燃油燃气锅炉的热损失和节能措施分析

摘 要：燃油燃气锅炉在我国城市能源消费中占据着越来越重要的位置。本文分析了燃油燃气锅炉各个热损失，并从此方面入手，分析了燃油燃气锅炉的几项节能措施。

关键词：燃油燃气锅炉 热损失 节能

随着我国经济持续快速的发展，能源危机日益突出，节约能源已成为我国可持续发展亟待解决的问题。同时，当前社会大众的环保意识逐渐增强，燃油燃气锅炉已成为城市锅炉选型的首选，燃油燃气锅炉在城市中的比重也呈逐年上升态势。然而，随着石油、天然气价格的不断上涨，锅炉的运行成本也越来越高，因而减少锅炉热损失，提高锅炉热效率显得十分重要。

1燃油燃气锅炉的热损失

现今的燃油燃气锅炉产品采用了较为成熟的结构形式和良好的保温措施，其设计热效率可达到85-90%。锅炉的热平衡方程式为：

q1+q2+q3+q4+q5+q6=100%

气体燃料没有固体不完全燃烧损失，q4不计；并由于油、气燃料比较洁净，灰量少，q6也不计。故燃油锅炉的热效率：

η油=100%-（q2+q3+q4+q5）

燃气锅炉的热效率：

η气=100%-（q2+q3 +q5）

在所有热损失中，排烟损失q2的占比最大，从工作中对锅炉进行的热工测试结果来看，排烟损失占到总损失的50%以上，当锅炉热效率较高（>85%）时，排烟损失占到总损失的70%以上。

排烟温度减小，则q2减小，一般排烟温度减小10℃，锅炉热效率将提高1%左右。因此，锅炉排烟温度需要尽可能的低。燃油燃气锅炉之所以选择较高的排烟温度，主要是因为燃料燃烧后的烟气中含有大量的水蒸气，若烟气温度过低，就会造成水蒸气在尾部受热面的冷凝，带来低温腐蚀，危及锅炉的安全运行。当然也受到经济上和技术上的制约，使得锅炉受热面不够、传热效率偏低。

过量空气系数α的大小对燃油燃气锅炉的热效率有着重要影响，降低α，可以降低烟气烟气露点温度，防止低温腐蚀的产生。α过大，过量的冷空气会带走更多的热量，锅炉热损失会加大；α过小，会造成燃料的不完全燃烧，q3、q4会增加。锅炉效率高，需要最经济的α临界值，此时空燃比最佳。通常燃气锅炉α取1.05-1.1之间，燃油锅炉α取1.1-1.2之间时可以得到是较好的低氧燃烧效果。

气体不完全燃烧损失q3和固体不完全燃烧损失q4在热损失中占比很小。对于燃油锅炉，q3可取1%-1.5%，对于燃气锅炉，q3可取0.5%-1.0%。q3的大小主要取决于燃料组分、炉膛α、燃烧器与炉膛是否匹配以及操作是否妥当。实际运行时，中小型燃油燃气锅炉在燃烧良好的情况下，q3一般可接忽略不计。但是，在燃烧不良的情况下，q3也将很高，甚至达到10%。对燃油锅炉来说，还有固体不完全燃烧损失q4，q4是燃料中碳成分不完全燃烧引起的，这和燃料的雾化效果有很大的关系。当燃油雾化效果不好时，碳粒变粗，而且当采用的喷嘴油滴平均直径较大时，碳粒的平均直径也较大，碳的不完全燃烧损失也就显著增加。

散热损失q5在锅炉热损失中占比较大，只比排烟损失占比低一些，该损失对锅炉热效率的影响不可低估。目前，国外已有在额定工况下q5 <1%的燃油燃气锅炉。要把锅炉的热效率提高到90%左右，同时又不设置尾部受热面，那么降低散热损失很关键。q5和锅炉的炉型、表面积大小、保温、额定容量和运行负荷有关。

2 降低燃油燃气锅炉热损失的节能措施

要使燃油燃气锅炉获得较高的热效率，就必须降低影响锅炉热效率的各种热损失，下面就从减少燃油燃气锅炉的热损失方面，讨论燃油燃气锅炉的几项节能措施。

2.1 减少排烟热损失

2.1.1提高锅炉的传热性能

以往锅炉设计仅考虑受热面积，而现在为了提高传热性能，采用了一些新的传热技术，这些新技术包括：（一）螺纹烟管的应用。螺纹烟管管内的螺纹增强了紊流程度，使烟气产生不同程度旋转，使得对流换热系数大大增加。（二）扰流子的应用。扰流子主要用在高温区烟管内，其作用同样是增强烟气的紊流程度，层流边界层受到破坏，降低了热阻，增加传热系数，热效率可提高2%-5%。（三）波纹炉胆、湿背式结构的普遍应用。波纹炉胆一方面减少了受热膨胀产生的热应力，还可增强烟气扰动，提高了传热效率和增加了受热面积。湿背式结构解决了烟箱烟气密封和散热损失的问题，更加适合微正压燃烧，提高了传热效率和增加了受热面积。

锅炉水垢的导热系数为0.58-3.0w/（m.k），碳素钢的导热系数为46.4-69.6w/（m.k），水垢的导热系数比钢小，水垢的增加，将会使排烟温度增加迅速，热效率下降显著。因此，加强水质管理，保证锅炉受热面的清洁及除垢是很重要的。

2.1.2设置冷凝式余热回收装置

燃油燃气锅炉的烟气余热中主要有显热和潜热。燃油燃气锅炉烟气中的水蒸气含量达18%，可在锅炉出口烟道中安装冷凝式余热回收装置，一方面吸收了烟气中的显热，另一方面吸收了水蒸汽冷凝释放出的一部分潜热，降低了烟温，减少了排烟热损失。

2.1.3降低过量空气系数

性能较好的燃烧器对降低过量空气系数至关重要，同时要调节燃烧器配风，达到最佳的低氧燃烧状态，并用烟气分析仪对过量空气系数进行测定。

2.2 减少不完全燃烧损失

2.2.1燃烧器选型

要选用与锅炉相匹配的燃烧器，并且性能良好，保证在正常范围内能燃烧完全。

2.2.2加装燃油（气）节能器

经燃油（气）节能器处理过的燃料，分子结构发生改变，细小分子增多，分子间距增大，燃料粘度下降，使燃料在燃烧前雾化、细化程度大大提高，在低氧条件下，喷到炉膛内能够充分燃烧。经节能器处理后，节约燃料5.5%左右，明显能够看到火焰明亮耀眼，无黑烟，炉膛清晰透明。

2.3 减少散热损失

2.3.1合理设计锅炉结构

散热损失q5和锅炉炉型及结构有关，一般在锅炉设计时，首先考虑结构紧凑，以减少散热面积。湿背式结构和中心回燃结构锅炉，结构紧凑，解决了烟箱烟气密封和散热损失的问题，更加适合微正压燃烧，提高了传热效率和增加了受热面积。其次在保温材料上最好选用先进的、性价比高的、隔热性能好的材料，不宜过多采用增加保温层厚度等牺牲经济效益的办法，可采用高热阻纤维棉作为保温材料。

2.3.2合理选型

从工作中对锅炉进行的热工测试结果来看，当锅炉出力较低时，散热损失往往很大，一方面是因为与同样出力的锅炉在额定工况下运行的情况相比，散热面积相对增大；另一方面，是因为锅炉的水循环速率减慢，锅筒平均壁温较高，热流密度显著增加。因此，用户应根据需求情况，选择出力合适的锅炉，避免大锅炉在低负荷下运行，以达到减少散热损失和节能的目的。

参考文献

[1] 赵钦新，惠世恩.燃油燃气锅炉.西安交通大学出版社，2000

[2] 王志民.天然气锅炉烟气余热回收与效率.区域供热，2003

[3] 杨存章.推广应用烟气余热利用技术降低蒸汽锅炉排烟热损失.油田节能，2005

[4] 张泉根.燃油燃气锅炉房设计手册.北京：机械工业出版社，1999

[5] 赵钦新，惠世恩.燃油燃气锅炉结构设计及图册.西安交通大学出版社，2002

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