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JILIN BLUE CENTURY BOILER CO.,LTD

1吨蒸汽为什么消耗75方天然气

发表时间:2018-04-23 11:08

天然气锅炉效率与用气量关系探讨

Relationshipbetween boiler efficiency and gas consumption



摘要:燃气公司一直寻找优质的锅炉合作伙伴推荐与客户,实现多赢。选定合作厂商的最重要标准之一:锅炉设备的效率高。然而对于每个锅炉客户,因生产工艺不同,蒸汽利用情况不同,导致回水的温度和流量不同,进而锅炉给水温度不同。所以,不同客户即使采用同样效率的锅炉,每吨蒸汽需用天然气量也可能不相等。为了在向客户推荐锅炉时,可以根据客户的工艺流程,快速给出客户具体的蒸汽吨耗数值,需要一个简易工具供市场人员查阅使用。为此,本文通过理论分析,计算了锅炉在不同的给水温度、天然气热值、锅炉效率、蒸汽压力下产生1t蒸汽需要的天然气量,并以此编制了一个excel计算模板,并通过实际案例检验了该模板的正确性,为市场人员快速给出锅炉蒸汽吨耗给出实际参考。

关键词:锅炉 蒸汽吨耗 效率 用气量


1 背景:锅炉厂家耗能数据的重要性

煤价持续下跌,天然气经过多次调价整体逆势上涨,煤与天然气之间的价格差距进一步扩大,使得将“煤改气”作为工作主题的燃气公司面临更大的挑战。“使煤用户进行天然气改造后单位产品的燃料成本增加值最少”这一话题,既符合客户的利益需求,又能为燃气公司的可持续发展提供数据支撑。而降低客户的燃料成本,在气价不变更的前提下,只能通过降低用户的产品能耗来达到,因此多地燃气公司寻找并筛选一些高效能设备推荐与客户。

恰逢今年多地开展锅炉“煤改气”项目,许多锅炉厂家会提到锅炉热效率问题,但由于客户的工艺需求不同,蒸汽利用情况不同,所以无法只按照锅炉效率折算客户蒸汽吨耗。为此本文通过理论分析,计算了锅炉在不同的给水温度、天然气热值、锅炉效率、蒸汽压力下产生1t蒸汽需要的天然气量,并以此编制了一个excel计算模板。并且使用某厂商已运行案例的数据检验了模板的正确性,为燃气市场人员通过锅炉效率、客户需求更精准地计算出蒸汽吨耗提供了参考模式,也为客户对锅炉“煤改气”后的实际运行成本提供数据基础。

2 蒸汽锅炉热效率

蒸汽锅炉的热效率计算方式有如下两种:

正平衡法:


反平衡法:


从公式可以看出,正平衡法需要的数据个数少,较容易获得,因此本文以正平衡法推算燃料使用量。

燃料使用量:


可见,锅炉天然气使用量与蒸发量、蒸汽热量、给水热量、天然气低位热值、锅炉效率有关,确定这些参数,即可得到锅炉蒸汽吨耗。

3 蒸汽锅炉中水的定压加热过程

水的定压加热过程:过冷水→饱和水→湿饱和蒸汽→干饱和蒸汽→过热蒸汽[1]



A状态,水温低于饱和温度,称为过冷水;

B状态,水温达到压力P对应的饱和温度ts,称为饱和水;

C状态,水开始沸腾汽化,温度仍然为ts,这种蒸汽和水的混合物称为湿饱和蒸汽;

D状态,水全部变成蒸汽,温度仍然为ts,这时的蒸汽称为干饱和蒸汽;

E状态,蒸汽温度升高t>ts,这时的蒸汽称为过热蒸汽。

1 等压力时,不同加热状态的焓值

状态

A

B

C

D

E

与水温有关

查表获得

与B、D的焓值,以及水蒸汽的比例有关

查表获得

与蒸汽温度有关

锅炉中水的加热过程是定压过程,在满负荷工作时,通过精准自动控制,可近似认为锅炉出口的蒸汽恰好处于D状态。

因此,1t的水从进水加热到饱和蒸汽需要的热量为A→D状态的热量差:

QA→D=HD-Q0℃→A

4 蒸汽锅炉吨耗计算

暂选取蒸汽锅炉常用压力10bar、给水温度50进行计算。

查表,相应的值见表2

2 10bar时的焓值

压力/bar

饱和温度tS/

D状态焓hD/kJ/kg

10

180.0

2778


锅炉给水温度为tA

计算的参考数据如下:


当燃气热值8300Kcal/m3=8300×4.18KJ/m3,锅炉效率93%时,计算10bar压力下天然气的体积数见表3

3 10bar时的天然气体积数计算

压力/bar

HD/MJ

Q0℃→A/MJ

QA→D/MJ

锅炉蒸汽吨耗/m3

10

2778

209

2569

79.6


4 锅炉蒸汽吨耗的计算模板建立

4.1 模板建立

根据锅炉蒸汽吨耗计算方式,编制计算模板,模板的流程如图2,具体的成型模板图如图3所示。





4.2 模板检验

从某客户处获得XX厂商的实际运行数据见表4,红色标注数据为计算需要的输入数据。据厂家称,XX锅炉运行效率为93%,在锅炉运行效率框内输入93%,计算结果为:锅炉蒸汽吨耗77.6m3,实际的及计算结果见图4,与表4的实际蒸汽吨耗数据78m3(蓝色数据)相差0.5%,证明所编制模板正确,具有实际参考意义。

4 试算结果

5 结论

对于同一客户,锅炉效率越高,蒸汽吨耗越低。然而不同客户,因工艺需求、蒸汽利用及凝水回收情况均不相同,蒸汽吨耗数值具有独特性,因此,建立一个锅炉效率与用气量的计算模板非常重要,为燃气公司市场人员快速向客户提供运行数据提供实际参考。

参考文献

[1]朱明善.工程热力学[M].清华大学出版社.1995.




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