燃气锅炉节能器应用的节能效益研究

丁亚伟

摘要：某油田的重点建设项目《敦煌基地东坪区域市政基础设施建设工程》的综合锅炉房，总容量为35MW，共5台WNS7-1.0/95/70-Q卧式内燃全自动燃气热水锅炉，在此项目中，首次将锅炉烟气余热装置-节能器应用于某油田基地的集中供热工程中，经过近几个月的现场正常连续运行，取得很好效果，节能效果显著，效益突出。

关键词：节能器；烟气余热回收装置；燃气锅炉房；节能；效益研究

引言

某油田敦煌基地东坪区域规划设计住宅建筑3500套，其中一期2016年建成1176套，剩余按二期建设考虑，其中小区配套集中供热锅炉房一次设计建成。根据总体建设规模，锅炉房总容量为35MW，东坪区域市政基础设施建设工程综合锅炉房共设计5台7MW燃气热水锅炉，锅炉为卧式内燃全自动燃气热水锅炉，锅炉型号为WNS7-1.0/95/70-Q。锅炉房总供热面积约为60×104m²。东坪锅炉房供热面积大于50×104m²，属于城市供热规划中划分的集中供热。锅炉房供热面积详见表1。

《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ26—2010）第5.2.8条散热器采暖系统宜设烟气余热回收装置；第5.2.4条规定，7MW的燃气锅炉最低设计效率不应低于89%。散热器采暖系统应设烟气余热回收装置，烟气余热回收装置后的排烟温度不应高于100%。《锅炉节能技术监督管理规程》（TSGG0002-2010）燃气锅炉在额定工况下的热效率目标值和限定值，当Q>1.4MW时，分别为94%和90%。根据锅炉排烟温度每下降12～15%，排烟热损失减少1%，锅炉热效率可提高1%，则可使锅炉热效率提高9%～12%，使其达到95%或更高。在燃油燃气锅炉中最主要的热损失是排烟热损失，它决定于排烟温度和过量空气系数α。而过量空气系数α又和燃烧直接有关，通过合理配风并辅以相应的监测措施，可控制α在1.05左右。降低炉内过量空气系数可以降低烟气露点，从而可以达到较低的排烟温度，能够较大地减少排烟热损失。小型卧式内燃蒸汽锅炉（如WNS型）由于无尾部受热面，排烟温度在250%以上，理论上排烟热损失为8%以上。由于燃气锅炉排烟中水蒸气的含量高，当燃油燃气锅炉在过量空气系数和排烟温度相同的情况下，燃气锅炉热效率比燃油锅炉约低1.5%左右。要提高燃气锅炉的热效率必须进一步降低排烟温度。

1影响排烟温度的主要因素

传统确定锅炉排烟温度的根源及指导思想是：如锅炉排烟温度过低，或更确切讲，是为了防止锅炉尾部受热面的酸腐蚀，这也是国家标准的基础。酸腐蚀是因为大多数燃煤锅炉煤燃料含有S这一有害元素，其燃烧时生成SO2和H20反应后生成硫酸H2SO3，而对燃气锅炉，因一般天然气燃料中含硫较少，所以燃气锅炉酸腐蚀相对较轻。

数据显示：在使用柴达木盆地的不含硫的优质气源的供热燃气锅炉房设计中，因没有锅炉尾部受热面的酸腐蚀问题，故可采取较低的锅炉排烟温度，从而实现较高的锅炉的热效率。调研显示，一般燃气锅炉，不加烟气余热回收装置一节能器时，排烟温度在130～150%（敦煌石油基地现有的10座燃气热水锅炉房锅炉均未装设节能器，锅炉的排烟温度平均约为140%）。

2节能器的实际使用效率统计测算

2.1使用节能器后锅炉的实际运行参数锅炉主要运行参数见表3

2.2使用节能器后锅炉的实际效率提高率计算1）循环水侧计算：节能器进水平均温度为39.95%，节能器出水平均温度为41.34℃，锅炉平均供水温度为62.08℃。按循环热水升温计算节能器热效率为：节能器效率提高率11：（41.8-39.95）/（62.08-41.34）×100%=6.69%。2）节能器烟温侧计算：节能器烟温进口平均温度为142.28℃，出口平均温度为56.67℃。按循节能器降温计算节能器热效率范围为：节能器效率提高率：η1=（142.28-56.67）/12×100%=7.13%（按温度下降12%，效率提高1%计）11 2=（142.28-56.67）/15×100%=5.71%（按温度下降15℃，效率提高1%计）则节能器效率η=5.71%～7.13%.

3燃气锅炉节能器的节能量分析计算

3.1提高燃气锅炉效率的节能量

按0.7MW燃烧需80m3天然气量计算，每年锅炉运行1 80d，计算运行期按15年计。计算统计范围为锅炉负荷10%～100%时，节能器节能效率提高1%～14%，锅炉节约天然气值，见表3。

3.2敦煌基地供热锅炉房平均运行负荷统计分析

某油田敦煌基地现有的10座区域供热锅炉房2014年、2015年的天然气消耗量见表5。从表5中分析计算结果为：1）实际锅炉每MW平均运行消耗天然气量为：212167÷180÷24=49.11m3；2）折合每t锅炉平均运行负荷为49.11×0.7÷80=43%。当锅炉平均运行負荷在43%和80%时，在不同的节约效率提高下的天然气节约量见图1。

结语

1）每台锅炉在寿命周期内节约天然气折合人民币价格为：1114560m3×1.26元/m3=1404345.6元～140万元。2）节能器投资回收期为：5/140×15年=0.54年，节能器投资约5万元/台。3）锅炉房预计节约天然气为1114560m3×5=5572800m3，折合人民币约为700万元。4）考虑到节能器使用寿命较锅炉短，按中间节能器更新1次考虑，节约人民币为650万元。5）如果节能器热效率能进一步提升，相应节能效果更显著，建议在燃气锅炉房设计中尽力增加节能器。