鄧文元

【摘 要】通過(guò)加裝鍋爐節(jié)能器，對(duì)煙氣余熱進(jìn)行利用，能降低排煙溫度，提高燃?xì)忮仩t熱效率，本文詳細(xì)闡述了科學(xué)合理的鍋爐節(jié)能器運(yùn)行熱效率計(jì)算方法，以測(cè)定鍋爐節(jié)能器的節(jié)能效果，表明節(jié)能器提高經(jīng)濟(jì)效益的作用。

【關(guān)鍵詞】鍋爐；節(jié)能器；運(yùn)行；測(cè)定；節(jié)能效果

0 引言

燃油、燃?xì)忮仩t的使用效率大概有70%，其中不被利用的煙氣熱量占絕大部分。通常情況下蒸汽、熱水鍋爐尾部排煙溫度在兩百攝氏度以上，導(dǎo)熱油爐尾部排煙溫度達(dá)到三百攝氏度以上，利用余熱回收設(shè)備也就是鍋爐節(jié)能器將這部分熱量回收，可有效回收高溫?zé)煔庵械哪芰?，減少燃料消耗和廢氣排放，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效果十分明顯。因此，為準(zhǔn)確了解節(jié)能器的節(jié)能效果，下面介紹相關(guān)測(cè)定計(jì)算方法，以測(cè)試鍋爐節(jié)能器對(duì)于提高鍋爐熱效率的作用。

1 計(jì)算凝結(jié)式節(jié)能器節(jié)能率的方法

1.1 以加熱水量計(jì)算凝結(jié)式節(jié)能器節(jié)能率的方法

（1）加熱水量與蒸發(fā)量不相等時(shí)節(jié)能器節(jié)能率

計(jì)算公式按式（1）：

B■=■·■·100%（1）

式中B節(jié)——凝結(jié)式常壓節(jié)能器的節(jié)能率，%

ics——凝結(jié)式常壓節(jié)能器出口水溫或熱焓，℃或4.1868kJ/kg

igs——凝結(jié)式常壓節(jié)能器進(jìn)口水溫或熱焓，℃或4.1868kJ/kg

V水——凝結(jié)式常壓節(jié)能器加熱水流量，kg/h或m3/h

V汽——鍋爐蒸發(fā)量，kg/h或kcal/h

r煙——煙氣中凝結(jié)水潛熱，kJ/h或kcal/h

ibq——鍋爐飽和蒸汽熱焓，kJ/kg或kcal/h

η——鍋爐運(yùn)行熱效率，%

式（1）中r煙的計(jì)算。

（2）加熱水量與鍋爐蒸發(fā)量相等時(shí)凝結(jié)式常壓節(jié)能器節(jié)能率

計(jì)算按式（2）：

B■=■·■·100%（2）

式中各符號(hào)的意義同式（1）。

（3）加熱水量與鍋爐蒸發(fā)量相等，但煙氣溫度與含水量未達(dá)到飽和結(jié)露狀態(tài)時(shí)凝結(jié)式常壓節(jié)能器的節(jié)能率

計(jì)算按式（3）：

B■=■·■·100%（3）

式（1）、式（2）、式（3）中凝結(jié)式常壓節(jié)能器進(jìn)口水溫igs有以下兩種狀況：

①在進(jìn)入凝結(jié)式常壓節(jié)能器之前，水已被其它加熱裝置加熱而得到升溫以及與蒸汽凝結(jié)水回用水混合時(shí)，igs按式（4）計(jì)算：

igs=（t軟+t1）x1%+t2x2%（4）

式中t軟——軟水溫度（即自來(lái)水溫度），℃

t1——其他加熱設(shè)備升溫值，℃

t2——回用的凝結(jié)水溫度，℃

x1——加熱后的軟水百分比，%

x2——凝結(jié)水的百分比，%

式（4）中t軟、t1、t2由各部位測(cè)溫計(jì)測(cè)得，“x1、x2”則由流量表測(cè)得，如軟水箱上已裝有水溫計(jì)時(shí)可直讀其值。

②在進(jìn)入凝結(jié)式常壓節(jié)能器之前，水未經(jīng)任何加熱以及無(wú)凝結(jié)水回用時(shí)，igs按式（5）計(jì)算：

igs=t軟（5）

（4）當(dāng)只知道節(jié)能器的加熱水量，而不知道鍋爐確切蒸發(fā)量時(shí)，節(jié)能器的節(jié)能率

按式（6）計(jì)算：

B■=■（6）

式中Q■■——燃料低位發(fā)熱值，kJ/kgB——鍋爐用燃料實(shí)際消耗量，m3/h（天然氣），kg/h（油或煤）

（5）凝結(jié)式常壓節(jié)能器運(yùn)行中儀表只能顯示加熱水溫度與水量，而無(wú)鍋爐蒸發(fā)量準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，煙氣不結(jié)露時(shí)的節(jié)能量

按式（7）計(jì)算：

B■=■（7）

式中B節(jié)量——每小時(shí)實(shí)際節(jié)約燃料量，m3/h（天然氣），kg/h（油或煤）

1.2 以煙氣熱量計(jì)算凝結(jié)式節(jié)能器節(jié)能率的方法

凝結(jié)式節(jié)能器以煙氣熱量計(jì)算節(jié)能率的方法按式（8）：

B■=■·η■■100%（8）

式中D——鍋爐蒸發(fā)量，kg/h

2 節(jié)能器運(yùn)行熱效率測(cè)定與計(jì)算

在無(wú)條件測(cè)定節(jié)能器進(jìn)出口煙氣流量但有煙氣溫度顯示時(shí)，可以用計(jì)算理論空氣量的方法在查取煙氣熱焓后再計(jì)算該節(jié)能器的運(yùn)行熱效率。凝結(jié)式常壓節(jié)能器以煙氣熱焓按式（9）計(jì)算節(jié)能器的運(yùn)行熱效率（在有條件測(cè)定節(jié)能器進(jìn)出口煙氣流量與煙溫時(shí)，也可以用查取煙氣熱焓的方法計(jì)算該節(jié)能器的運(yùn)行效率）：

η■=■×100%（9）

式中ηa節(jié)——節(jié)能器熱效率，%

I■■——節(jié)能器煙氣進(jìn)口處的煙氣熱焓，kJ/h

I■■——節(jié)能器煙氣出口處的煙氣熱焓，kJ/h

其中I■■、I■■可分別從中查取，也可以按式（10）、式（11）計(jì)算：

I■■=（T■■×0.00367×V■■α+V■■α）×T■■×P■×CP■（10）

式中T■■——節(jié)能器進(jìn)口煙溫，℃

V■■——理論空氣量，m3/h

α——過(guò)量空氣系數(shù)

T■■——節(jié)能器進(jìn)口煙溫，K

P■——節(jié)能器進(jìn)口煙氣密度，kg/m3

CP■——節(jié)能器進(jìn)口煙氣定壓比熱，J/（kg·K）或kcal/（kg·K）

I■■=（T■■×0.00367×V■■α+V■■α）×T■■×P■×CP■（11）

式中T■■——節(jié)能器出口煙溫，℃

V■■——理論空氣量，m3/h

T■■——節(jié)能器出口煙溫，K

P■——節(jié)能器出口煙氣密度，kg/m3

CP■——節(jié)能器出口煙氣定壓比熱，J/（kg·K）或kcal/（kg·K）

3 凝結(jié)式常壓節(jié)能器的節(jié)能率與節(jié)能量的計(jì)算舉例

凝結(jié)式常壓節(jié)能器用戶單位最關(guān)切的是該節(jié)能器的節(jié)能率與節(jié)能量。目前較準(zhǔn)確、最簡(jiǎn)便的計(jì)算方法為式（3）、式（7）、式（8）、式（9）?，F(xiàn)就其應(yīng)用舉例如下。

例1：某一燃天然氣5t/h鍋爐，安裝了一臺(tái)凝結(jié)式組合型常壓節(jié)能器（如圖1），其加熱的水量與鍋爐蒸發(fā)量相等，運(yùn)行與鍋爐同步，節(jié)能器排出的煙氣溫度在100℃以下，但還未達(dá)到煙氣結(jié)露水含量與溫度的飽和狀態(tài)（如達(dá)到煙氣結(jié)露水含量與溫度時(shí)，計(jì)量其結(jié)露水重量，折算V煙的含熱量為100kcal/h），節(jié)能器安裝儀表指示，軟水溫度9℃，經(jīng)排污水加熱后升溫4℃后再進(jìn)節(jié)能器，節(jié)能器出口水溫為54℃，鍋爐運(yùn)行表壓為8fkg/cm2。則該節(jié)能器的節(jié)能率計(jì)算：

B■=■·■·100%

已知igs=t軟+t1=9℃+4℃=13℃（近似13kcal/kg）

查蒸汽性質(zhì)表ibq=662kcal/kg，

B■=■×■×100%=0.063×1.176×100%=7.43%

將該數(shù)值乘上該鍋爐的全年燃料消耗量即為裝了節(jié)能器后全年可節(jié)約的燃料量。

圖1 凝結(jié)式組合型常壓節(jié)能器安裝系統(tǒng)圖

例2：該鍋爐燃用天然氣熱值為8500kacl/m3，鍋爐蒸發(fā)量為5t/h，節(jié)能器加熱水量為4800kg/h。給水增溫41℃，煙氣不結(jié)露，該節(jié)能器每小時(shí)節(jié)能量計(jì)算：

B■=■=■=■=27.23m■/h

即該鍋爐安裝節(jié)能器后每小時(shí)可節(jié)省27.23m3天然氣。

例3：該鍋爐排煙溫度在安裝節(jié)能器前為200℃，在安裝節(jié)能器后為90℃。經(jīng)計(jì)算，理論空氣量每蒸噸約1000m3/（h·t），α=1.1，經(jīng)計(jì)算，在對(duì)應(yīng)煙溫下的體積分別為1907m3/（h·t）和1463m3/（h·t），按式（10）、式（11）計(jì)算后其煙氣熱焓對(duì)應(yīng)分別為176773kcal/（h·t）和133153kcal/（h·t），核算每蒸噸煙氣量對(duì)應(yīng)每蒸噸平均加熱給水量為4800/5=960kg/h，則該節(jié)能器的運(yùn)行效率：

η■=■×100%=■100%=■100% =90%

即該鍋爐節(jié)能器的運(yùn)行效率為90%。

例4：經(jīng)測(cè)試得進(jìn)出口煙氣流量并查表計(jì)算得知該鍋爐安裝的節(jié)能器進(jìn)口煙氣熱值為176773kcal/（h·t），節(jié)能器出口煙氣熱值為133153kcal/（h·t），鍋爐實(shí)際蒸發(fā)量960kg/h，節(jié)能率按公式（8）計(jì)算：

B■=■·η■■100%=■×0.9×■100%=■×0.9×■100%=0.0741×100%=7.41%

與式（3）的計(jì)算結(jié)果7.43%基本一致。

4 結(jié)論

總之，通過(guò)本文計(jì)算公式，結(jié)合燃油、燃?xì)忮仩t上凝結(jié)式常壓節(jié)能器內(nèi)參與熱交換的介質(zhì)的流量與溫度，就可以得到該節(jié)能器的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)，從而得知其節(jié)能效果是否有利于提高鍋爐的熱效率。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]