在用锅炉低氮改造后运行能效状况分析

吴富强

摘要：本文通过对经过能效测试的177台锅炉的综合分析，讨论了排烟热损失q2和气体不完全燃烧热损失q3以及散热损失q5对燃气锅炉热效率的影响。提出降低排烟温度和寻求最佳运行过量空气系数的是减小锅炉热损失，提高锅炉热效率的关键工作。

关键词：在用锅炉 能效测试 热效率

1、前言

随着国家环保问题的日益突出，国家对锅炉大气污染物排放限值要求也越来越严格。江苏省，南京市也相继实行了打赢蓝天保卫战2019年度实施方案，南京市要求在用燃气锅炉氮氧化物排放浓度应低于50毫克/立方米。南京市各使用单位响应政府号召，纷纷进行了燃气锅炉改造。为了保障燃气锅炉改造的顺利实施，我院承担了改造锅炉的能效测试工作。

2、测试概况

2.1测试概况

2019年10至2020年05月，我单位对177台低氮改造后的在用燃气锅炉进行了能效测试，燃气锅炉类型包括蒸汽锅炉 106台，热水锅炉 63台，有机热载体锅炉8台。

2.2测试方法、计算公式、仪器、设备、测试项目和依据

锅炉运行工况热效率简单测试采用反平衡测量法，测试方法和计算公式按照GB/T 10180-2017《工业锅炉热工性能试验规程》的相关要求进行。

η=100-（q2+q3+q5）

式中：η—反平衡热效率 %;q2—排烟热损失 %;q3—气体不完全燃烧热损失 %;q5—散热损失 %;q4—固气体不完全燃烧热损失、q6—灰渣物理热损失、q7—石灰石脱硫热损失燃气锅炉都取为0。

测试采用的仪器和设备主要有铂电阻电子数字温度计，Testo340型便携式烟气分析仪。

测试项目分别为：排烟温度、排烟处过量空气系数、排烟处CO含量、入炉冷空气温度、测试开始和结束的时间。

3测试结果

3.1排烟温度

排烟温度分布如图1所示，在177台测试锅炉中有37台超出限定值，占测试总量的20.09% 。排烟温度最高为475.4℃，最低为53.4℃，平均为147.9℃。

2.4 过量空气系数

过量空气系数分布如图2，177台测试锅炉中有149台超出限定值 ，所占比例为测试总量的84.18%， 过量空气系数最大为2.56， 最小为1.00，平均为1.30。

2.8锅炉热效率

燃气锅炉热效率测试结果如图3，在177台测试燃气锅炉中有2台未达到在用燃气锅炉限定值的90%，所占比例为测试总量的1.13%，在用燃气锅炉热效率最高为 95.13 %。最低为73.44 %，平均为89.5 %。

4测试分析

4.1 在177台测试燃气锅炉中有2台未达到在用燃气锅炉限定值的90%，所占比例为测试总量的1.13%，燃氣锅炉热效率最高为95.13 %。最低为73.44 %，平均为89.5%。对于燃气锅炉而言，固气体不完全燃烧热损失q4、灰渣物理热损失q6、石灰石脱硫热损失q7都为0，因此，排烟热损失q2、气体不完全燃烧热损失q3和散热损失q5成为燃气锅炉热损失的3大主要来源。

4.2排烟热损失q2

排烟热损失q2，排烟温度偏高是引起在用燃气锅炉热效率偏低的主要原因，影响排烟热损失的主要因素是排烟温度和烟气量。由图1可知，经测试的177台工业锅炉有37台排烟温度不符合要求，不合格率为20.09%，最高温度达475.4℃，排烟温度的高低直接决定着燃气锅炉热效率的高低。

排烟温度过高有以下几个方面原因：一是锅炉在设计制造时尾部未装设节能器，高温烟气未得到充分利用。二是在使用过程中未能及时清除水侧水垢和烟气侧积灰，使烟气与受热面之间传热系数下降，传热量减少。三是锅炉运行时，燃烧器与锅炉连接处和观察孔漏入冷空气，使炉膛温度降低，影响燃烧器正常燃烧，增加排烟量造成排烟热损失增大。

在所测试的177台燃气锅炉中，只有75台燃气锅炉装了节能器，占所测锅炉的42.37%，所占比例并不算太高，因此通过在锅炉尾部增设节能器，回收烟气中的热量，可以大大降低排烟温度，提高燃气锅炉热效率。

4.3气体不完全燃烧热损失q3

过量空气系数是反映燃料和空气混合的一项重要指标，过量空气系数是影响锅炉气体不完全燃烧损失q3最主要的因素。根据TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》的规定，过量空气系数正压燃气锅炉，不大于1.15，负压燃气锅炉，不大于1.25。过量空气系数偏小，天然气燃烧会由于氧气量供应不足而导致化学不完全燃烧损失增大;锅炉过量空气系数过大，会降低炉膛温度导致化学不完全燃烧损失增大，同时增大烟气排放量，增加排烟热损失，出力下降。由图2可知，经测试的177台燃气锅炉中有149台超出限定值，所占比例为测试总量的84.18%，过量空气系数最大为2.56，最小为1.00，平均为1.30，从测试结果分析来看，普遍偏大。因此，对燃气锅炉进行调试时，应将过量空气系数控制在TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》规定的范围。

4.4散热损失q5

散热损失q5与锅炉的炉型及结构有关，为减少散热损失q5，散热损失大小主要是炉体外表面相对面积和外壁温度决定的。根据TSG 0003-2010 《工业锅炉能效测试与评价规则》，锅炉热效率简单测试过程中，散热损失依据锅炉出力直接查表，散热损失q5随锅炉容量的增加而减小，q5还与锅炉运行负荷有关，随着锅炉运行负荷的减小而增加，当锅炉出力低于额定出力的75%时，还需要按规定修正。因此锅炉宜在设计负荷处运行，有助于减少散热损失q5，提高热效率。

5、结论

本文通过对经过能效测试的177台锅炉的综合分析，分别分析了锅炉各项热损失，重点讨论了排烟热损失q2和气体不完全燃烧热损失q3以及散热损失q5对燃气锅炉热效率的影响。提出降低排烟温度和应将过量空气系数控制在TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》规定的范围是减小锅炉热损失，提高锅炉热效率的关键工作，要求增加节能器，改善调节配风，以促成各项热损失的最小化。

在本次177台测试燃气锅炉中达到《锅炉节能技术监督管理规程》限定值要求的为27台，所占比例为测试总量的15.25%，可见目前燃气锅炉热效率仍然有很大的潜力，距离目标值更是有很大的空间。

参考文献

1、GB/T 10180-2017《工业锅炉热工性能试验规程》

2、TSG G0002-2010 《锅炉节能技术监督管理规程》

3、TSG G0003-2010 《工业锅炉能效测试与评价规则》