燃氣蒸汽鍋爐加裝節(jié)能器可行性分析

1、燃氣蒸汽鍋爐加裝節(jié)能器可行性分析【摘 要】本文通過對燃氣鍋爐熱損失的分析，指出了通過加裝煙氣節(jié)能器， 降低排煙溫度，提高燃氣鍋爐熱效率的方法，并對這種方法的可行性從安全性和 技術經(jīng)濟性兩個方面做了全面分析?！娟P鍵詞】排煙溫度；鍋爐節(jié)能器；鍋爐熱效率0前言天然氣是一種埋藏于地下的可燃性氣體，主要成分為烴類氣體，其中85% 95%為甲烷，比重輕于空氣，極易揮發(fā)，并在空氣中迅速擴散，屬可燃易爆性氣 體。煤、油、天然氣都屬于化石燃料，燃煤使用過程中會產(chǎn)生嚴重的大氣污染， 天然氣與煤碳、石油等黑色能源相比，具有轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境代價低、投資省和 建設周期短等優(yōu)勢，積極開發(fā)利用天然氣資源已成為全世界能源工業(yè)

2、的發(fā)展潮 流。但是，目前燃氣特別是天然氣的價格比較昂貴，鍋爐燃氣的使用還不如燃煤 經(jīng)濟，因此，為適應市場需求，進一步提高燃氣鍋爐效率，降低燃氣的單位能耗 等問題迫切需要解決。1燃氣鍋爐熱損失的分析要提高鍋爐熱效率，就要減少各種熱損失。對于燃氣鍋爐，由于氣體燃料燃 燒后幾乎沒有灰分，更沒有固體、液體燃料的機械不完全燃燒現(xiàn)象，即機械未完 全燃燒熱損失勺4、灰渣物理熱損失q6均為零；在鍋爐正常運行的情況下，化學 未完全燃燒熱損失q3接近于零；散熱損失q5和鍋爐的爐型及維護結構有關，對 于燃氣鍋爐，一般都是小型的快裝爐，外表面積較小，并采用了高熱阻及封閉的 外罩殼作為保溫層，q5也不大，并且隨鍋爐容量

3、的增大而減少。因此，燃氣鍋 爐的最為主要的熱損失是排煙熱損失q2。所謂的排煙熱損失是指煙氣離開末級 受熱面帶走的熱量，它主要決定于排煙溫度。降低排煙溫度可顯著地減少排煙熱 損失q2。而現(xiàn)在的燃氣蒸汽鍋爐的排煙溫度一般在200250C之間，這部分熱 量隨煙氣進入大氣后成為廢熱。降低排煙溫度可減少這部分熱量的損失，并可實 現(xiàn)對這部分熱量的部分回收。因此，降低鍋爐的排煙溫度是必要的。2降低排煙溫度的方法對于小型燃氣快裝鍋爐，降低排煙溫度，相應地各受熱面的吸熱量增加，也 就是要增加受熱面的面積或提高受熱面的換熱效率。具體實施有兩種情況：2.1通過增加鍋爐本體對流受熱面的換熱面積，降低排煙溫度對于鍋殼式

4、燃氣鍋爐，增加受熱面面積主要是增加煙管的根數(shù)、長度，這種 方法簡便易行，但過多的煙管根數(shù)會使管束內(nèi)的煙氣流速變得很小，不利于換熱， 甚至發(fā)生傳熱惡化，并且使鍋爐體積明顯增大，增加制造成本；此外油、氣爐燃 用的油、氣中含氫量大，燃燒后全部變成水汽，如不采取措施，油、氣爐尾部低 溫受熱面部分將產(chǎn)生酸腐蝕（由SO2、CO2和冷凝水共同造成），國內(nèi)已有不少 鍋爐發(fā)生過這個問題。2.2增加尾部受熱面（鍋爐節(jié)能器），降低排煙溫度在煙氣從對流管束出來進入大氣之前，加裝尾部受熱面鍋爐節(jié)能器，吸收煙 氣的部分熱量，節(jié)能器將所吸收熱量送回鍋爐，在降低排煙溫度的同時，提高了 鍋爐的熱效率。由于是單獨布置的受熱面，因

5、此不會影響到對流管束，冷凝水不 會凝結在對流管束上，從而使對流管束避免受到酸腐蝕的影響，也避免了對流管 束尾部受熱面的傳熱惡化。同時，由于單獨布置節(jié)能器，和增加鍋爐本體對流受 熱面相比，單獨布置節(jié)能器傳熱溫差大，可減少受熱面的換熱面積，降低成本。3低排煙溫度的可行性分析排煙溫度的選擇是受安全性和技術經(jīng)濟性制約的。安全性主要是指鍋爐運行 的穩(wěn)定性和使用壽命問題，較低的排煙溫度可引起對流受熱面的低溫腐蝕，而對 流受熱面的低溫腐蝕對鍋爐的安全運行構成了嚴重威脅。技術經(jīng)濟性主要是指設 計方案的技術先進性和經(jīng)濟合理性。燃氣蒸汽鍋爐排煙溫度的選擇應把二者綜合 起來加以考慮。3.1安全性分析低溫腐蝕的根本原

6、因是鍋爐燃料中含有硫分，硫在燃燒過程中反應生成 SO2,高溫下產(chǎn)物少量轉(zhuǎn)化為SO3, SO3與煙氣中的水蒸氣反應生成硫酸蒸汽， 當煙氣溫度降至其露點溫度以下時，硫酸蒸汽在鍋爐受熱面上凝結成硫酸溶液， 造成低溫腐蝕，威脅鍋爐的安全運行。對于鍋爐所用燃氣尤其是天然氣，從表1 可以看出，氣體燃料中硫的含量是極少量的，有的甚至不含有硫分，而且燃氣在 輸送到用戶之前都經(jīng)過凈化處理，因此燃氣可視為潔凈燃料，燃燒產(chǎn)物中的SO2 和SO3可以略去。所以燃氣鍋爐的低溫腐蝕得到了極大改善，并且，煙氣中基 本不含灰分，受熱面污染小，傳熱效果好，所以可以采用鍋爐節(jié)能器。3.2技術經(jīng)濟性分析目前，國內(nèi)生產(chǎn)的燃氣蒸汽鍋爐

7、的排煙溫度一般在220C左右，所以降低排 煙溫度有很大的空間?，F(xiàn)在燃氣特別是天然氣的價格還比較貴，如天然氣約為 3.8元/Nm3，因此對于燃氣鍋爐用戶來講，迫切希望減少燃氣的單位能耗，節(jié)約 運行費用。經(jīng)過對一臺2t/h蒸汽爐計算，其回收的熱量和提高熱效率情況列于表 2中。表2 2t/h鍋爐回收煙氣熱量與提高的熱效率由表2可知，如果鍋爐排煙溫度降為120C，則鍋爐效率可望在原有基礎上 提高5%。例如原來鍋爐效率為88%，采用此項節(jié)能技術后，鍋爐效率可達到93%，這就大大提高了能源利用效率。通過前面的分析可以看到，降低鍋爐的排煙溫度可明顯提高鍋爐熱效率，減 少燃料單位時間內(nèi)的消耗，節(jié)約運行費用。但

8、運行費用的節(jié)約只是一個方面，還 應綜合初投資來考慮。選擇低排煙溫度必然增加鍋爐的制造成本，所增加的這部 分初投資主要來自鍋爐節(jié)能器制造成本的增加，而鍋爐其他部件基本不變，相應 的成本也就不發(fā)生變化。這樣，經(jīng)濟性分析要考慮的就是通過增加鍋爐節(jié)能器制 造成本來減少燃氣的單位時間耗量是否能夠帶來一定的經(jīng)濟效益。經(jīng)已加裝鍋爐節(jié)能器鍋爐的運行實踐證明，降低排煙溫度可帶來可觀的經(jīng)濟 效益，并且二者呈正向關系，即經(jīng)濟效益隨著排煙溫度的降低而增大。當鍋爐運 行一定時間后，鍋爐節(jié)能器所增成本便可由節(jié)省的燃料費用予以回收，進而隨著 鍋爐運行時間的增加，經(jīng)濟效益逐漸增大。在鍋爐排煙溫度降為120C時，如果 鍋爐總運行1萬小時，則比一般排煙溫度的鍋爐節(jié)約資金2530萬元。由此可 見，燃氣蒸汽鍋爐選擇鍋爐節(jié)能器經(jīng)濟效益顯著。4結論綜上所述，可以得出以下兩個結論：4.1從技術和經(jīng)濟兩個方面