关于热效率的说明.docx

关于锅炉热效率分析报告
关于卧式锅炉与克雷登锅炉热效率说明

1 引言
关于锅炉热效率，应由有检测资质的第三方来进行检测，出具最终的检测报告。也就是通常国内锅炉厂家出厂时做的《锅炉热工测试报告》。对于锅炉热工测试报告，国家有明文规定，需按照《GBT 10180-2003 工业锅炉热工性能试验规程》。

1.1详细阅读《GBT 10180-2003 工业锅炉热工性能试验规程》，我们摘要几点专业名词术语的定义来分析什么叫做锅炉的热效率。
标准3.9规定：锅炉热效率
同一时间内锅炉有效利用热量与输入热量的百分比。
标准3.6规定：输入热量
随每千克或每标准立方米燃料输入锅炉的总热量，包括燃料的收到基低位发热量和显热，以及用外来热源加热燃料或空气时所带来的热量。

我们可以看到，国家标准对锅炉热效率的定义：
有效利用热量/输入热量
也就是说，锅炉的热效率既为燃料的有效利用率。

1.2锅炉热效率的计算方法
按标准3.10和3.11我们可以知道，锅炉热效率有正平衡测量法和反平衡测量法两种。最终的锅炉热效率应该是正、反平衡测量出来的热效率的平均值。
按GB10.1规定的输入热量计算公式

注：式中Qnet,v,ar是煤的低位发热量，对燃油、燃气时应以相应的油、气低位热值带入。

按GB10.1.2饱和蒸汽锅炉正平衡效率计算公式：

该公式的含义就是燃料有效利用热量除以输入热量，既燃料的有效利用率。
按GB10.2反平衡计算公式：

该公式含义就是把燃烧完全燃烧产生的热量看成为100，用100减去锅炉本身损失各类热量（排烟损失、排污损失、对流辐射损失等）就是锅炉本身的热效率。

1.3我们看标准对相关专业术语的定义就可以知道，锅炉热效率最大也就是100%。
另从能量守恒定律我们也能得出，想要得到多少能量，就要失去多少能量。
因次，锅炉本身热效率如何做到超过100%呢？除非是偏离了热效率的定义，偷换了热效率的概念。

从理论上讲，锅炉排放烟气的热量、对流辐射的热量、排污的热量都是来源与燃料的燃烧释放的热量。

1.4排烟温度的说明
我们先了解下卧式锅炉和克雷登锅炉的结构和换热方式。
传统卧式锅炉一般为三回程或四回程结构形式，管子里走的是火（烟气），管子外包围了大量的水，通过管子烟气的热量和水进行换热，其换热产出蒸汽的方式是自然循环。
下图为卧式锅炉结构示意图。

自然循环的卧式锅炉烟气在尾部发热面换热时始终会高于某压力下面的饱和蒸汽温度，例如蒸汽锅炉运行压力为1.0MPa，那么卧式锅炉单机排烟温度始终会高于184℃，否则就没有热量传输了。实际运行时，尾部发热面的排烟温度往往都要求在200℃以上。这是卧式锅炉的结构特点造成的。

真空锅炉原理图
真空锅炉与卧式锅炉在结构上类似，其尾部发热面排烟温度都高于克雷登锅炉排烟温度。只不过真空锅炉只有热水炉，尾部排烟温度大于150℃，而克雷登热水炉排烟温度随负荷变化维持在90～140℃。

克雷登锅炉为立式直流强制循环锅炉。克雷登锅炉为蚊香盘管式结构，其盘管里走的是水，外围包围着大量的火（烟气），通过盘管烟气和水换热，产出蒸汽的方式为强制循环。
其结构示意图如下：
克雷登采用的换热方式为逆流换热，底部出蒸汽盘管位于高温炉膛处，而尾部受热面是位于锅炉进水处。因此，克雷登锅炉可以做到很低的排烟温度。同时又不给锅炉结构带来安全隐患。

所以，克雷登锅炉尾部排烟温度可以做到95～170℃，而卧式锅炉单机排烟温度往往都是高于200℃的。

我们假设锅炉排污量、对流辐射散热都是一样的，那么卧式锅炉单机排烟温度肯定是高于克雷登锅炉的，因此我们可以得出以下结论：

单机运行平均热效率卧式锅炉肯定是低于克雷登锅炉的。

卧式锅炉想要进一步降低排烟温度，只能是在烟囱部分增加体外二级节能器（也就是烟气回收装置）。而体外节能器（烟气回收装置）对于成熟的锅炉供货商来说都不是新生设备，都有其成熟的配套设备。

克雷登配套的烟气回收装置能够进一步的降低烟气的排烟温度，使得最终的排烟温度达到50～60℃。

而卧式锅炉配套体外节能器也同样可以使得排烟温度低于90℃。
1.5锅炉排污量说明
按标准定义，当无冷凝水回收时，补水量相当于新蒸汽量的100%，而锅炉的排污水量亦应补给到锅炉中去，锅炉中的TDS的含量必须通过排污来降低。
我们以10T锅炉为例：

卧式锅炉
补给水中TDS含量(1µS=0,7ppm)：350µS/cm（245ppm）
卧式锅炉炉水允许的固形物最高浓度为TDS≤4286µS/cm（3000ppm）
自然循环过量水量：0%
新蒸汽量：100%
蒸汽产量：10,000kg/h

排污量计算公式：

S=889.23kg/h

克雷登锅炉
补给水中TDS含量(1µS=0,7ppm)：350µS/cm（245ppm）
克雷登锅炉炉水允许的固形物最高浓度为TDS≤12,143µS/cm（8500ppm）
强制循环过量水量：20%
过量水浓缩值：5.0
故排污水中总溶解固形物浓度TDS为：42,500µS（8500x5）
新蒸汽量：100%
蒸汽产量：10,000kg/h

排污量计算公式：

S=83kg/h

我们可以得出，在同吨位锅炉下，克雷登的排污量约为卧式锅炉的9%。

1.6对流辐射散热说明

下图为上海仁济医院锅炉房图片。图中为1台4T/h的克雷登立式锅炉以及1台2T/h某品牌卧式锅炉，我们可以很明显的看出，克雷登锅炉的占地面积远小于卧式锅炉，锅炉体积也是远小于卧式锅炉。
体积越大，对流辐射散热越大。

1.7热效率说明结论

锅炉的热效率如果按照反平衡的计算公式去验证，那么就是

而式中q1～5主要构成为锅炉排烟损失、锅炉排污损失、锅炉对流辐射损失，我们在1.4、1.5、1.6针对此项进行对比分析可以得出，卧式锅炉的热损失远大于克雷登锅炉。

因此，我们可以得出以下的理论结论：

单机运行平均热效率卧式锅炉肯定是低于克雷登锅炉的。