提高燃?xì)忮仩t熱效率的解決方案

1、與產(chǎn)品ENERGY CONSERVATIONTECHNOLOGYAND PRODUCTS2015 年第 03 期SHANGHAI ENERGY CONSERVATION155提高燃?xì)忮仩t熱效率的解決方案葉華張權(quán)良上海克勒機(jī)電設(shè)備有限公司武漢市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究所DOI: 10.13770/ki.issn2095-705x.2015.03.009Solution of Improving ThermalEfficiency in Gas-Fired BoilersYe Hua Shanghai Keohler Electromechanical Equipment Co., LtdZhang

2、QuanliangWuhan Inspection Institute of Boilersand Pressured Vessels1 提高燃?xì)忮仩t熱效率的一個(gè)新的方法燃煤鍋爐因?qū)Υ髿馕廴緡?yán)重而在使用上受到限制，不少燃煤鍋 爐正在被燃油燃?xì)忮仩t所取代。但我國(guó)部分燃油燃?xì)忮仩t還存在燃 燒效率低，自動(dòng)化程度低，尚未完全達(dá)到清潔能源利用的高效和環(huán)保。如何進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)最佳燃燒，提高鍋爐熱效率？對(duì) 燃油燃?xì)忮仩t而言，燃燒器是鍋爐燃燒系統(tǒng)的核心部件 , 合理組織燃 燒器燃燒過(guò)程，正確控制燃燒器燃料量與空氣量的配比，在充分燃 燒的條件下，使助燃空氣以最小限量超過(guò)理論空氣量，也就是使過(guò) 量空氣系數(shù)

3、最小是重要內(nèi)容。選用美國(guó)霍尼韋爾公司生產(chǎn)的“ControLinks 空氣燃料電子比例 調(diào)節(jié)裝置”，取代原燃燒器的“凸輪連桿的機(jī)械調(diào)節(jié)裝置”就是一 個(gè)有經(jīng)濟(jì)效益和持續(xù)有效解決問(wèn)題的方案。2 機(jī)械凸輪連桿調(diào)節(jié)與 ControLinks空氣/燃料電子比例調(diào)節(jié)裝置性能對(duì)比2.1 機(jī)械凸輪 連桿調(diào)節(jié)方式（1） 結(jié) 構(gòu) 原 理（ 見(jiàn) 圖 1）：燃油（燃 氣 ）空氣 比例調(diào)節(jié)器：圖1 凸輪連桿空燃比調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖155節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品TECHNOLOGY AND PRODUCTSENERGY CONSE上海節(jié)能No.032015SHANGHAI ENERGY CONSERVATION空氣和燃油（燃?xì)猓┕┙o量由

4、負(fù)荷控制器指令伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)聯(lián)動(dòng)的閥門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)。燃燒器中裝有空氣調(diào)節(jié)擋扳和伺服馬達(dá)，根 據(jù)其負(fù)荷量自動(dòng)調(diào)節(jié)伺服馬達(dá)，伺服馬達(dá)通過(guò)凸 輪、連桿，調(diào)節(jié)軸向連接的燃油（燃?xì)猓┝髁空{(diào)節(jié)器。油氣燃燒器這樣連續(xù)根據(jù)負(fù)荷實(shí)現(xiàn)按空燃比調(diào) 節(jié)，在整個(gè)功率范圍內(nèi)的燃料與空氣量的配合都是 聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)的 , 空氣量與燃料量的變化基本同步。（2）存在問(wèn)題：1）由于機(jī)械聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)由一個(gè)底座式執(zhí)行器同 時(shí)控制助燃空氣和燃料的配比，受結(jié)構(gòu)上的局限， 難以獲得整個(gè)燃料 / 空氣的曲線(xiàn)成比例。2）典型的機(jī)械連接系統(tǒng)利用同樣的控制點(diǎn)控 制關(guān)閉和低火，導(dǎo)致燃燒效率降低。但有的燃燒 器可以工作在低火狀態(tài)下，而不需要關(guān)閉燃燒器， 也可保證系統(tǒng)

5、正常工作。3）對(duì)于任何機(jī)械系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移，由 于精密部件磨損和損耗轉(zhuǎn)移，結(jié)果將會(huì)導(dǎo)致?lián)p害 燃料空氣比和燃燒效率。燃料空氣曲線(xiàn)的偏移并且降低整個(gè)系統(tǒng)的最 佳性能，影響燃料空氣比和燃燒效率。次燃料閥的位置以及助燃空氣調(diào)節(jié)門(mén)和 FGR 系統(tǒng)。2）二個(gè)或三個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行機(jī)構(gòu)通用并行定位（UPPAs）取代單一執(zhí)行器使用的機(jī)械凸輪和連 桿系統(tǒng)，在空燃曲線(xiàn)上可設(shè)置多達(dá) 24 個(gè)點(diǎn)位， 獨(dú)立的助燃空氣控 制、獨(dú)立的主燃料控 制。由 ControLinks 控制器指揮 UPPAs，響應(yīng)負(fù)載和燃燒 速度的要求。3）全套裝置有 1 個(gè)主控制器、2 個(gè)或 3 個(gè)執(zhí) 行器、系統(tǒng)控制面板等組成。（2）三種調(diào)節(jié)系統(tǒng)空燃

6、比（開(kāi)度）曲線(xiàn)比較（見(jiàn) 圖 3）。2.2美國(guó)霍尼韋爾公司推出的ControLinks 非機(jī)械連桿式空燃比調(diào)節(jié)系統(tǒng)（1）結(jié)構(gòu)原理：ControLinks 非機(jī)械連桿式空燃比調(diào)節(jié)系統(tǒng)示 意圖見(jiàn)圖 2。1）ControLinks 燃料空氣比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一套 基于微處理器的可以同時(shí)控制 2 到 4 套執(zhí)行器系統(tǒng) 與全比調(diào)燃燒器協(xié)同工作，執(zhí)行器可控制一次和二圖3 三種調(diào)節(jié)系統(tǒng)燃燒曲線(xiàn)比較從以上曲線(xiàn)可以看出 ControLinks 調(diào)節(jié)曲線(xiàn)（灰色）在傳統(tǒng)機(jī)械連桿調(diào)節(jié)曲線(xiàn)（紅色）的左側(cè)， 也就是說(shuō)由于電子調(diào)節(jié)曲線(xiàn)中每個(gè) 功率負(fù)荷點(diǎn)，其風(fēng)量、燃料量都能 單獨(dú)精確調(diào)整，所以每個(gè)點(diǎn)過(guò)?？?氣量小，總的空氣量就小，

7、鍋爐熱 效率就較高。而傳統(tǒng)機(jī)械連桿調(diào)節(jié) 曲線(xiàn)調(diào)整時(shí)要反復(fù)調(diào)，可能高負(fù)荷 點(diǎn)調(diào)好了，低負(fù)荷點(diǎn)可能又偏了， 最后只能總體上把空氣量調(diào)大些， 用一個(gè)執(zhí)行器只能對(duì)負(fù)荷各點(diǎn)的空 氣 / 燃料比進(jìn)行粗略調(diào)整。使用霍尼韋爾的 ControLinks 鍋圖2 ControLinks 非機(jī)械連桿式空燃比調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖156ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY AND PRODUCTS節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品葉 華，等 提高燃?xì)忮仩t熱效率的解決方案上海節(jié)能SHANGHAI ENERGY CONSERVATION爐燃料 - 空氣燃燒控制系統(tǒng)是主要的一個(gè)節(jié)能手段。ControLinks 將由微處理器控制

8、的末端設(shè)備放 到高耗能的燃?xì)狻⑷加?、空氣等管路的?zhí)行器連 桿上。這樣就實(shí)現(xiàn)了針對(duì)每臺(tái)燃燒器都可以獨(dú)立 的全比例調(diào)節(jié)，從而降低能耗。為了認(rèn)證該產(chǎn)品的確實(shí)可行性，6 月 9 日安裝調(diào)試完畢，取 6 月 11 日至 7 月 10 日共 30 天的天 然氣耗氣量數(shù)據(jù)與 2012 年同期對(duì)比，節(jié)約天然氣4.4%（夏季）。（2）武漢東風(fēng)本田汽車(chē)烘烤車(chē)間的燃?xì)馊紵?器上應(yīng)用，改造前每 m³ 天然氣原來(lái)烘烤 7 個(gè)車(chē)架， 改造后提高到現(xiàn)在烘烤 12 個(gè)車(chē)架左右，其節(jié)能率 在 7% 左右。由于燃燒的燃料 / 空氣配比獨(dú)立調(diào)整，必然是 最大化燃燒效率和減少燃料消耗，節(jié)約能源一般 在 2% 6% ，甚至更

9、高。通常改造的費(fèi)用將在一 年左右的時(shí)間收回。3 空氣/燃料電子比例調(diào)節(jié)裝置應(yīng)用可口可樂(lè)（湖北）飲料有限公司鍋爐上的應(yīng)用： 上?？死諜C(jī)電設(shè)備有限公司在 2013 年 6 月，對(duì)可 口可樂(lè)（湖北）飲料有限公司二臺(tái) 6t/h 鍋爐中的 一臺(tái) 1# 爐進(jìn)行節(jié)能改造；在不改變?cè)撳仩t原有燃 燒狀況的情況下，在燃?xì)夤艿篱y門(mén)及風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)處， 分別安裝美國(guó)霍尼韋爾公司生產(chǎn)的 ControLinks 空 氣燃料電子比例調(diào)節(jié)裝置。這是一套基于微處理 器的控制系統(tǒng)，可以同時(shí)控制 2-4 套執(zhí)行器與全比 例調(diào)節(jié)燃燒器協(xié)同工作。執(zhí)行器可控制主要和次 要燃料閥的位置、助燃空氣調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)和可選擇的 煙氣循環(huán)控制（FGR）。該系統(tǒng)

10、由 R7999 主控制器、 Q7999A 底座以及 ML7999A 執(zhí)行器組成。它有 4 個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行機(jī)構(gòu)通用并行定位器（UPPAs），取 代了使用單一執(zhí)行器的機(jī)械凸輪和連桿系統(tǒng)，實(shí) 現(xiàn)了天然氣與助燃空氣的高精度電子比例調(diào)節(jié)。武漢東風(fēng)本田汽車(chē)烘烤車(chē)間的燃?xì)馊紵魃?也有類(lèi)似應(yīng)用。5 空氣燃料電子比例調(diào)節(jié)裝置的特點(diǎn)與應(yīng)用對(duì)象（1）特點(diǎn)：1）具有助燃空氣及燃?xì)饬髁开?dú)立調(diào)節(jié)能力；2）通過(guò)設(shè)定燃燒曲線(xiàn)上 24 個(gè)最佳燃燒點(diǎn)， 使效率一直保持最高；3）減少調(diào)試時(shí)間；4）維護(hù)相當(dāng)簡(jiǎn)單；5）人性化且友好的人機(jī)界面（HMI）；6）控制功能有如下特點(diǎn)：非機(jī)械連桿系統(tǒng)電子控制更精確；獨(dú)立并行的執(zhí)行機(jī)構(gòu)通用并行調(diào)節(jié)

11、器 （UPPAs）；執(zhí)行器位置調(diào)節(jié)精度：±0.1°；獨(dú)特的燃燒曲線(xiàn)可實(shí)現(xiàn)最高燃燒效率。（2）應(yīng)用對(duì)象：1）在天然氣或燃油鍋爐及燃燒器上應(yīng)用；2） 燃 燒 器 功 率 在 1400kW 7000kW、 鍋 爐 容量在 2 t/h 10 t/h （蒸汽鍋爐）；3）使用傳統(tǒng)機(jī)械連桿系統(tǒng)（改造項(xiàng)目）；4）燃燒系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行（節(jié)能效果將更明顯）。6 結(jié)束語(yǔ)空氣燃料電子比例調(diào)節(jié)裝置是自控水平高、 精度高、高效節(jié)能的優(yōu)化產(chǎn)品性能的新枝術(shù)。在 當(dāng)前大力推進(jìn)燃油燃?xì)忮仩t應(yīng)用中，是一個(gè)投資 少、回報(bào)快，能為用戶(hù)單位降低能源成本，提高 經(jīng)濟(jì)效益的節(jié)能改造項(xiàng)目。4 節(jié)能效益分析（1）可口可樂(lè)（湖北）飲料有限公司燃?xì)忮?爐調(diào)節(jié)裝置改造1）第三方能效測(cè)試。在安裝該裝置前、后，由第三方能效測(cè)試權(quán) 威機(jī)構(gòu)分別對(duì)該鍋爐進(jìn)行了檢測(cè)，根據(jù)測(cè)試報(bào)告 數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。安裝前：煙氣中氧含量為 5.59%、一氧化碳含 量為 27PPM、過(guò)剩空氣系數(shù)為 1.35。排煙熱損失8.742%，鍋爐熱效率 89.98%。 安裝后：煙氣中氧含量為 2.7%、 一氧化碳含量為 24PPM、過(guò)?？諝?/p>