新时期热电联产燃气余热锅炉热效率研究

【摘 要】社会经济的快速发展带来的是环境破坏以及能量过度消耗，近几年来，节能以及环保逐步受到广大人们的重视，热电联产燃气余热锅炉效率的提高对于节能环保同样有着重要的作用。新时期新背景下，加强对于热电联产燃气余热锅炉热效率的研究有着重要的现实意义。本文旨在研究热电联产燃气余热锅炉热效率问题，针对出现的问题提出相应的解决策略，为我国在热电联产燃气余热锅炉热效率提高方面提供可行性思路。

【关键词】热电联产；燃气余热；锅炉热效率；分析研究

近几年来，节能减排工作逐步推进，热电联产燃气余热锅炉能耗和环保问题日益引起重视。燃气余热锅炉热效率是评价其能耗性能的重要指标，余热锅炉排放氮氧化物是评价烟气排放合格的重要指标。尽管我国在热电联产燃气余热锅炉热效率提高方面积累了丰富的经验，但是在实际的热效率提高实践过程中，很多问题仍然存在。为此，研究热电联产燃气余热锅炉热效率问题意义重大。本文主要研究热电联产燃气余热锅炉热效率，为我国在热电联产燃气余热锅炉热效率提高方面提供借鉴。

1 余热锅炉热效率的测试方案

1.1 测试工况

本文中，作者所选用的是某新能源有限公司生产的两台热电联产燃气余热锅炉为例，选取了主要的十个工况点，针对热电联产燃气余热锅炉分别进行测试，然后根据测试得出DCS采集数据以及现场测试数据分析，进而比较锅炉在相应的工况下，它们的烟气排放以及热效率排放效果，进而探索出新的热电联产燃气余热锅炉运行方式，从而为我国在热电联产燃气余热锅炉效率提高以及节能减排方面的进一步提升提供指导。

下面就详细介绍某新能源有限公司热电联产燃气余热锅炉：这两台热电联产燃气余热锅炉分别编号为1号以及3号，类型都是Q495/479—66.8（10）一3.82（O.6）/445（170），这两台的热电联产燃气余热锅炉设计热效率为85.22%，而它们的低压蒸汽量设计值为10t/h，设计排烟度为105摄氏度，给水量设计值为145t/h。这两台热电联产燃气余热锅炉内部装置主要有一体化除氧器、过热器、凝水加热器、热水锅炉以及中压二级省煤器等设备。两台热电联产燃气余热锅炉所需要的余热资源主要是由两台燃机进行相应供给。所实验的余热锅炉在10种工况下运行状况如表1所示：

1.2 测点布置以及条件

通过分析研究，可以看出燃气余热锅炉灰渣物理热损失等于零，固体未完全燃烧热损失以及气体未完全燃烧热损失等也是近乎等于零。以此我们可以得到本文所研究的反平衡热效率主要是分析锅炉排烟热效率以及锅炉表面热效率的损失。我国《GB 10863—1989烟道式余热锅炉热工试验方法》和《GBl0184—1988电站锅炉性能试验规程》对于热电联产燃气余热锅炉热效率有着严格的规定，

需要测取烟气流速、烟气动静压以及锅炉尾部烟气温度等相应的指标之后，根据这些数据以及指标计算出累次数据的平均值。在取得热电联产燃气余热锅炉热效率数据之前，需要保证锅炉持续高效运行，保证每个工况的检测时间保持在1h以内，同时每5分钟便检测一遍数据。

1.3 测定结果

通过对这两台编号分别为1号和3号的热电联产燃气余热锅炉进行测验，得出测定结果，可以见下表2和3：

2 热锅炉热效率和排放分析

2.1 1号炉热效率和排放分析

1号炉热效率和排放可以从蒸汽、排水量以及其他检测数据的从基础上进行分析。1号炉热效率和排放数据如下表4所示：

通过以上热电联产燃气余热锅炉各项监测数据中我们可以看出，1号预热锅炉在工况1到工况3下进行正常运行，但是他们的运行效率则不同，工况1运行效率为78.17%，工况2运行效率78.56%，工况3运行效率为78.86%，它们都要低于设计值85.22%。造成这种现象的原因在于热水炉干烧导致烟气中余热利用不充足。相比于工况1、工况2和工况3，锅炉在工况5和6的情况下运行热效率则比较高，主要是由于工况5和6锅炉内部热负荷较低，而且内部受热面积较大，有足够的面积来吸收燃机输送来的热量。另外，工况7和9的余热锅炉，其给水量以及低压蒸汽量分别为8.93t/h和8.09t/h，同样也低于设计值10t/h，两个工况的系统运行效率分比为80.02%以及80.16%，主要原因在于燃机注水降低了燃机烟气出口温度。

2.2 3号炉热效率和排放分析

3号炉各工况点蒸汽、排水量以及热效率检测数据如下图表5所示：

从图中我们可以看出，工况1、2、3这三种锅炉其排烟温度要高于设计值，这就使得热水锅炉干烧造成烟气中的余热利用不充分，使得工况1、2、3这三种锅炉的系统运行效率要低于锅炉的实际设计要求。

在工况5和工况6下，锅炉内部热负荷较低，并且锅炉内部有足够的受热面来吸收燃机输送来的热量，因此锅炉的热效率较高。其中在工况5下运行的效率为84.48%，接近设计值85.22%；工况6下运行效率86.04%，高于锅炉设计值。在工况5和工况6下，低压蒸汽量分别为3.42 t/h和3.59 t/h，都低于设计值10 t/h的一半，热水锅炉的流量分别为41.89 t/h和48.85 t/h，低于设计值10 t/h的一半，其中工况6的热水炉给水流量大于工况5，运行效率比工况5高，因此可以认为增加给水量可以提高热效率，如果把热水锅炉的给水量提高到设计值的一半，那么锅炉效率会有进一步提高。

另外，余热锅炉在工况8以及工况10的情况下进行正常运行，其给水量分别为67.50t/h和64.06t/h，低于实际设计值，而它们的低压蒸汽量分别为7.88t/h和8.17t/h，也是低于设计值。工况8以及工况10余热锅炉系统运行效率分别为80.80%以及81.35%，同样也是没有达到85.22%。在燃机注水运行工况7和工况8下，余热锅炉的氮氧化物排放的质量浓度为28.13 mg/m3，远低于国标对燃气机组氮氧化物排放规定的80 mg/m3。但是燃机在不注水燃烧的各种工况（1，2，3，4，5，6，9和10）下运行，氮氧化物排放浓度为200～300 mg/m3，远高于排放标准。这说明燃机注水燃烧，可以大大减少燃气机组的氮氧化物排放。

3 总结

综上所述，在余热锅炉负荷较大时，应投运余热锅炉内置的热水锅炉，并使热水锅炉的负荷尽可能达到额定负荷，同时使得中压蒸发器和低压蒸发器尽可能达到额定负荷，充分吸收余热，以提高燃气余热锅炉的运行效率。虽然燃机注水降低了燃机烟气的排烟温度，进而余热锅炉入口烟温降低，使得余热锅炉效率稍微降低，但燃机注水可大大降低燃气机组氮氧化物的排放。深入研究当前我国热电联产燃气余热锅炉热效率提高阻碍因素，探讨热电联产燃气余热锅炉热效率提高技术，是今后我国在热电联产燃气余热锅炉热效率提高方面的重要课题。

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