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锅炉热效率的计算方法

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:由1.1知,反平衡法燃油气锅炉热效率计算公式为:1.2.1排烟热损失q2燃油气锅炉热损失中排烟热损失q2所占比例最大,它与排烟处烟气成分、排烟温度、空气(环境)温度、燃料种类等有关。空气温度每降低5℃,锅炉热效率减少约0.17%。

锅炉热效率的计算方法

由1.1知,反平衡法燃油气锅炉热效率计算公式为:

1.2.1 排烟热损失q2

燃油气锅炉热损失中排烟热损失q2所占比例最大,它与排烟处烟气成分、排烟温度、空气(环境)温度、燃料种类等有关。

陕西省内大多使用长庆天然气,其成分见表1。

表1 长庆天然气成分

(1)烟气成分对q2的影响。

烟气成分主要影响过量空气系数α。大量实际测试中,α主要集中在1.1~1.4之间,因此研究了1.0~1.4范围内η与α的关系,如图1所示。

图1 tlk=50℃,不同tpy下,α对热效率η的影响

由图1可以看出,在排烟温度和空气温度相同的情况下,α增加,q2增大,η减小,且η与α成线性关系。同时,α变化0.5,η变化(0.002tpy-0.0855)%,α对η的影响与排烟温度有关,且影响较大,不能忽略。

(2)排烟温度对q2的影响。

按照GB/T 10180—2003《工业锅炉热工性能试验规程》和TSG G002—2010《锅炉节能技术监督管理规程》,在α和tlk一定的条件下,研究了tpy在110~250℃时对q2的影响,如图2所示。

图2α=1.05,不同tlk下,tpy对热效率η的影响

由图2可以看出,在空气温度tlk和过量空气系数α相同的情况下,随着排烟温度tpy的增加,热损失q2增加,锅炉热效率η减小,且呈现线性减小的趋势。但在不同排烟温度下,锅炉热效率减小值不仅与排烟温度有关,还与过量空气系数α有关,排烟温度每增加10℃,通过计算获得锅炉热效率的减小值为(0.045+0.4α)%。

(3)空气温度tlk对q2的影响。

结合GB/T 10180—2003和陕西省的地理位置,在α和tpy一定的条件下,研究了tlk在0~50℃区间时对q2的影响,如图3所示。

图3α=1.2,不同tpy下,tlk对热效率η的影响

由图3可以看出,在排烟温度tpy和过量空气系数α相同的情况下,随着空气温度tlk的增加,排烟热损失q2减小,锅炉热效率η增加,且呈现线性增加。空气温度每降低5℃,锅炉热效率减少约0.17%。

1.2.2 气体未完全燃烧热损失q3(www.xing528.com)

气体未完全燃烧热损失主要与烟气成分和燃料种类有关。在燃料种类一定的情况下,q3主要与烟气成分有关。在燃油气锅炉中,气体不完全燃烧热损失很小,一般取0.5[4]

1.2.3 散热损失q5

散热损失在锅炉热损失中所占的比例也较大。由GB/T 10180—2003附录D知q5与锅炉额定出力的关系,见表2。

而TSG G0003—2010《工业锅炉能效测试与评价规则》中,q5分为以下四种情况取值:

(1)锅炉实际运行出力不低于额定出力75%时,按表2取值。

(2)锅炉实际运行出力低于额定出力75%时,按式(2)进行修正。

表2 锅炉额定出力下散热损失q5

(3)锅炉实际运行出力低于额定出力30%时,q5=3.333q5ed

(4)锅炉实际运行出力无法计算时,q5=1.538q5ed

锅炉实际运行中,一般不是满负荷运行,通过大量的测试结果验证,GB/T 10180—2003中q5的取值比TSG G0003—2010中的误差大、精确度低,因此本研究采用后者分情况取值的方法。

1.2.4 锅炉热效率η

通过计算,拟合获得D≤4 t/h燃油气锅炉热效率公式为:

TSG G0003—2010中散热损失主要与锅炉的容量及锅炉额定出力与实际出力的比值有关。根据表2可得出锅炉容量与散热损失的关系,在式(3)基础上,结合表2获得的容量与散热损失的关系进行修正,即可获得不同容量下的热效率公式。

1.2.5 结果对比

选用八组分别采用文献[1]全面测试方法和文献[2]快速测试的实测数据及拟合公式(3)计算数据进行结果比对,比对结果如图4所示。图中,▲计算时原始数据采用文献[1]全面测试方法获得,●计算时原始数据采用文献[2]快速测试方法获得。

由图4可以看出,拟合公式(3)的计算值和参考文献[2]快速测试的结果相比误差小,平均误差为0.50%;与参考文献[1]GB/T 10180—2003相比测试的结果误差大,平均误差为1.25%。文献[1]中测试参数多,耗时量大。文献[2]中测试参数仅有4个,但此测试方法中没有研究不同燃油气成分对热效率的影响;而本研究获得的拟合公式,燃气成分虽确定,但仅适用于陕西省范围内燃油气锅炉快速测试热效率的计算。

图4 八个测点实测值与公式(3)计算值对比

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