锅炉机组热力计算标准方法
刘庆+王志平+何军+刘启
摘 要：为了降低锅炉的排烟温度，通常在锅炉尾部布置受热面。对于小型锅炉由于无法做到连续给水，通常采用常压节能器。当锅炉出力较大时，给水方式为变频控制连续给水，一般将尾部受热面布置为承压省煤器与空预器组合。
关键词：常压节能器；承压省煤器；平衡温度；排烟温度；热力计算
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.068
为了降低锅炉的排烟温度，通常在锅炉尾部布置受热面，有承压省煤器、常压节能器，或者两者组合，有时也采用承压省煤器和空气预热器组合等。
对于小型锅炉（如锅炉额定出力≤4t/h），如果采用电机变频连续进水，在低负荷时较低的频率，水泵扬程很低无法进水（并且长时间低频率运行普通电机无法得到有效冷却，容易烧毁电机，建议频率不宜长时间低于25Hz）；而加大频率则进水量大于蒸发量，无法做到连续给水。因此小型锅炉只能采用位式间断给水方式。当水泵停止运行时，承压省煤器得不到有效冷却，此时排烟温度较高（虽然热力计算理论上排烟温度较低，但实际运行时排烟温度会时高时低，能效指标不能达标，我公司在对一锅炉进行定型能效测试时曾出现此现象）。此时，宜将承压省煤器改为常压节能器（有铸铁型和光管型两种），增加一台循环水泵，不间断运行，使水在给水箱与常压节能器之间循环，给水箱内的水会逐渐升温，一定时间后将达到平衡温度（时间的长短取夺于给水箱的水容量），而常压节能器的进水温度则为该平衡温度，而非进入给水箱的水的温度（一般为常温20℃）。若热力计算时将常压节能器的进水温度错误地设为常温，则实际运行时排烟温度将大于计算值，导致锅炉热效率低于设计值。常压节能器的出水温度则与循环水泵的流量有关，选取循环水泵时流量一般要大于锅炉给水泵的流量。流量越大，常压节能器的出水温度越低，从而影响排烟温度。
当锅炉本体排烟温度大于约260℃时，若尾部受热面只布置常压节能器，则上述平衡温度将可能大于70℃，锅炉给水泵有可能产生汽蚀无法进水，除非将给水箱高位设置。此时尾部受热面宜布置为承压省煤器与常压节能器两者组合，大于260℃的高温烟气经承压省煤器降温后，再进入常压节能器，可将给水箱的平衡温度降至70℃以下。
小型燃气锅炉（特别是二回程锅炉），本体排烟温度高，若尾部受热面只布置常压节能器，给水箱的平衡温度较高，导致排烟温度高，无法做到冷凝或半冷凝排放。因此小型燃气锅炉尾部宜布置为常压节能器与空气预热器组合。
当进入给水箱的水温较高时（如有冷凝水回收），则不能布置常压节能器，而应布置空气预热器。
位式间断给水流程图如图1。
当锅炉出力较大时（锅炉额定出力>4t/h），按TSG G0001-2012《锅炉安全技术监察规程》的规定，锅炉应当装设自动给水调节装置。自动给水调节装置有电动调节阀和变频控制两种，从节能和使用寿命比较宜采用变频控制连续进水。当锅炉进水温度为常温水时，尾部受热面宜为承压省煤器。而当锅炉额定出力≥10t/h时，按照GB/T1576-2008《工业锅炉水质》的要求给水应除氧，通常配备热力除氧器，此时锅炉的给水温度为105℃（除氧水箱高位布置），如果单纯用承压省煤器作为尾部受热面，由于水温较高，烟气与水之间的温压较小，则须布置很大的受熱面才能将排烟温度降低（并且排烟温度一定高于105℃），因此一般将尾部受热面布置为承压省煤器与空气预热器组合。
由于空气预热器的传热系数一般比常压节能器低，在达到同样排烟温度的前提下降低尾部受热面钢耗，可将常压节能器代替空气预热器（同样此时的必要条件是进入给水箱的水的温度为常温）。进入给水箱的水在循环泵的作用下在给水箱和常压节能器之间循环被加热。加热后的水再进入热力除氧器除氧，然后经给水泵、承压省煤器进入锅炉。充分利用烟气与低温水之间的大温压，减少受热面。当然，还可在常压节能器后再布置空气预热器，进一步减低烟温，提高锅炉热效率。
连续给水流程图如图2。
参考文献：
[1]林宗虎，张永照主编.锅炉手册[K].机械工业出版社，1989.
[2]工业锅炉设计计算方法 编委会.工业锅炉设计计算方法[M].中国标准出版社，2005.
[3]李之光等著.工业锅炉现代设计与开发[M].中国标准出版社， 2003.
作者简介：刘庆（1969-），男，湖南株洲人，工程师，研究方向：热能与动力。
