燃气锅炉的节能降耗改造方案

燃气锅炉的节能降耗改造方案
作者：戚祥平季剑
来源：《名城绘》2019年第05期
摘要：燃气锅炉在我国生产生活中占有着十分重要的位置，但是由于传入时间较晚。

相关工作人员缺乏一定的经验，导致燃气锅炉在一定程度上存在着燃气效率低的情况，致使生产生活成本高。

因此，本文将集合目前燃气锅炉中存在的一定问题，提出相应的建议，为增加其燃烧效率，向有关人员提供借鉴和参考。

关键词：燃气锅炉；节能降耗；改造
秉承着“可持续发展”战略的原则，近年来，我国的经济飞速发展的同时，也节省了大量的自然资源，为未来的经济持续发展夯实了良好的基础。

因此，在燃气锅炉方面，我们需要进行不断地研究和改进，在减少运行成本的情况下，尽可能的节约自然资源，采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染的燃气锅炉将是锅炉产品发展的必然趋势。

一、燃气锅炉所面临的问题
（一）散热损失
散热损失是指锅炉围护结构和锅炉机组范围内的气、水管道以及烟风道等，受外部大气对流冷却和向外热辐射所散失的热量。

它与周围大气的温度（露天布置时的室外温度、室内布置时的室内温度）、风速、围护结构的保温情况以及散热表面积的大小、形状等有关，同时还与锅炉的额定容量和运行负荷的大小有关。

燃气锅炉在燃烧过程中，散热损失是燃烧效率低的主要原因之一[1]。

一般根据经验数据和近似计算的办法确定，一般情况下，燃气锅炉在工作工程中不可避免发生散热损失0.5%-1.7%。

相比较于其他燃烧设备，1.7%的散热损失较大，如，在中小型燃气锅炉中，散热系统能够有效将锅炉内部的空气升高，相应的配套设备和管道也具有一定的提高热量的功能。

（二）燃料燃烧
通常而言，燃气锅炉使用的天然气作为原料，燃烧率在99.5%左右。

然而，还有近0.5%的天然气无法进行充分燃烧，这就致使燃气锅炉的热损率升高，导致燃烧不充分的问题更加严重。

另一方面，使用天然气作为原料的燃烧现象和其他燃料存在着一定的差别，天然气的燃烧无法直接用肉眼观看到相应的燃烧反应。

因此，在出现热损率升高的情况下，工作人员在第一时间内是无法进行发现和判断的。

衡量燃气锅炉是否充分燃烧的排放指标主要是：锅炉排放的烟气中的氮氧化物（NOX）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）等成分含量，这就要求空气风量和天然气气量要有一个适宜的配比。

燃烧充分产生二氧化碳，燃烧不充分产生一氧化碳。

由于，天然气在炉膛内停留时间短，为确保燃料烧透燃烬，应设计配置较大的炉膛面积，
从而，加大燃烧反应面积，强化与空气混合效果，采用合适的较小的过量空气系数，达到充分燃烧的目的。

目前，如何保证充分燃烧，可采用在保证完全燃烧前提下的低空气系数燃烧技术；充分利用排烟余热预热燃烧用空气和燃料的技术；实现低空气系数燃烧的方法有手动调节、用比例调节型烧嘴控制、在烧嘴前的燃料和空气管路上分别装有流量检测和调节装置、空气预热的空气系数控制系统等。

（三）排污热损失
锅炉排污是锅炉运行中不可缺少的重要环节，锅炉排污是保证水质达到标准要求和防止结垢的重要手段，采用正确的方法科学而合理地控制排污，对于节约能源、延长锅炉使用寿命和避免发生锅炉事故都起着至关重要的作用。

燃气锅炉需要进行一定量的排污措施。

在进行排污措施中，热损率的控制是目前工作人员需要注意的另外一种问题[2]。

目前，大部分燃气锅炉中都没有配备相应的排污余热回收装置，致使余热就会通过锅炉本身损失，高达5%的热损率，使天然气的损耗增量达到了2%左右。

因此，工作人员需要对锅炉进行合理改造，降低热损率的同时，还要对余热进行合理利用，才能夠节约成本，提高效率。

锅炉的排污量一般为锅炉水容量的3%-10%，由于锅炉排污要损失一些热量和水量。

据测算，排污率每增加1%，会使燃料消耗量增加0.3%-1%左右，所以在保证锅炉水、汽质量的前提下要尽量减少锅炉排污率。

锅炉排污水温度一般在60-95℃，可以将排污热量回收到给水或软化水中，提高水温40-60℃，既达到节能目的，又提高锅炉炉膛温度，有利于天然气燃料的充分燃烧，能够提高锅炉热效率。

（四）排烟热损失
在燃气锅炉工作的工程中，排烟是十分重要的步骤之一，排烟中所损失的热量也是燃气锅炉热损率高的原因之一。

在燃气锅炉中最主要的损失是排烟损失，它决定于排烟温度和排烟量。

对于一定的燃料，排烟量决定于过剩空气系数的大小，而过剩空气系数又是和燃烧状况直接有关的。

根据调查显示，排烟管道每增加18℃，锅炉的工作效率就会降低1%。

此外，排烟量的大小和锅炉的热损失成正比。

因此，为了降低排烟热损失，可以采用冷凝技术，在燃气锅炉尾部排烟口连接余热回收装置-节能器或冷凝器，工作原理就是通过一定的装置将锅炉燃烧后排放的高温烟气（一般在160-250℃左右）中的能量进行回收，经回收后的排烟温度只有
50-60℃左右。

也就是利用高效的烟气冷凝余热回收装置来吸收锅炉尾部排烟中的显热和水蒸汽凝结所释放的潜热，以达到提高锅炉热效率的目的。

这样热效率大概提高了10%左右，降低了热损率，自然就节约了大约10%的燃气，同时在能量回收过程中，还能够降低有害气体的排放，减少环境污染。

二、燃气锅炉节能方式
（一）设置燃烧器
作为燃烧锅炉热效率低的主要原因之一，排烟热损失主要由排烟量和过量空气系数的高低决定。

根据相关的研究显示，过量空气系数和排烟量成正比，空气过量系数越高，排烟量就越大，致使锅炉的工作效率就会不断降低。

因此，工作人员需要设置燃烧器，辅助天然气在锅炉内进行充分燃烧，保证过量空气系数维持在一个标准水平。

衡量燃烧器的节能指标有两个：一是完全燃烧的程度；二是达到完全燃烧所需的最小过剩空气量。

节能燃烧器类型选择有3种：一是预混型（先混合后燃烧），燃气预混技术，就是使燃气与氧气按一定比例充分混合后燃烧，能够节能20%以上；二是预混型加后混型，能够节能25%以上；三是预混预处理加后混型，能够节能30%以上。

工业燃烧器要想达到完全燃烧，在理论的空气条件下是不可能实现的。

在实际工况下，燃烧器都是采用在自然状态下空气助燃的形式，采用合适的最小过剩空气量，使得炉膛内火焰的温度达到最高，增加炉内的辐射传热量，从而提高热效率，降低了能源损耗。

降低燃烧器附属设备的电耗也能起到一定的节能作用。

燃烧器对环境的污染主要是噪声和燃烧产物中有害物质对空气的污染，噪声污染已通过采取隔声箱和风道等措施得到了有效控制；燃烧产物中有害物质对空气的污染应采用低氧化氮燃烧器和对排放物进行处理的双重办法才能解决环保的大问题。

所以选择节能型燃烧器的原则是环保节能，如何环保？应该选择低氮、低碳、低噪的燃烧器；如何节能？应该选择低氧、低耗、高效的燃烧器。

（二）锅水加热系统
在燃烧锅炉中设置相应的锅水加热系统，通过水蒸气冷凝释放热量，锅水加热系统加热成水，再冷凝释放热量的循环过程，实现热能的再利用，提高燃烧锅炉的热效率。

如图（一）所示，在原有的基础上，需要设置相应的并联烟道、阀门、半冷凝不锈钢转换器、补水泵、保温水箱。

通过设置锅水加热系统，软水池的水能够不断通过补水泵进行补充，在换热器中进行冷凝和汽化的反复循环，储存进行热水箱中。

这样就能够覆盖锅炉工作的全部过程，保证热量的持续和稳定。

目前，蒸汽冷凝水回收是个比较忽视的环节，推广冷凝水回收技术，需要对给水系统进行改造。

将蒸汽冷凝水余热回收利用于锅炉给水，可以经济效益和社会效益双丰收，一是能源再利用，节约天然气效果明显，可以提高锅炉给水温度30-50℃；二是大大节约锅炉软水用量，既节约用水又节约用盐，冷凝水回收量可以达到锅炉补给水量的40%-80%；三是蒸汽冷凝水含盐量较低，可以减少锅炉排污量，提高了锅炉热效率。

（三）余热回收装置
余热回收装置也是提高燃气锅炉燃烧效率之一的重要手段。

余热回收装置的运行需要和电气控制系统进行结合。

当锅炉进行工作时，将软水池中的水进行加热通过循环泵保存在热水箱中，这一过程不断循环的同时，根据燃气锅炉燃烧的程度，对补水泵的频率进行合理的控制。

当锅炉需要补充水时，直接从热水箱中进行补水，这样就节约了燃气锅炉加热水所单独消耗的热量。

根据WNS10-2.5-Y.Q锅壳式燃气蒸汽锅炉调查显示，加装余热回收装置前后，燃气锅炉的各项数据对比，如图（二）所示。

可以看到，加装余热回收装置燃气锅炉的各项数据都有了非常明显的降低，回收率达到了36.87%，大大降低了燃料的消耗。

因此，大力推广余热回收装置有着广阔的市场需求，在燃气锅炉中尽可能的加装此装置，以达到我国环保节能、可持续发展的标准和原则。

三、结束语
随着我国燃气锅炉使用量的不断增加，节能减排改造需要从多角度入手。

在理解目前燃气锅炉存在问题的同时，还需要不断进行深入的技术创新研究和探索。

将燃气锅炉的各个环节都进行分析、学习和改进，进一步降低燃料使用量和热损率。

此外，随着经济水平和科技技术的蓬勃发展，未来燃气锅炉一定会做到自动化和智能化，安全、环保、节能、高效的锅炉发展理念也必将在不远的将来能够实现。

参考文献：
[1]罗鹏.燃气锅炉的节能降耗改造方案[J].現代制造技术与装备，2017（4）：130-131.
（作者单位：扬州正宇锅炉有限公司）。