一臺燃煤氣鍋爐效率測試分析

王沖

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院無錫分院，江蘇 無錫 214000）

高爐煤氣(BFG)是高爐煉鐵過程中的一種副產品，產量很大，是冶金企業重要的二次能源。轉爐煤氣(LDG)是轉爐煉鋼過程中，鐵水中的碳在高溫下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合氣體。近年來鋼廠為節能降耗，紛紛將原先因富余而放散的BFG和LDG送鍋爐與煤摻燒，也有直接燃燒BFG+LDG的鍋爐。我單位日前測試了一臺燃燒高爐煤氣+轉爐煤氣的中壓鍋爐，并對鍋爐熱損失各項進行了分析。

1 測試概況

該鍋爐為某鋼鐵廠新裝XG-90/3.82-Q鍋爐，見圖1，額定出力90t/h，額定壓力3.82MPa，額定出口溫度450℃，尾部帶省煤器及空氣預熱器，無煤氣加熱器，見圖1。設計燃料收到基低位發熱量3465.21kJ/N·m3，鍋爐2014年1月制造。本次測試采用熱損失法，測試時間不少于2h。

圖1 鍋爐簡圖

本次鍋爐能效測試依據為GB/T 10184-2015《電站鍋爐性能試驗規程》，試驗前，應具備如下條件。

（1）所有參與試驗的儀表儀器應在檢定或校準有效期內。

（2）確定已具有足夠的、符合試驗規定的燃料。

（3）整個機組無明顯泄漏，主、輔機能正常運轉并滿足試驗要求。

（4）所有受熱面在開始試驗前均保持正常運行時的清潔度。

（5）鍋爐機組與其他非試驗系統完成隔離。鍋爐試驗前，機組應連續正常運行3天以上。

根據協議規定，試驗過程中，鍋爐蒸發量及蒸汽參數的最大允許波動范圍適當放寬，鍋爐蒸發量波動的最大允許波動不超過±5%，蒸汽壓力波動的最大允許波動不超過0.15MPa，蒸汽溫度最大允許波動范圍不超過15℃。若測試過程中，數據波動超出最大允許波動范圍，該工況作廢。試驗負責人及測試人員應當由測試經驗的專業人員擔任。測試過程中測試人員不宜變動，如必須更替時，試驗結束時的測試人員必須是試驗開始時的測試人員。

2 基礎計算

原始數據見表1。

表1 鍋爐測試原始數據

經過計算，煤氣低位發熱值：

氣體燃燒的理論干空氣量：

理論干煙氣量：

實際干煙氣體積：根據碳元素的平衡追蹤得到下式：

排煙處過量空氣系數：根據GB/T10184-2015中的規定，過量空氣系數：

但上式是假定燃料中氮含量很少，并且理論干空氣量與理論干煙氣量很接近時，即煙氣中氮含量接近79%，簡化得到。然而對于高爐煤氣，此公式并不適用。由于高爐煤氣中氮含量很高，用上式計算必將帶來較大的誤差，因此過量空氣系數按照下式計算：

3 效率計算

采用熱損失法效率計算如下。

鍋爐效率：

排煙溫度下干煙氣定壓比熱容：

干煙氣帶走的熱量：

煙氣中水蒸汽體積：

煙氣中水蒸汽帶走的熱量：

氣體未完全燃燒帶走熱量：

氣體未完全燃燒熱損失：

根據GB/T 10184-2015《電站鍋爐性能試驗規程》7.4.4鍋爐散熱損失的規定，全部被測區域表面平均溫度符合以下規定時，可取用鍋爐設計的散熱損失值：環境溫度低于27℃時，保溫結構的外表面溫度小于或等于50℃。環境溫度及保溫結構的外表面溫度均符合要求，所以按照設計值，。

由此，鍋爐效率為：

由于進風溫度與給水溫度都與設計值非常接近，根據測試協議的規定，本次測試未進行設計（保證）條件下的效率修正。

4 測試建議

本次鍋爐測試效率達到了設計規定值，在測試過程中，出現過給水溫度低于100℃的現象，應提高運行水平，確保除氧水箱溫度以保證除氧效果。煤氣濕度峰值較大，建議在鍋爐尾部煙道空預器后加裝煤氣預熱器，入煤氣進行干燥并提高鍋爐效率。尾部煙氣中含氧量較高，導致過量空氣系數偏大，建議對燃燒器進行調整，適當降低煙氣中的氧含量。