燃气型真空热水锅炉热效率研究

燃气型真空热水锅炉热效率研究

刘增宏

南宁市建筑设计院 南宁 530022

摘要：燃气型真空热水锅炉具有热效率高、节能环保的优点,因而具有广泛的市场前景。本论文通过对真空热水锅炉的实验测定,用正平衡法及反平衡法计算出已有工程的真空热水锅炉热效率达90％以上,节能效果显著。

关键词：燃气真空热水锅炉；正平衡法；反平衡法；热效率

Study on Thermal Efficiency of Gas-fired Vacuum Hot water Boiler

LIU Zeng-hong

(1. NANNING INSTITUTE OF ARCHITECTURE DESIGN, Nanning 530022,China)

Abstract: Gas-fired vacuum hot water boiler has the advantages of high thermal efficiency, energy saving and environmental protection.Therefore, it has a broad market prospect.In this paper, through the experimental determination of the vacuum hot water boiler,It is calculated that the thermal efficiency of the vacuum hot water boiler in existing projects is over 90% by using the positive balance method and the reverse balance method.The energy saving effect is remarkable.

Key words: Gas-fired vacuum hot water boiler;Is balance method;Counter balance method;thermal efficiency

1 引言

燃气型真空热水锅炉比燃煤锅炉热效率高,是利用水在低压下低温沸腾产生蒸汽,通过汽水凝结换热方式将热量输出的原理,机组内部是密闭的真空腔,燃烧使热媒水在真空腔中沸腾汽化产生负压水蒸汽,蒸汽在换热器管外凝结,将管内冷水加热升温并通至用户,水蒸汽凝结后形成水滴流回热媒水重新被加热汽化,完成整个循环^[1]。

燃气型真空热水锅炉在燃烧方式上采用中心回燃式燃烧方式,在锅炉烟管内加设了折流板,使烟气在锅炉内部的换热时间增长,换热效果更好,降低了排烟温度及排烟热损失,保证了锅炉的效率。另外,真空锅炉出厂之前都进行了保温处理,有效的降低了锅炉的散热损失,通过这样的特殊处理,使对燃气锅炉效率影响最大的两项热损失大大降低,确保了真空锅炉的高效运转,本文根据锅炉热效率的测试原理,用正反平衡法计算出真空热水锅炉热效率。这对开发研制节能环保型锅炉具有很重要的意义。

2 燃气真空热水锅炉热效率试验

锅炉热效率是指锅炉输出的有效热量占消耗燃气所具有的热量的百分数。燃气真空热水锅炉热工试验的主要目的是为了测得锅炉出力和热效率,在进行热效率试验时,必定要测锅炉的出力,以下为对已有工程的真空热水锅炉热效率试验的内容和测试结果^[2]。

2.1试验仪器和测试参数

实验所用仪器和得到的测试参数如下：

实验仪器：铂电阻温度计、玻璃棒温度计、超声波流量计、电子秒表

表1 测试参数

2.2锅炉热效率的测试方法

2.2.1正平衡法

锅炉热效率的测试方法有二种：第一种方法是直接测量锅炉输入热量和输出热量,称为正平衡法,亦称直接测量法。锅炉热效率就等于锅炉有效输出热量百分数,正平衡法测热效率直接明了,计算也较简单,但是,在实际测试工作中,有时不具备测量燃气流量的条件,尤其对于大型锅炉,直接测量得到的锅炉输入热量和输出热量误差值较大,并且正平衡法试验只能了解锅炉的蒸发量大小和热效率的高低,不能得出各项热损失,所以,正平衡法适用于小型锅炉及热效率比较低的工业锅炉中。

热

(1)

C——水的比热 (kJ/kg·℃)

2.2.2反平衡法^[3]

第二种方法是测量锅炉各项热损失,称为反平衡法,亦称间接测量法或热损失法。反平衡法是通过测定和计算锅炉各项热损失,从而得出锅炉热效率的试验方法,该方法可以对锅炉进行全面的分析,找出影响热效率的各种因素,提出提高热效率的措施建议等^[4]。

反平衡法测定锅炉热效率的计算公式为：

(2)

——锅炉热效率(％)

——排烟热损失(％)

——气体不完全燃烧热损失(％)

——机械不完全燃烧热损失(％)

——散热损失(％)

(1)排烟热损失是由于锅炉排烟带走了一部分热量造成的热损失,其大小与烟气量、排烟与基准温度、烟气中水蒸汽的显热有关。

排烟热损失的计算式为：

——在排烟过剩空气系数及排烟温度下,相应于1kg燃料油或1m³燃气的排烟焓,kJ/kg或kJ/m³；

——排烟的过剩空气系数；

——在送入锅炉的空气温度下,1kg燃料油或1m³燃气所需要的理论空气的焓,kJ/kg或kJ/m³。

(2)气体不完全燃烧热损失是由于烟气中含有可燃气体CO造成的热损失,主要受燃料性质、过量空气系数、炉内温度和空气动力状况等因素影响,可取 =0.5％。

(3)机械未完全燃烧热损失主要是由于锅炉烟气带走的飞灰和炉底放出的炉渣中含有未参加燃烧的碳所造成的,取决于燃料性质和运行人员的操作水平,对于气体燃料,机械不完全燃烧热损失 =0。

(4)散热损失是锅炉范围内炉墙、管道向四周环境散失的热量占总输入热量的百分率,散热损失的计算式为：

(4)

――锅炉的散热面积(m²)

――燃料消耗量(m³/h)

――燃气应用基低位发热量(kJ/m³)

3 燃气真空热水锅炉热效率计算

通过对已有工程真空热水锅炉的实际测试,并根据正、反平衡法对已有工程的真空热水锅炉热效率进行计算,热效率计算结果如表2、表3所示：

表2 正平衡法计算锅炉热效率

注：C=4.1868kJ/kg·℃

表3 反平衡法计算锅炉热效率

由表2和表3可以看出,正平衡法测得锅炉的热效率为90.9%,反平衡法计算锅炉的热效率为92.3%,两者相差1.4%,两者的差值在5％以内即为满足要求。

由上述计算结果可知,采用燃气真空热水锅炉技术,锅炉在真空状态下运行,沸点低,换热性能好,锅炉本身的三回程湿背式设计,有效的提高辐射和对流换热面积,从而有效的提高了锅炉的热效率。

4 结论

通过对燃气真空热水锅炉热效率的测定可知,该锅炉燃烧充分,热效率高,运行热效率可达到91％～94％以上,很大地提高了燃料的利用率。小型燃气真空热水锅炉在部分负荷运行时可采用控制占空比的方式,调节燃气的供给,以适应负荷变化的需要。因此,燃气真空热水锅炉节能效果良好,同时由于热交换器采用不锈钢材质,高温下无腐蚀不结垢,寿命长,且体积小安装简易,因此在实际工程中如酒店、医院、学校、商场、住宅用于供暖及生活热水等,都有广泛的应用。

参考文献

[1]张红岩,赵明海,真空锅炉一种新型的热水锅炉,工业锅炉,1999(3):52-54.

[1]苏凤奇.水流式燃气热量计的热湿平衡及实验方法研究[D].天津大学,2004.

[3]何天荣,真空锅炉安全及其改进应用,锅炉压力容器安全技术,2003(4):5-7.

[4]刘林华,炉膛传热计算方法的发展状况[J],动力工程,2000,2(1):523-538.

作者简介：

刘增宏(1964--),男,汉族,广西省陆川人,高级工程师,天津大学,专业：供暖通风与空调工程专业。