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摘要：近年来，我国节能减排力度逐渐加大，以及为实现“30碳达峰60碳中和”的宏伟目标，天然气作为比传统燃煤更清洁的能源被越来越多的投入使用。与传统的燃煤锅炉相比，天然气锅炉在节能和环境保护方面具有明显优势。随着天然气行业的发展，燃气锅炉的研究和应用对节能减排具有重要意义。
关键词：燃气锅炉；热效率；影响因素
前言
天然气作为燃气锅炉运行的基本燃料，与传统燃煤相比其使用成本较高。提高燃气锅炉热效率，降低燃气消耗量，从而降低燃气锅炉使用成本是急需解决的问题。因此，分析燃气锅炉热效率的影响因素，找出提高锅炉热效率的方法，对节能减排具有重要意义。
一、燃气锅炉热效率的影响因素研究
1.燃烧的实际情况
影响燃气锅炉热效率的主要因素是锅炉出口烟气的氧含量。如果氧气含量过高，过量空气系数较大，说明过量多余的冷空气被加热，造成能源的浪费。氧含量过高，炉内温度受到影响，会持续下降，直接影响燃烧所需的高温环境。在这种情况下，风扇负荷会增加，从而对锅炉效率产生负面影响。氧含量过低，过量空气系数较小，说明燃烧不充分，依旧会对锅炉热效率产生负面影响。
2.排烟热损失
一般来说，进入锅炉的天然气不可能完全燃烧放出全部热量，燃气燃烧放出的热量也不会全部有效的被吸收利用。有部分热量会被损失掉。
在各种热损失中，锅炉排烟热损失占比较大，排烟热损失主要与锅炉排烟温度有关。排烟温度越高，排烟热损失越大。有资料显示，燃气锅炉的排烟温度每增加10-15℃，锅炉热效率将降低1%左右。燃气含水量也对排烟热损失产生影响，排烟热损失中包括烟气的显热及水蒸气的潜热，烟气中的水蒸气带走大量汽化潜热，锅炉排烟热损失增大，热效率降低。
3.锅炉保温情况
锅炉运行时，燃气锅炉的热效率也受到锅炉炉体、汽水管道、烟道等外表面温度的影响。如锅炉本体及各部件未做保温或保温性能较差，锅炉炉体及相关管道等表面温度比环境温度高，会源源不断向环境散热，造成大量散热损失。此部分热损失主要取决于锅炉外表面积、外表面温度、环境温度等，虽不可避免，但是可以通过加强保温来降低散热损失。
二、对锅炉热效率的全面分析
所谓锅炉热效率，具体指的是单位时间内锅炉有效利用热量占锅炉输入热量的百分比。提高锅炉热效率的总体方法是提高热量的有效利用，从而减少热量损失的程度。燃气锅炉的热平衡公式如下：
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Qr-锅炉输入热量，kJ/m3
Q1-锅炉有效利用热量，kJ/m3
Q2-锅炉排烟热损失，kJ/m3
Q3-气体不完全燃烧损失，kJ/m3
Q4-固体不完全燃烧损失，kJ/m3
Q5-锅炉散热损失，kJ/m3
在公式中，Q2是排烟热损失、Q3是气体不完全燃烧损失、Q4是固体不完全燃烧热损失量、Q5是锅炉散热损失。根据上述公式，可以确定影响热效率的因素，并采取措施加以解决。但是，在燃气锅炉中，固体燃烧不完全不会造成热量损失，因此Q4等于0。燃烧后的实际灰量相对较低，灰的物理热损失可忽略不计且未计算。因此，影响燃气锅炉热效率的主要因素是排烟热损失、气体燃烧不完全热损失和散热损失。
三、提高燃气锅炉热效率的具体方式
1．传热热阻的有效降低
首先，降低烟气的热阻可以降低烟气温度。排烟温度指的是燃气锅炉受热面出口废气的平均温度。但是，影响废气温度上升的主要因素是加热区的灰和锅炉入口温度。炉膛水冷管束、省煤器及过热管等传热设备外部积灰，会使得传热阻力增大，排烟温度增加。空气预热器排气压力差不得超过1.4，炉内负压可以有效控制，通过提高锅炉负压可以降低烟气温度。其次，汽水侧的热阻降低。锅炉软化水水质如果较差，容易形成水垢，影响加热表面的传热性能，燃烧产生的热量不能在第一时间转移到锅炉的水中。加强日常维护管理，保证锅炉软化水的质量，及时清理烟气侧积灰，可以避免锅炉受热面积结垢问题，有效降低传热热阻，使锅炉运行更加安全、经济。
2.燃烧情况
定期找燃烧器厂家对燃烧器进行调试，根据实际情况科学分配燃气空气比，使过量空气系数控制在合理的范围内，使锅炉燃烧状态达到最佳，以便于减少锅炉废气的热量损失。
3.各项热效率损失的合理降低
（1）降低排烟的热损失
排烟热损失的主要因素是排烟温度。如排烟温度过高，可在锅炉烟道尾部加装余热回收装置，降低排烟温度，提高燃气锅炉热效率。由于天然气的主要可燃成分为C和H，H燃烧后会产生大量水蒸气，这些水蒸气吸收了大量热量，并随着烟气一起排放到大气中，造成热量的浪费。大部分燃气锅炉烟气中水蒸气处于过热状态，因此，可以对锅炉的排烟与水系统稍加改造，采用烟气冷凝热回收的方式，将水蒸气凝结成水吸收大量热量，在回收水蒸气的汽化潜热的同时，降低了排烟温度，使锅炉热效率有效提高。目前，大量投入使用的冷凝锅炉，热效率可达107%。
（2）降低气体燃烧不完全的热损失
气体不完全燃烧损失造成的热量损失可以通过空气分配或空气和气体的有效混合来减少。在燃烧过程中，应确保正压锅炉不超过1.15，负压锅炉不超过1.25。作为燃气锅炉的用户，应充分考虑燃料的特性和性质，适当调整真空燃烧比，确保锅炉输出的过量空气系数控制在1.05至1.20之间。
（3）降低散热损失
锅炉散热损失与许多因素密切相关，如保温情况、空气流通速度、环境温度和炉体散热面积等。因此，需要加强锅炉房的日常管理，定期巡检，对锅炉本体、汽水管道等部位进行保温处理，对保温脱落或者破损部位进行及时修补，以提高热效率并最大限度地减少热量损失。
结束语
简而言之，锅炉的热效率与运行成本直接相关，是评估和判断锅炉运行效率的关键指标。为了有效提高燃气锅炉的运行效率，必须准确查明影响燃气锅炉燃烧的因素，并采取有效措施加以纠正，以进一步加强燃气锅炉的经济和安全运行。只有这样才能更好地落实可持续发展的概念，并全面提高有活力企业的竞争力。
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