燃氣鍋爐煙塵測試計算中出力影響系數K的必要性及燃氣鍋爐出力負荷的計算方法

黃假 蔡小艷 季俊彪

青島譜尼測試有限公司 山東青島 266000

《鍋爐煙塵測試方法》（GB 5468-91）[1]規定，煙塵測試時，鍋爐須在設計出力70%以上進行，并按鍋爐運行三年內及以上兩種情況，將不同出力下實測的煙塵排放濃度乘以表1中所列出力影響系數K，作為該鍋爐額定出力情況下的煙塵排放濃度。現行《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）[2]中顆粒物按照《鍋爐煙塵測試方法》（GB 5468-91）進行[1]。

表1 鍋爐負荷與出力影響系數K

現在的采樣工作中遇到的燃氣鍋爐居多，廢氣中煙塵量極小，燃氣鍋爐是否需要測試煙塵項目，即使測試此項計算時是否考慮鍋爐出力負荷；二、鍋爐出力負荷的實際計算方法較多：蒸汽流量表法、量水箱法、水表法、折算煙氣流量法，還有針對燃煤的燃煤量控制法等。方法中要么操作不便，要么不適合燃氣鍋爐。本文主要討論這兩點

1 鍋爐出力負荷及出力影響系數K在燃氣鍋爐煙塵測試中的意義

1.1 燃氣鍋爐煙塵的產生

燃氣鍋爐煙氣煙塵由煙和塵組成。煙是燃料燃燒時其揮發分在缺氧時熱分解生成的極難燃燒的炭黑微粒。塵產生量極少。所以燃氣鍋爐廢氣排放沒有除塵設施。但在天然氣燃燒不充分時會產生炭黑，煙氣黑度小于1時，玻璃纖維濾筒可以撲捉到這些炭黑，且增重量明顯。燃氣鍋爐煙塵項目的測試是有必要的。

1.2 鍋爐運行負荷及出力影響系數K對煙塵濃度的影響

煙塵濃度是伴隨著負荷率的上升而增加，負荷率為60%時，煙塵濃度為額定負荷的30%，負荷率為80%時，煙塵濃度為額定負荷的65%，超負荷時，煙塵排放濃度急劇上升。這也表明測試煙塵濃度時須同時測定負荷率，再從表1中獲得出力影響系數K，從而得到真實的鍋爐煙塵排放濃度[3]。

2 燃氣鍋爐出力負荷計算

2.1 方法概述

電廠大型鍋爐配有蒸汽流量表，通過流量表可直接得出鍋爐蒸發量，計算出出力負荷。對未配有蒸汽流量表或非蒸汽鍋爐不適用；噸位較小的鍋爐可以用量水箱法，通過測量水箱水位的變化計算。本方法操作相對較為復雜，且不能在采樣前確定其負荷是否大于70%；水表法也同樣操作滯后。

本文討論一種針對燃氣鍋爐方便快捷的操作方法：燃氣量控制法。即在采樣進行前，通過溝通確定待測鍋爐的額定鍋爐容量（單位MW或t/h）和實際燃氣量（單位m3/h），換算后得知該待測鍋爐負荷是否大于70%。燃氣鍋爐進氣管路大都裝有流量計，可直接讀取用氣量，方便快捷。

2.2 換算過程

蒸汽鍋爐用蒸發量表示容量，單位是t/h。熱水鍋爐用熱功率表示容量，單位是MW。國際上對各種鍋爐的容量通行用熱功率MW表示。蒸汽鍋爐的容量要換算成MW。蒸汽鍋爐在蒸發量相同、額定壓力不同、溫度不同時，所提供的蒸汽焓值不同。為方便統計，一律按1t/h等于0.7MW進行換算。遇到蒸汽鍋爐時，單位先換算成MW再進行下一步換算為燃氣量，單位是m3/h。

本方法涉及單位換算關系如下：

1MW=1000kW

1kW=3.6×106J=3.6MJ

1t/h=0.7MW

燃氣的熱值分為高位熱值和低位熱值：

高位熱值是指每標準立方米甲烷完全燃燒后煙氣冷卻至原始溫度，而其中的水蒸氣以凝結水狀態排出時所放出的熱量QH=890943kJ/kmol，其熱值為39.8MJ/Nm3。低位熱值是指每標準立方米甲烷完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，煙氣中的水蒸氣仍為蒸氣狀態時所放出的熱量Q L=802932kJ/kmol，其熱值為35.9MJ/Nm3。燃氣的高位熱值在數值上大于其低位熱值，差值為水蒸氣的氣化潛熱。在工業與民用燃氣設備中，燃氣中的水通常是以氣體狀態排出，因此，實際應用中常用燃氣低位熱值進行計算[4]。

對于熱水鍋爐的額定燃氣量

式中

V--鍋爐額定天然氣用量，m3/h

P--鍋爐額定容量，MW

對于蒸汽鍋爐的額定燃氣量

式中

V--鍋爐額定天然氣用量，m3/h

S--鍋爐額定容量，t/h

2.3 出力負荷的計算

根據上述兩個公式，在結合燃氣流量表上的實際燃氣用量就可以計算出該鍋爐的出力負荷。

3 結語

為了測試數據的科學性要求，必須準確掌握鍋爐的出力負荷。這種計算方法在大多數測試環境下能輕松進行計算，需要注意的是，在調查結束后進行現場測試時，需要測試人員現場對天然氣流量計進行復核，以免受鍋爐管理人員意志左右（為了達標謊報用氣量）