关于锅炉系统能耗分析与优化方案评价

2021-09-10霍如伟李玉龙李磊高凯

科技研究 2021年19期

霍如伟李玉龙李磊高凯

摘要：本文研究的主要内容为锅炉系统的能耗分析，从提升锅炉热效率和降低排烟温度等主要方面开展，在建立锅炉系统数值模型的基础上，分析影响锅炉能耗的因素，最后根据实际具体的案例，阐述了相应的优化方案，并对今后节能工作的潜力进行了分析，本文内容希望能够成为锅炉系统运行效率，不断提升的重要参考。

关键词：锅炉系统;能耗分析;优化方案;评价

1.模型建立

锅炉系统的构成部分有两种，分别为风烟和汽水系統。锅炉的热效率计算有固定的的公式和方式，按照相应的计算方式，能够得到各个部分的热损，得出锅炉能耗的影响因素。

反平衡效率计算公式如下：

2.影响因素分析

2.1排烟温度对锅炉效率和排烟热损失影响

图1数据中能够清晰看出，当排烟的温度不断上升，锅炉烟气排量也在随之增加，那么排烟的热损失则会越来越大。由图中的数据可以看出，排烟温度每增加10-15℃，q2的增加幅度为1%，锅炉的热效率降低，幅度同样为1%，出现这种情况是因为高温烟气造成热损大大增加。锅炉排烟温度的高低受锅炉受热面积的影响，只有将排烟温度进行控制，使其在现有基础上进行降低，才能让排烟热损失降低，进而让锅炉尾部的受热面积扩大。不管是煤粉炉还是油、气锅炉，热损失最大的一项便是排烟热损失，占比达到了5%-10%。

2.2空气系数对锅炉效率和排烟热损失影响

由图2所知，空气系数α增加，排烟热损失也在不断增加，空气系数与排烟热损失的关系是正相关的;空气系数α增加，锅炉热效率呈现减小的趋势，当空气系数每增加0.1，热效率便会随之减小0.8%-1%的范围，这种情况之所以出现，是炉膛结构和燃料燃烧不充分造成的，但整体来讲，空气系数与锅炉热效率的关系是负相关的。q2随α的增加而增加，q3随α的增加而减小，而q4随α的增加先减少后增加。

2.3入口冷空气对锅炉效率和排烟热损失影响

由图3可知，当入口冷空气不断增加的时候，排烟热损失是逐渐减少的，当井口冷空气的温度增加到10℃的状态下，排烟热损失变回随之减少0.8%-1%，入口冷空气和排烟热损失的关系是负相关的;但与此同时，锅炉热效率则呈现增加的趋势，当井口冷空气温度增加到10℃的状态下，热效率便会随之增加0.8%-1%，入口冷空气和锅炉热效率的关系是正相关的。

2.4炉渣含碳量对锅炉热效率和固体未完全燃烧热损失的影响

由图4可知，炉渣含碳量在8%上升到18%的情况下，锅炉的热效率下降了2个百分点，这一数据不甚明显，说明炉渣含碳量对锅炉整体的热效率不会造成太大的影响。但是炉渣含碳量会比较大的影响固体未完全燃烧热损失，以及炉渣显热损失，当固体在没有完全燃烧导致热损增加的情况下，锅炉系统的热效率会显著减少。

2.5炉渣温度对锅炉效率和炉渣显热损失的影响

由图5所示，炉渣温度在500℃的范围达到950℃，锅炉热效率下降0.3%，这一数值比较小，表示炉渣温度对锅炉热效率的影响不大。但是炉渣温度对炉渣显热损失却有着极大的影响。

3.锅炉系统节能优化方案

经过上述分析，我们以某锅炉厂为例，在遵循可操作性原则的基础上，对该锅炉厂进行改造。针对不同的技术和工艺，制定了七种改造方案。原有锅炉系统的相关原始/基准数据、计算性能指标数据如表1、2所示。

方案一：在分层燃烧技术的帮助下，锅炉的排烟温度降低到190℃，炉渣含碳量降低到12.23%;

方案二：在强化传热技术的帮助下，为锅炉系统增加空气预热器，锅炉的进口冷空气温度得以升高，达到70℃，排烟温度上升到245℃，炉渣含碳量降到17%;

方案三：在锅炉系统中，额外设置保温技术，从而降低锅炉的散热损失系数，直至降低到0.5;

方案四：在分层燃烧技术和强化传热技术的帮助下，对锅炉系统进行改造，降低排烟温度到200℃、降低炉渣含碳量到13%，同时增加冷空气进口温度预热达到55℃的范围。

方案五：在强化传热和保温技术的帮助下，对锅炉系统进行改造，分别降低冷空区进口温度和散热损失系数到55℃、0.5，增加排烟温度到235℃;

方案六：在分层燃烧和保温技术的帮助下，对锅炉系统进行改造，降低排烟温度、炉渣含碳量以及散热系数，分别降低到195℃、13%、0.5;