鍋爐運(yùn)行工況熱效率測(cè)試影響因素分析

李嘉強(qiáng)

（廣東省梅州市特種設(shè)備檢驗(yàn)所，廣東 梅州 514000）

我國能源供需正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，人均能耗低而單位產(chǎn)值能耗高，燃煤工業(yè)鍋爐高能耗、高污染導(dǎo)致大氣污染日益嚴(yán)重，這對(duì)鍋爐熱效率測(cè)試提出了新的要求。正平衡法和反平衡法是測(cè)試鍋爐運(yùn)行工況熱效率的常用方法，但測(cè)試過程容易受一些因素影響，包括給水箱容積、煤熱值的采集、除氧器的變化等，若測(cè)試中疏忽了這些情況，可能導(dǎo)致測(cè)試活動(dòng)無法為鍋爐運(yùn)行工況熱效率提供客觀準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，影響鍋爐經(jīng)濟(jì)效益。因此設(shè)備人員有必要加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行工況熱效率影響因素的分析工作，最大限度避免熱效率睇而導(dǎo)致的資源浪費(fèi)。

1 對(duì)鍋爐熱效率測(cè)試影響因素的評(píng)析

1.1 鍋爐熱效率計(jì)算公式與構(gòu)成因素

下面先從鍋爐熱效率的定義與公式引出影響鍋爐熱效率計(jì)算結(jié)果的因素。

鍋爐的有效利用熱量與輸入熱量之比稱為鍋爐的熱效率。測(cè)試方法有兩種，即正平衡法和反平衡法。

（1）正平衡法

正平衡法是直接測(cè)定鍋爐有效利用熱Q1與送入鍋爐的熱量Qr按下式計(jì)算熱效率的方法，即

式（1）中：η—鍋爐熱效率，%；

Q1與Qr—分別為鍋爐的有效利用熱量與輸入鍋爐的熱量，kJ/h；

D—鍋爐蒸發(fā)量，kg/h；

izq與igs—分別為蒸汽熱焓與給水熱焓，kJ/h；

B—燃料消耗量，kg/h；

Qydw—燃料應(yīng)用基低位發(fā)熱量，kJ/kg；

（次要項(xiàng)目的符號(hào)注釋略）。

從式（1）中可看出，鍋爐正平衡法的熱效率計(jì)算跟很多因素有關(guān)，本文中只重點(diǎn)對(duì)容易出現(xiàn)測(cè)試、計(jì)算疏忽偏差的主要大項(xiàng)鍋爐蒸發(fā)量D、蒸汽焓值izq與燃料消耗量B、燃料（應(yīng)用基低位）發(fā)熱量Qydw的相關(guān)影響因素進(jìn)行分析論述。

（2）反平衡法

反平衡法是通過測(cè)定鍋爐各項(xiàng)熱損失然后按下式計(jì)算熱效率的方法，即

式（2）中，q2、q3、q4、q5、q6 分別為鍋爐排煙熱損失、氣體不完全燃燒熱損失、固體不完全燃燒熱損失、散熱損失及灰渣物理熱損失。本文中重點(diǎn)對(duì)容易出現(xiàn)測(cè)試計(jì)算偏差的固體不完全燃燒熱損失（進(jìn)行排渣量與渣樣含碳量測(cè)試）及排煙熱損失進(jìn)行表述。

1.2 鍋爐正平衡法熱效率測(cè)試的影響因素及測(cè)試過程中需注意的事項(xiàng)分析

鍋爐的正平衡法熱效率測(cè)試的組成部分中，鍋爐的蒸發(fā)量D主要通過鍋爐對(duì)水量進(jìn)行測(cè)定，因此，給水箱容積的測(cè)量、鍋爐的汽水壓力、溫度參數(shù)變化情況、除氧器和鍋筒水位的測(cè)量等都會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響，此外，給煤量的測(cè)量方式會(huì)受到燃料消耗量B的參數(shù)的影響，溫度、蒸汽壓力等參數(shù)的變化情況會(huì)對(duì)蒸汽焓值的計(jì)算產(chǎn)生影響等，由上述多個(gè)因素中可知，對(duì)鍋爐的正平衡法熱效率進(jìn)行測(cè)試的過程中，如果對(duì)某些參數(shù)出現(xiàn)問題，都可能會(huì)使測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，從而會(huì)導(dǎo)致鍋爐的熱效率無法得到比較客觀的反映，下面主要列舉幾個(gè)對(duì)鍋爐的熱效率的測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響的因素進(jìn)行相關(guān)分析。

（1）鍋筒水位

對(duì)鍋爐的熱效率進(jìn)行測(cè)試的過程中，鍋爐中的水位通常會(huì)出現(xiàn)變化，此時(shí)就會(huì)對(duì)鍋爐的的產(chǎn)汽量和水容積的計(jì)算情況產(chǎn)生比較明顯的影響，如倘若鍋筒長為8000mm，直徑為1500mm，而鍋筒的水位只發(fā)生20mm左右的變化，鍋筒的儲(chǔ)水量變化量約0.2噸，此時(shí)鍋爐的產(chǎn)氣量和給水量都不會(huì)受到太大影響，甚至可以忽視。因此，只要及時(shí)采取有效措施對(duì)給水情況進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使鍋爐水位保持在較穩(wěn)定狀態(tài)，那么即可根據(jù)水位差對(duì)汽容量和水容量的變化情況進(jìn)行有效計(jì)算，從而就可對(duì)產(chǎn)汽量進(jìn)行正確修正。

（2）水箱水容積

水箱中水容積的變化情況與測(cè)量，都會(huì)對(duì)水位變化量的測(cè)量和水箱的截面積的測(cè)量與計(jì)算產(chǎn)生一定影響，現(xiàn)主要分析的是水箱內(nèi)拉撐管的相關(guān)影響因素。鍋爐中所用的給水箱的容積通常較大，圓柱體或長方體的水箱，如果在其箱內(nèi)設(shè)置拉撐管，即可對(duì)水箱受力情況進(jìn)行有效保證，但是和圓柱體的水箱相比，長方體水箱中的拉撐管的分布情況較密集。這些拉城管會(huì)占據(jù)一定的水空間，對(duì)鍋爐的熱效率進(jìn)行測(cè)試的過程中，水箱中的水位發(fā)生變化時(shí)，通常都需經(jīng)過拉撐管所在的位置，因此，可根據(jù)拉撐管排水量對(duì)水箱中水容積的具體變化情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，這樣對(duì)給水的實(shí)際體積進(jìn)行計(jì)算后，可再對(duì)水溫度所對(duì)應(yīng)的密度進(jìn)行實(shí)測(cè)，從而對(duì)水的質(zhì)量進(jìn)行有效測(cè)量與計(jì)算。

（3）給煤量

在測(cè)試的過程中，應(yīng)使用稱對(duì)鍋爐的給煤量進(jìn)行稱量，以使其更準(zhǔn)確。對(duì)鍋爐進(jìn)行給煤時(shí)，提出都是在爐前使用煤斗進(jìn)行輸送，因此，測(cè)試中應(yīng)使給煤斗的煤位始終保持一致，這樣才能在一定上保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。對(duì)煤斗煤位的位置進(jìn)行判定時(shí)，可根據(jù)煤斗結(jié)構(gòu)的具體情況，通過鋼板接駁焊縫或?qū)卿撐恢眠M(jìn)行加強(qiáng)等措施來使其定位更加準(zhǔn)確，此過程中，需注意的是，應(yīng)使煤斗的煤位平面保證足夠的面積，這樣才能使測(cè)試過程中對(duì)煤面進(jìn)行平整時(shí)，能獲得一個(gè)比較水平的位置。在測(cè)試的最后階段，更應(yīng)注意提前對(duì)其平整度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，這樣才能使煤位在測(cè)試結(jié)束時(shí)達(dá)到一定較好的預(yù)期值。

（4）給煤熱值

對(duì)煤熱值進(jìn)行測(cè)量時(shí)，煤樣的選取、煤樣熱值測(cè)試前的粉碎處理、測(cè)試方法和所使用的測(cè)試設(shè)備等都會(huì)影響大結(jié)果，現(xiàn)主要分析的是如何正確選取合適的煤樣。在保證鍋爐熱效率在測(cè)試過程輸送給鍋爐的煤質(zhì)成分都相同，應(yīng)按照一定比例在煤斗開口所在位置在煤斗中的前中后、高中低、左中右中的各個(gè)位置進(jìn)行取樣，這樣才能使所選取到的煤顆粒的干濕度、色澤度以及分布情況都具有比較明顯的代表性。在煤斗或煤倉中增添石灰時(shí)，為了使其混合的均勻性、給煤量的對(duì)應(yīng)性以及煤樣熱值得到一定保證，應(yīng)在爐內(nèi)對(duì)其進(jìn)行脫硫操作；在日常的混煤燃燒過程中，為了保證期具有一定的混合均勻性，則應(yīng)在煤倉輸煤前進(jìn)行脫硫操作及取樣，此外，還可在測(cè)試期間暫停進(jìn)行，以使煤樣的選取具有一定的代表性，且這樣也能做一定程度上保證熱值具備一定的客觀性。

（5）除氧器水位

測(cè)試過程中，應(yīng)使水位始終保持一致，對(duì)于除氧器中儲(chǔ)水量的變化情況，可通過水位差進(jìn)行計(jì)算，從而可對(duì)鍋爐中的給水量和產(chǎn)氣量進(jìn)行有效修正。對(duì)鍋爐的熱效率進(jìn)行測(cè)試的過程中，在始末時(shí)點(diǎn)時(shí)，除氧器的的水容積和水位的變化都會(huì)對(duì)鍋爐產(chǎn)汽量的計(jì)算產(chǎn)生直接影響。此時(shí)可先在測(cè)試過程中保持除氧器水位的穩(wěn)定性，然后再在測(cè)試結(jié)束時(shí)對(duì)除氧器的中水容積的變化量和水位的變化情況進(jìn)行測(cè)量，以使計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性得到一定保證。

（6）鍋爐疏水箱

對(duì)鍋爐的熱效率進(jìn)行測(cè)試時(shí)，如果要用到疏水箱，應(yīng)對(duì)疏水箱中水位的始末位置的變化量進(jìn)行有效控制，以使之始終保持在比較穩(wěn)定的位置，這樣才能使鍋爐的給水量和產(chǎn)汽量的修正情況得到有效保證。

（7）鍋爐汽水壓力及溫度參數(shù)

當(dāng)鍋爐在運(yùn)行供汽的過程中，如果供汽負(fù)荷出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，那么鍋爐內(nèi)的汽水壓力和溫度參數(shù)都會(huì)出現(xiàn)比較明顯的波動(dòng)現(xiàn)象，從而就使鍋爐內(nèi)的儲(chǔ)水量出現(xiàn)一定變化，此時(shí)就會(huì)對(duì)鍋爐的給水量和產(chǎn)氣量的計(jì)算產(chǎn)生影響，出現(xiàn)這種情況時(shí)，可通過鍋爐運(yùn)行過程中的水重量及其所對(duì)應(yīng)的溫壓下鍋水的比容變化情況進(jìn)行有效修改。

1.3 鍋爐反平衡法熱效率測(cè)試的影響因素

對(duì)鍋爐是反平衡法熱效率進(jìn)行測(cè)試時(shí)，結(jié)果中固體的不完全燃燒和鍋爐的排煙中的熱損失所占的份額是最高的，但是在實(shí)際測(cè)試中，因固體不完全燃燒所帶來的熱損失通常會(huì)被忽視，這樣就會(huì)使測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)較大偏差?，F(xiàn)主要對(duì)此上述兩項(xiàng)在測(cè)試中所需注意的問題進(jìn)行分析。

（1）鍋爐排煙

在鍋爐的熱損失中，排煙中所耗費(fèi)的熱損失是較大的，根據(jù)實(shí)踐可知，煙氣的體積與排煙溫度是導(dǎo)致排煙出現(xiàn)熱損失的主要原因，一般排煙溫度越高，損失的排煙熱越多。鍋爐是運(yùn)行過程中，鍋爐所排出的煙氣溫度通常會(huì)出現(xiàn)較明顯的波動(dòng)現(xiàn)象，此時(shí)可通過選擇相關(guān)時(shí)點(diǎn)的煙溫對(duì)鍋爐中排煙熱損失的具體情況進(jìn)行有效計(jì)算，此外，還可使用加權(quán)平均法對(duì)所對(duì)應(yīng)的排煙量在測(cè)試期間的煙溫值進(jìn)行計(jì)算。

（2）鍋爐出渣量

為了使渣樣和渣量中含碳量的變化處于較穩(wěn)定的狀態(tài)，不應(yīng)再對(duì)所排放出來的爐渣進(jìn)行繼續(xù)燃燒，這樣才能在一定程度上對(duì)實(shí)際的熱損失和排渣量進(jìn)行有效計(jì)算。如果鍋爐系統(tǒng)中有冷渣器，可使用冷渣器冷卻熱渣，以使?fàn)t渣的測(cè)定量更加準(zhǔn)確；若沒有冷渣器，則通過隔離空氣等方法來使終止?fàn)t渣繼續(xù)燃燒，然后當(dāng)其冷卻到一定程度后再對(duì)其進(jìn)行稱量計(jì)算。

（3）爐渣的取樣和含碳量的測(cè)試

對(duì)于冷渣器中所排出的爐渣，可直接對(duì)其含碳量進(jìn)行取樣測(cè)試，如果通過放渣管熱態(tài)把爐渣排出，應(yīng)采取有效措施對(duì)其進(jìn)行隔氧冷卻，當(dāng)其冷卻后再取樣，然后把爐渣外的水分進(jìn)行烘干后，再對(duì)爐渣中的含碳量進(jìn)行計(jì)算與分析，以使?fàn)t渣含碳量測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性得到有效保證。

結(jié)語

鍋爐運(yùn)行工況熱效率測(cè)試影響因素的分析是一項(xiàng)綜合性的工作，對(duì)鍋爐整體經(jīng)濟(jì)性能具有較大的影響。因此，為保證鍋爐熱效率測(cè)試的準(zhǔn)確性，設(shè)備人員應(yīng)對(duì)測(cè)試結(jié)果中影響較大且容易疏忽的因素進(jìn)行全面的分析，做好測(cè)試過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的配套工作及數(shù)據(jù)收集工作，以確保測(cè)試活動(dòng)課提供準(zhǔn)備可靠的數(shù)據(jù)，從而提高有效改善鍋爐的運(yùn)行狀況。

[1]齊國利，管堅(jiān)，冷浩.工業(yè)鍋爐定型產(chǎn)品熱效率測(cè)試方法探討[J].節(jié)能技術(shù)，2013（02）.

[2]張榮泉.鍋爐運(yùn)行工況熱效率測(cè)試關(guān)鍵影響因素分析[J].化學(xué)工程與裝備，2013（04）.