论锅炉排污率对燃气蒸汽锅炉节能的影响

关艳秋

【摘 要】本文分析了锅炉排污率对蒸汽锅炉节能的影响，提出了锅炉运行燃料利用率的概念，并通过对影响蒸汽锅炉排污率因素的分析，提出了减少蒸汽锅炉排污率，提高锅炉运行燃料利用率的措施。为同类锅炉房的设计提供参考。

【关键词】锅炉排污率；蒸汽锅炉

1.问题的提出

锅炉热效率的高低，直接影响锅炉的燃料消耗量。长期以来，人们对锅炉的热效率较为关心，而对锅炉排污热损失没有引起足够的重视。尽管在《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%，但该规定是侧重于对燃煤锅炉，对于燃气锅炉，由于其燃料价格较高（以哈尔滨地区为例，目前，折合到相同热值，天然气的价格约为燃煤价格的5倍左右），若排污量较大会造成燃气锅炉运行费用的增高，规范中的控制值就不一定合适。

本文将通过对锅炉排污率对蒸汽锅炉运行燃料利用率的影响，以及影响蒸汽锅炉排污率因素等分析，提出了减少蒸汽锅炉排污率、提高锅炉运行燃料利用率的措施。

2.锅炉排污率对锅炉运行燃料利用率的影响

2.1锅炉运行燃料利用率的提出。锅炉热效率的高低，直接影响锅炉的燃料消耗量，为简化分析，本文以饱和蒸汽锅炉作为分析对象，并假定无其它用热。蒸汽锅炉热效率可以用下式表示：

η=................（1）

式中：η-锅炉热效率，%；Qr-燃料的低位发热值量，kJ/Nm3；

B一锅炉实际燃料消耗量，Nm3/h；

Dbq—过热蒸汽、饱和蒸汽量，kg/h；

Dps—锅炉机组排污量，kg/h；

ibq—过热蒸汽、饱和蒸汽焓，tJ/kg；

igs—锅炉机组入口给水焓，kJ/kg；

ips—锅炉机组排污水焓，kJ/kg；

从（1）式中可以看出，锅炉的排污热损失被计入了锅炉机组的有效利用热量中，尽管在锅炉房中有时也采取一些利用排污热损失的措施，但均属于二次利用。为真正反映锅炉运行时燃料的利用情况，可用下式表示：

η'=...........................（2）

定义η为锅炉运行燃料利用率。

2.2锅炉排污率对锅炉运行燃料利用率的影响分析。从（1）和（2）式可以得出锅炉热效率和锅炉运行燃料利用率的关系，

η'=η=nη...............（3）

式中 为排污率

定义n为排污系数，从式（3）中可以看出n是一个不大于1的数，它与蒸汽、锅炉给水、以及炉水的焓值和排污率有关，而焓值是与锅炉运行压力有关，n值的大小决定了锅炉运行燃料利用率的高低，n值越大，锅炉运行燃料利用率越高。排污系数n对锅炉运行燃料利用率的影响程度如何，就可以通过分析不同压力下排污率对n值的影响大小来决定。在同一运行压力下，排污系数n值随排污率的增大而减小，在排污率相同时，运行压力越高，排污系数n越小。由于运行压力是受用户用汽性质决定的，所以应通过降低锅炉的排污率，来提高锅炉运行燃料利用率，节约能源消耗。

3.影响锅炉排污率的因素分析

由于低压锅炉给水中含有多种溶解固形物，当给水进入锅内被蒸发时，除了因蒸汽带出少量溶解固形物之外，绝大部分锅水不断地被蒸发，而给水又不断地补充，锅水中的溶解固形物的含量会越来越大。根据《低压锅炉水质标准》的要求，对锅水的溶解固形物含量和碱度均有严格要求，而运行中是靠排污来满足要求的，假设在运行中锅水中溶解固形物的总量不变，那么排出锅外的溶解固形物的总量必然等于输入锅内溶解固形物的总量。可用下式表示：

QpSg+QzSz=QsSs...................（4）

式中：Qp为锅炉排污量t/h；Sg为每吨锅水中溶解固形物的含量g/t；

Qz为锅炉蒸发量t/h；Sz为每吨蒸汽中溶解固形物的含量g/t；

Qs为锅炉给水量t/h；Ss为每吨给水中溶解固形物的含量g/t。

因蒸汽中携带的溶解固形物很少，与锅水、给水中的溶解固形物的含量相比可以忽略不计，这样式（4）可简化为：

QzSz=QsSs........................（5）

==Kr.........................（6）

Kr为用溶解固形物确定的锅水的浓缩倍率，是锅水中溶解固形物的含量与给水中溶解固形物的含量的比值。

可以得出排污率和用溶解固形物确定的锅水浓缩倍率的关系如下：

同理可以得出，排污率和用碱度确定的锅水浓缩倍率的关系如下：

l=.....................................（10）

Kj为用碱度确定的锅水的浓缩倍率。

式中：Ag为锅水中碱度含量me/L；

At为给水总碱度me/L；

Hf为给水负硬度me/L；

Ht为给水总硬度me/L；

从式（9）和（10）可以看出，Kr（或Kj）越大，锅炉的排污率越小，Kr（或Kj）越小，锅炉的排污率就越大。所以只有给水中溶解固形物的含量和给水负硬度才是影响排污率的主要因素。

根据《低压锅炉水质标准》中规定的锅水中溶解固形物的最大含量（Sgm）和锅水碱度最大含量（Agm）的规定值同时计算锅水的最大允许浓缩倍率，并取其较小值做为锅水的最大允许浓缩倍率，以此确定排污率的大小。锅水的最大允许浓缩倍率可以用下式计算：

式中：Sgm、Agm分别为水质标准中锅水溶解固形物、锅水碱度的最大允许含量。经过对哈尔滨地区几处供水水质的计算发现，Krmax，成倍地大于Kjmax，也就是说，此时锅炉给水的负硬度对锅炉的排污率起了决定性的作用。以哈尔滨某供热厂的水质为例，若采用单钠离子交换器软化原水，那么用溶解固形物确定的锅水最大允许浓缩倍率Kmax=22.1（Sgs，取4000mmol/L）用碱度确定的锅水最大允许浓缩倍率Kjmax=7.1（Ags取22me/L），据此得出锅炉的排污率将达到16.4%。所以，必须对锅炉给水中的溶解固形物和碱度进行合理的控制，以降低锅炉的排污率。

4.控制锅炉排污率的措施分析

通过对锅炉排污率的影响因素分析，必须根据锅炉给水中的溶解固形物和碱度的含量，分析其影响大小，并采取合理的水处理方式，一些常用的水处理方式均可有针对性地降低水中的碱度和硬度或溶解固形物等，如不足量酸再生氢钠串联离子交换系统、石灰钠离子交换系统、铵—钠离子交换系统等。

5.结论与问题

通过以上分析可以看出，为了节约能源、降低运行成本、提高锅炉的运行燃料利用率，必须对锅炉排污率进行控制；要降低锅炉的排污率，就必须对锅炉的给水品质进行控制，在满足规范要求的前提下，尽量降低锅炉给水中溶解固形物和碱度的含量；为了降低锅炉给水中溶解固形物和碱度的含量，就必须采取合理的水处理方式，在锅炉房设计中，必须引起设计人员的足够重视。