锅炉节能器运行热效率测定与计算

锅炉节能器运行热效率测定与计算
作者：邓文元
来源：《山东工业技术》2014年第01期
【摘要】通过加装锅炉节能器，对烟气余热进行利用，能降低排烟温度，提高燃气锅炉热效率，本文详细阐述了科学合理的锅炉节能器运行热效率计算方法，以测定锅炉节能器的节能效果，表明节能器提高经济效益的作用。

【关键词】锅炉；节能器；运行；测定；节能效果
0 引言
燃油、燃气锅炉的使用效率大概有70%，其中不被利用的烟气热量占绝大部分。

通常情况下蒸汽、热水锅炉尾部排烟温度在两百摄氏度以上，导热油炉尾部排烟温度达到三百摄氏度以上，利用余热回收设备也就是锅炉节能器将这部分热量回收，可有效回收高温烟气中的能量，减少燃料消耗和废气排放，经济效益和环保效果十分明显。

因此，为准确了解节能器的节能效果，下面介绍相关测定计算方法，以测试锅炉节能器对于提高锅炉热效率的作用。

1 计算凝结式节能器节能率的方法
1.1 以加热水量计算凝结式节能器节能率的方法
（1）加热水量与蒸发量不相等时节能器节能率
计算公式按式（1）：
B■=■·■·100%（1）
式中B节——凝结式常压节能器的节能率，%
ics——凝结式常压节能器出口水温或热焓，℃或4.1868kJ/kg
igs——凝结式常压节能器进口水温或热焓，℃或4.1868kJ/kg
V水——凝结式常压节能器加热水流量，kg/h或m3/h
V汽——锅炉蒸发量，kg/h或kcal/h
r烟——烟气中凝结水潜热，kJ/h或kcal/h
ibq——锅炉饱和蒸汽热焓，kJ/kg或kcal/h
η——锅炉运行热效率，%
式（1）中r烟的计算。

（2）加热水量与锅炉蒸发量相等时凝结式常压节能器节能率
计算按式（2）：
B■=■·■·100%（2）
式中各符号的意义同式（1）。

（3）加热水量与锅炉蒸发量相等，但烟气温度与含水量未达到饱和结露状态时凝结式常压节能器的节能率
计算按式（3）：
B■=■·■·100%（3）
式（1）、式（2）、式（3）中凝结式常压节能器进口水温igs有以下两种状况：
①在进入凝结式常压节能器之前，水已被其它加热装置加热而得到升温以及与蒸汽凝结水回用水混合时，igs按式（4）计算：
igs=（t软+t1）x1%+t2x2%（4）
式中t软——软水温度（即自来水温度），℃
t1——其他加热设备升温值，℃
t2——回用的凝结水温度，℃
x1——加热后的软水百分比，%
x2——凝结水的百分比，%
式（4）中t软、t1、t2由各部位测温计测得，“x1、x2”则由流量表测得，如软水箱上已装有水温计时可直读其值。

②在进入凝结式常压节能器之前，水未经任何加热以及无凝结水回用时，igs按式（5）计算：
igs=t软（5）
（4）当只知道节能器的加热水量，而不知道锅炉确切蒸发量时，节能器的节能率
按式（6）计算：
B■=■（6）
式中Q■■——燃料低位发热值，kJ/kgB——锅炉用燃料实际消耗量，m3/h（天然气），kg/h（油或煤）
（5）凝结式常压节能器运行中仪表只能显示加热水温度与水量，而无锅炉蒸发量准确数据，烟气不结露时的节能量
按式（7）计算：
B■=■（7）
式中B节量——每小时实际节约燃料量，m3/h（天然气），kg/h（油或煤）
1.2 以烟气热量计算凝结式节能器节能率的方法
凝结式节能器以烟气热量计算节能率的方法按式（8）：
B■=■·η■■100%（8）
式中D——锅炉蒸发量，kg/h
2 节能器运行热效率测定与计算
在无条件测定节能器进出口烟气流量但有烟气温度显示时，可以用计算理论空气量的方法在查取烟气热焓后再计算该节能器的运行热效率。

凝结式常压节能器以烟气热焓按式（9）计算节能器的运行热效率（在有条件测定节能器进出口烟气流量与烟温时，也可以用查取烟气热焓的方法计算该节能器的运行效率）：
η■=■×100%（9）
式中ηa节——节能器热效率，%
I■■——节能器烟气进口处的烟气热焓，kJ/h
I■■——节能器烟气出口处的烟气热焓，kJ/h
其中I■■、I■■可分别从中查取，也可以按式（10）、式（11）计算：
I■■=（T■■×0.00367×V■■α+V■■α）×T■■×P■×CP■（10）
式中T■■——节能器进口烟温，℃
V■■——理论空气量，m3/h
α——过量空气系数
T■■——节能器进口烟温，K
P■——节能器进口烟气密度，kg/m3
CP■——节能器进口烟气定压比热，J/（kg·K）或kcal/（kg·K）
I■■=（T■■×0.00367×V■■α+V■■α）×T■■×P■×CP■（11）
式中T■■——节能器出口烟温，℃
V■■——理论空气量，m3/h
T■■——节能器出口烟温，K
P■——节能器出口烟气密度，kg/m3
CP■——节能器出口烟气定压比热，J/（kg·K）或kcal/（kg·K）
3 凝结式常压节能器的节能率与节能量的计算举例
凝结式常压节能器用户单位最关切的是该节能器的节能率与节能量。

目前较准确、最简便的计算方法为式（3）、式（7）、式（8）、式（9）。

现就其应用举例如下。

例1：某一燃天然气5t/h锅炉，安装了一台凝结式组合型常压节能器（如图1），其加热的水量与锅炉蒸发量相等，运行与锅炉同步，节能器排出的烟气温度在100℃以下，但还未达到烟气结露水含量与温度的饱和状态（如达到烟气结露水含量与温度时，计量其结露水重量，折算V烟的含热量为100kcal/h），节能器安装仪表指示，软水温度9℃，经排污水加热后升温4℃后再进节能器，节能器出口水温为54℃，锅炉运行表压为8fkg/cm2。

则该节能器的节能率计算：
B■=■·■·100%
已知igs=t软+t1=9℃+4℃=13℃（近似13kcal/kg）
查蒸汽性质表ibq=662kcal/kg，
B■=■×■×100%=0.063×1.176×100%=7.43%
将该数值乘上该锅炉的全年燃料消耗量即为装了节能器后全年可节约的燃料量。

图1 凝结式组合型常压节能器安装系统图
例2：该锅炉燃用天然气热值为8500kacl/m3，锅炉蒸发量为5t/h，节能器加热水量为4800kg/h。

给水增温41℃，烟气不结露，该节能器每小时节能量计算：
B■=■=■=■=27.23m■/h
即该锅炉安装节能器后每小时可节省27.23m3天然气。

例3：该锅炉排烟温度在安装节能器前为200℃，在安装节能器后为90℃。

经计算，理论空气量每蒸吨约1000m3/（h·t），α=1.1，经计算，在对应烟温下的体积分别为1907m3/（h·t）和1463m3/（h·t），按式（10）、式（11）计算后其烟气热焓对应分别为176773kcal/（h·t）和133153kcal/（h·t），核算每蒸吨烟气量对应每蒸吨平均加热给水量为4800/5=960kg/h，则该节能器的运行效率：
η■=■×100%=■100%=■100% =90%
即该锅炉节能器的运行效率为90%。

例4：经测试得进出口烟气流量并查表计算得知该锅炉安装的节能器进口烟气热值为176773kcal/（h·t），节能器出口烟气热值为133153kcal/（h·t），锅炉实际蒸发量960kg/h，节能率按公式（8）计算：
B■=■·η■■100%=■×0.9×■100%=■×0.9×■100%=0.0741×100%=7.41%
与式（3）的计算结果7.43%基本一致。

4 结论
总之，通过本文计算公式，结合燃油、燃气锅炉上凝结式常压节能器内参与热交换的介质的流量与温度，就可以得到该节能器的各项性能数据，从而得知其节能效果是否有利于提高锅炉的热效率。

【参考文献】
[1]刘振琪，刘琦.电站锅炉性能考核试验技术简介[J].锅炉技术，2003（04）.
[2]李惊涛，陈华桂.锅炉效率现场分析计算的困难及处理[J].锅炉技术，2002（11）. [责任编辑：杨玉洁]。