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热水锅炉效率及节能措施

随着我国工业发展速度越来越快,能源消耗方面也急剧上升,面对这一问题,国家提出了可持续发展的战略方针。由于燃气锅炉在我国应用的广泛性,如何提高燃气锅炉的热效率、减少生产能耗、降低各种生产成本、提高企业的经济效率、促进我国可持续发展具有重要的现实意义。本文对影响燃气锅炉热效率的因素进行了阐述,并对其节能措施提出了几点建议。
  在严寒的冬季,尤其是北方,采暖是人们最关心的话题。由此,我们联想到燃气热水锅炉。燃气热水锅炉是指以天然气、液化气、沼气等可燃性气体为燃料,全自动供应热水以满足人们的采暖、洗浴等生活需要的锅炉。随着环境保护与节能减排意识在全社会的不断深入,锅炉及采暖系统的能源结构也呈现出相应的变化。燃气热水锅炉因其具有的节能、环保、安全与自动运行等特点受到广泛的关注,并逐步取代了传统的燃煤锅炉,成为城市的主要供暖方式。在这一背景下,如何利用节能技术降低锅炉的运行成本,进一步节约有限的资源,并在安全运行的前提下,尽可能延长其使用寿命,就成为了摆在工作人员面前的重要课题。本文就对影响燃气锅炉热效率的因素和可以采取的节能措施等方面进行了简要探讨。
  1 燃气锅炉的种类及组成部分
  1.1 燃气锅炉的种类
  一般来说,燃气热水锅炉的种类是比较多的,如按用途划分,可分为采暖型与洗浴型;按构造可分为常压式和承压式;按结构可以分为立式和卧式等。各种类的燃气热水锅炉虽然在构造与外形上有一定区别,但其工作原理和运行模式大体一致,因此其节能技术也相对具有普遍性。就目前形势而言,燃气锅炉逐渐成为了人们的首选。
  1.2 燃气热水锅炉的组成部分
  燃气热水锅炉主要由六大部分组成:锅炉本体(热交换部分)、燃气供应系统、热水系统、安全系统和燃烧系统,最主要的是燃气供应系统和控制系统。其中锅炉本体――热交换器的形式多种多样,有夹套式、盘管式等等。热水系统、安全系统和燃烧系统(燃烧器)均较为简单、易懂。
  2 影响燃气锅炉热效率的因素主要有以下几种
  2.1 锅炉起、停次数的影响
  由于每次锅炉启、停都要经过吹扫,消耗燃气;而待机时间内,锅炉要面临较大的热量损失,因此应尽可能减少供暖期内各锅炉的启、停次数和待机时间。
  2.2 排烟热损失
  排烟热损失是影响燃气锅炉热效率的最主要因素,它主要取决于排烟温度与过量空气系数。排烟温度偏高的话,就会导致热效率降低。排烟热损失随排烟温度的升高和空气系数的增大而增大。燃气锅炉排烟中含有蒸汽,过热蒸汽是烟气中热量的主要携带者。因此,燃气锅炉排出的烟气中除显热外,还有大量潜热,这部分热损失的部分(约70%)可以通过接触式换热设备进行回收。
  2.3 气体不完全燃烧
  燃气锅炉在燃烧良好的情况下,气体不完全燃烧热损失较小。根据燃烧器厂家提供的数据,燃烧器的燃烧效率一般为99.0%~99.5%,即气体不完全燃烧热损失率为0.5%~1.0%。但在燃烧不良的情况下,气体不完全燃烧热损失率很高。所以在燃气锅炉调试时,应由调试人员对各种工况进行认真调试和检测,使燃气锅炉达到最佳的燃烧状态。宜选择具有比例调节功能的燃烧器,它能够随着供暖热负荷的变化自动调节燃气与空气的配比,使其保持较高的燃烧效率。
  2.4 散热损失
  锅炉房散热损失主要包括锅炉散热损失和锅炉房范围内其他的热力设备、汽水管道及烟、风道等的散热损失。其中锅炉散热损失率一般为1%~2%,已在锅炉热效率计算中考虑。由于其他散热损失一般都不会太大,而且一般中小型锅炉燃烧用空气取自锅炉间,散热量可以加热锅炉间的空气,提高锅炉燃烧的空气温度。另外,辅助间的设备和管道散热损失可以部分或全部用于辅助间供暖。因此在正常情况下,只要合理采取保温措施,除锅炉散热损失外的其他散热损失对锅炉房能源利用的影响可以忽略不计。
  2.5 锅炉排污热损失
  对于燃气热水锅炉,由于排污量较小,系统水容量大,排污热损失可以忽略不计。在GB50041292锅炉房设计规范中规定了低压蒸汽锅炉的排污率不宜大于10%,但该规定侧重燃煤锅炉根据节约能源的要求和燃煤的经济性提出的。对于燃气蒸汽锅炉,由于燃料品质高、价格高,排污热损失必须引起足够的重视。
  2.6 补水热损失及凝结水热损失
  对于燃气热水锅炉,由于热网泄漏,系统补水也会造成热量的损失。据相关资料计算,对于燃气热水锅炉,在不同供回水温度下,补水率每降低1%,补水热损失率可以减少1.8%~4.5%,对于燃气蒸汽锅炉,凝结水回收率每降低10%,凝结水热损失率增加约1.05%,有一定节能潜力。
  3 燃气锅炉可采取的节能措施
  3.1 节能原则
  首先,要实现燃气热水锅炉的节能运行,必须提高锅炉组(群)的运行效率,组(群)的运行效率首先是由每台锅炉的平均运行效率决定的,因此应选配比例调节燃烧机,并保证其安装规范、到位,确保在30%~100%负荷工况下,锅炉平均运行效率接近额定效率。
  其次,由于每次锅炉启、停都要经过吹扫,消耗燃气;而待机时间内,锅炉要面临较大的热量损失,因此应尽可能减少供暖期内各锅炉的启、停次数和待机时间,以提高群(组)的季节效率。
  此外,还应考虑以下几方面的问题:燃气锅炉的非机械故障抢修相对简单,因此可不设备用锅炉;由于燃气锅炉在满负荷状态下具有较高的排烟温度,因此应避免其在此状态下工作,以减少不必要的热损失;多台锅炉运行时,应采用集控系统进行统一的监测和管理。在提高管网输送效率方面,由于外管网的水平失调和室内供暖系统的垂直失调损失的热量所占比例很大,因此应采用水力平衡系统和室温调控系统。
  3.2 节能措施
  (1)调整空气与燃料气的配比,使燃料气得到充分燃烧;
  (2)加强锅炉及采暖管网的保温,降低不必要的热损失,这是一般锅炉房常用的办法;
  (3)加强水处理,防止锅筒和炉管结垢,保持良好的传热效率;燃煤锅炉采用尾部预热器,有的加空气预热器;
  (4)回收冷凝水中的热量;
  (5)采暖锅炉科学设计流程,使来回水具有合理的温差;
  (6)控制好采暖温度,做到即满足生产、生活需要又不会因温度过高而浪费能源。
  综上所述,有效利用燃气资源,想达到节能的目的,应采取有针对性的节能处理方法,增加烟气流动性,降低设备的腐蚀风险,以减少资源的消耗与大气的污染,缓解冬夏季用气差异过大等现实矛盾,促进我国可持续发展目标的实现。同国外燃气锅炉能源利用的技术相比,我国的燃气锅炉热效率有待提升,提高燃气锅炉的作用非常重要,它是我国粗放型经济转型的重要内容,是实现我国可持续发展的必由之路,对于提高企业的盈利和核心竞争力也有重要意义。

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