

锅炉热效率降低

经测量 锅炉受热面上结1mm的水垢

燃烧损失率达到2%-3%

提高凝结水的回收率

加热给水

给水温度 每提高6℃

节能1%

途径6

是加强保温

防止 跑 冒 滴 漏现象发生

良好的保温

可降低锅炉的炉墙

汽水热力 管道系统的漏热损失q5

避免热水或蒸汽的跑 冒 滴 漏

也是非常容易理解的提高效率的有效措施

在实际工程设计与运行过程中

大家都非常关心 锅炉容量大小和回水温度

出水温度高低对热水锅炉热效率的影响问题

首先

我们来看看 锅炉容量大小对锅炉效率的影响

一般而言

当燃料和运行工况相同时

容量越大

效率越高

目前

大型锅炉的热效率 一般都达到了80%~90%

我们再来看看 回水或者是给水温度

对锅炉效率的影响

当锅炉中 没有余热回收装置 即没有省煤器等装置时

回水或者是给水温度 对锅炉的效率影响很小

如果锅炉中 有余热回收装置

当回水温度 或者是给水温度降低时

一般而言

热效率 都有所改善

但当回水温度过低的时候

将导致 烟气排烟温度过低

省煤器的表面温度 降低到烟气露点以下

会导致换热器腐蚀 积灰 热效率下降

故 需要采取措施

避免烟气对余热回收器 或者是余热回收装置的腐蚀

最后 我们来看看

热水锅炉的出水温度

对锅炉效率的影响

当供热量相同时

采用省煤器等余热回收装置时

降低出水温度

辐射温差增大

以及省煤器的温差加大

漏热量减小

有利于提高锅炉的热效率

但当没有余热回收装置时

锅炉的热效率变化不大

大量的实际运行参数表明

尽管 各个地方的气温不同

但由于 建筑热工性能也不同

其建筑热负荷差异 不是很大

热水锅炉的进 出水温度分别为50和72℃

均能满足各地的供热需求

由于 锅炉目前都普遍采用了

省煤器等余热回收装置

故 适当降低锅炉的出水温度

有利于提高锅炉的热效率

但 降低供水温度

是否能够满足建筑的供暖需求呢

这就与室内供暖的末端形式

和换热面积 有很大的关系

供水温度降低 将减小供暖末端平均水温

与室内温度的传热温差

进而降低供热量

如果 末端设备的传热面积具有一定的富余量

或者是 适当地增大末端设备的传热面积

采取降低供水温度的方式

对提高热源效率

减少输配过程中的漏热损失

都具有积极的作用

这点 对热泵作为供热热源时 则更为重要

因为 出水温度对热泵效率的影响程度

比热水锅炉更为显著