淺談運行中的工業(yè)鍋爐簡單效能測試方法

呂曉航

摘要：本文介紹了工業(yè)鍋爐效能測試常用的運行效率測試方法，并基于一臺6t工業(yè)鍋爐進行了應(yīng)用實例分析，試驗結(jié)果表明正平衡實驗法用于測試熱效小于80%的工業(yè)鍋爐，簡單易行，準(zhǔn)確地反映鍋爐的效能狀態(tài)，該測試結(jié)果為鍋爐能效監(jiān)管部門提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)鍋爐；效能測試；正平衡熱效率；運行熱效率

引言

隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，對能源的需求量也在不斷上升，尤其是煤炭能源，消耗量更是不容忽視。據(jù)不完全統(tǒng)計，在我國，每年煤炭的消耗總量約為26億t，而工業(yè)鍋爐的耗煤量就占了約六分之一。而我國環(huán)境保護要求的標(biāo)準(zhǔn)正在不斷提升，如果煤炭的消耗量及污染物排放量持續(xù)增多，則會對我國環(huán)境造成很大影響。因此，國家也相繼制定了節(jié)能減排的目標(biāo)，開展工業(yè)鍋爐的能效測試和節(jié)能監(jiān)管工作勢在必行。這些措施對工業(yè)鍋爐的效能測試方法的研究十分重要。

1測試方法

工業(yè)鍋爐在實際運行過程中，由于受不同因素的影響，往往導(dǎo)致鍋爐的運行效率過低，而且，大多數(shù)用戶對鍋爐的運行狀況并不了解，直接導(dǎo)致了能源的大量浪費。如果想要改變這種浪費的情況，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，則要對工業(yè)鍋爐進行簡單的效能測試，掌握運行中的鍋爐的效能狀態(tài)。如果還想分析鍋爐的各種熱損失情況，則需要對在用鍋爐進行詳細的效能測試，然后根據(jù)測試所得的數(shù)據(jù)，制定相應(yīng)的改進措施，以提高鍋爐的總熱效率

由于各種鍋爐的結(jié)構(gòu)形式不同，導(dǎo)致其燃燒情況和燃燒效果也有所差異，一般情況下，常見的工業(yè)鍋爐的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種：鍋殼鍋爐、水管鍋爐、熱水鍋爐、鑄鐵鍋爐。燃燒方式大概有以下幾種：層狀燃燒、懸浮燃燒、流化床燃燒、氣化燃燒等。影響鍋爐熱效率的因素主要為：司爐工技能、燃料種類、燃料發(fā)熱量、鍋爐燃燒方式、保溫情況、散熱損失、水質(zhì)情況、輸出熱蒸汽參數(shù)等。

所謂鍋爐的熱效率就是指鍋爐產(chǎn)出熱量與單位時間內(nèi)所消耗燃料的輸入熱量的百分比。換言之，鍋爐的熱效率就是指爐內(nèi)熱量被有效利用的程度，有效利用的程度大，熱效率就大，有效利用的程度小，熱效率就小。

要想對工業(yè)鍋爐在運行狀態(tài)的熱效率進行測試，首先要進行熱平衡測試試驗。這里所說的熱平衡是指在鍋爐運行時，輸入鍋爐的熱量與輸出鍋爐的熱量之間的平衡。其中，輸入鍋爐的熱量主要來源于燃料燃燒放熱，而輸出鍋爐的熱量既包括熱量被有效利用的一部分，也包括熱量損失的一部分。

鍋爐熱平衡試驗方法主要分為兩種，既政平衡試驗法和反平衡實驗法，兩種試驗方法的操作難易程度不同。其中，工業(yè)鍋爐正平衡試驗方法操作簡單，用于熱效率較低的工業(yè)鍋爐（小于80%）時比較準(zhǔn)確。反平衡法相對來說比較復(fù)雜，但通過各項熱平衡的測定和分析，可以找出提高鍋爐經(jīng)濟性的途徑。這種實驗方法比較適用于大容量且高效率的現(xiàn)代化電站鍋爐。因這時燃料耗量測量不準(zhǔn)，而且蒸發(fā)量的測量誤差也較大。

測試過程中不能隨意選取燃燒的時間段，要選取穩(wěn)定的單位時間段，對消耗燃燒的凈質(zhì)量、、給水溫度和壓力、輸出蒸汽或者熱水的溫度和壓力、煙氣成分等進行精確測量。采用多次測量取平均值的方法，消除測量誤差。

1.1工業(yè)燃煤鍋爐正平衡熱效率測試法

工業(yè)鍋爐正平衡效率的計算方法，主要是指鍋爐在單位時間輸出的熱量與所消耗的燃料輸入熱量的百分比。其中，輸出熱量是指輸出蒸汽熱量與對應(yīng)溫度下蒸汽焓值的乘積，加上排污排出的鍋爐水所具有的熱量，減去輸入鍋爐給水焓值，輸入熱量指所消耗燃料量與燃料熱值的乘積。用正平衡法計算熱效時，要對給水溫度、壓力、輸出蒸汽或熱水的流量、參數(shù)、燃煤量以及燃燒熱值做出準(zhǔn)確測量，以免引起不必要的計算誤差。

在工業(yè)鍋爐正平衡熱效率測試方法的計算公式η=Q/Qr中，Q為爐內(nèi)單位時間內(nèi)輸出的熱量，單位為KJ；Qr為爐內(nèi)單位時間內(nèi)輸入的熱量，單位為KJ。 （1）

在Qr=B×Qnet.ar式中，B為鍋爐單位時間燃燒消耗量，單位Kg/h；Qnet.ar為煤的收到基低位發(fā)熱量，單位KJ/Kg。 （2）

1.2鍋爐反平衡熱量測試法

鍋爐的反平衡熱量測試計算方法相對復(fù)雜一些，所涉及的所有數(shù)值都要經(jīng)過實測，輸入熱量包括燃料總熱值、燃料物理熱、空氣焓、給水焓等，輸出熱量主要有排煙損失、機械不完全燃燒損失、化學(xué)不完全燃燒損失、散熱損失、其他損失等。反平衡試驗法熱效率計算公式為：η=1-（q2+q3+q4+q5+q6），式中q2為煙氣離開鍋爐帶走的熱量占輸入鍋爐燃料熱量的百分?jǐn)?shù)，q3為煙氣中隨煙氣排走未燃燒的氣體可燃物燃燒后能繼續(xù)放出的熱量占輸入鍋爐燃燒熱量的百分?jǐn)?shù)，q4為不完全燃燒固體顆粒完全燃燒排出的熱量占輸入鍋爐燃燒熱量的百分?jǐn)?shù)，q5為由保溫及表面積、鍋爐結(jié)構(gòu)等因素決定鍋爐散失熱量占輸入鍋爐燃燒熱量的百分?jǐn)?shù)，q6為其他熱損失占鍋爐燃料熱量的百分?jǐn)?shù)。 （5）

2應(yīng)用分析

本文研究簡單的測試方法，因此采取正平衡實驗法。（1）對在用工業(yè)鍋爐進行的主要參數(shù)的簡單測試，用于快速斷定鍋爐實際運行狀態(tài)熱效率；

（2）正式測試時間：層燃鍋爐、室燃鍋爐、流化床鍋爐、手燒爐排、下飼爐排等固體燃料的鍋爐不能少于1h，而且在測試時間內(nèi)，至少要包含一個完整的燃料添加和出渣周期，此外，液體燃料和氣體燃料鍋爐應(yīng)不少于0.5h；

（3） 如果給水處于非連續(xù)穩(wěn)定的情況，就要選擇燃燒和給水量都相對比較穩(wěn)定的時間段實施測量，而且要多測量幾次，然后在這幾次中取平均值。這種做法的目的是防止哪次測量出現(xiàn)誤差，進而影響后續(xù)的計算準(zhǔn)確性。

（4） 燃煤鍋爐的效率還受煤質(zhì)的影響，煤的含水量越大，對燃煤鍋爐的效率影響越大。因為煤中水分氣化會吸收大量的熱，而這部分熱最終會以氣體的形式排出鍋爐，從而一定程度上影響了燃煤的效率。

（5） 對于鍋爐的出力的測定，可以根據(jù)用戶的實際情況采用流量計測量。

（6） 燃煤的計量需要采用化學(xué)分析的方法測算熱值。

（7） 穩(wěn)定熱工況：正式測試應(yīng)當(dāng)在鍋爐燃燒調(diào)整測試工況1h后，鍋爐處于熱工況穩(wěn)定時開始進行，鍋爐熱工況穩(wěn)定系指鍋爐主要熱力參數(shù)在不大于5%的范圍內(nèi)波動，并且平均值已不隨時間變化而變化。

（8） 如需進一步分析鍋爐熱損失情況，需進行鍋爐詳細效能測試。

3應(yīng)用實例

某單位有一臺蒸發(fā)量為6t/h單鍋筒縱置式鏈條蒸汽鍋爐，經(jīng)過效能測試得到鍋爐單位時間耗煤量為0.9t/h，其他測試數(shù)據(jù)為表1所示。并對燃料取樣，在實驗室進行化學(xué)分析，得所燃燒煤的收到基低位發(fā)熱量Qnet.ar=20900KJ/Kg。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)并查標(biāo)準(zhǔn)焓值表： 飽和蒸汽焓值為2778.7KJ/Kg；給水焓值為85.80KJ/Kg。將數(shù)據(jù)帶入式（2）計算輸入熱量：Qr=B×Qnet.ar= 900×20900=18810000KJ。將數(shù)據(jù)帶入式（3）計算輸出熱量：Q=D（iq-igs）+DPS（ips-igs）=5047.50×（2778.7-85.8）+20×（772-85.8）=13606136.75/18810000=72.33%

結(jié)語

以上所介紹的簡單的工業(yè)鍋爐效能測試方法，能夠快速判斷鍋爐的運行效率，符合國家的能效標(biāo)準(zhǔn)，并且有效的減少了煤炭能源的消耗以及污染的排放量，同時也有利于改善地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，充分體現(xiàn)了企業(yè)對社會的責(zé)任。

參考文獻：

[1] 邱恒俊，淺議鍋爐和網(wǎng)管及用熱設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)能降耗[J].中國特種設(shè)備安全，2010，（4）：66-69.

[2] 車得福，莊正寧，李軍，王棟，等，鍋爐（第二版）[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2008.

[3] TSG G003-2010.工程鍋爐能效測試與評價規(guī)則[S].