鍋爐運行工況熱效率測試影響因素分析

李嘉強

（廣東省梅州市特種設備檢驗所，廣東 梅州 514000）

我國能源供需正面臨著嚴峻的挑戰，人均能耗低而單位產值能耗高，燃煤工業鍋爐高能耗、高污染導致大氣污染日益嚴重，這對鍋爐熱效率測試提出了新的要求。正平衡法和反平衡法是測試鍋爐運行工況熱效率的常用方法，但測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，若測試中疏忽了這些情況，可能導致測試活動無法為鍋爐運行工況熱效率提供客觀準確數據，影響鍋爐經濟效益。因此設備人員有必要加強鍋爐運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致的資源浪費。

1 對鍋爐熱效率測試影響因素的評析

1.1 鍋爐熱效率計算公式與構成因素

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算結果的因素。

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

正平衡法是直接測定鍋爐有效利用熱Q1與送入鍋爐的熱量Qr按下式計算熱效率的方法，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—燃料應用基低位發熱量，kJ/kg；

（次要項目的符號注釋略）。

從式（1）中可看出，鍋爐正平衡法的熱效率計算跟很多因素有關，本文中只重點對容易出現測試、計算疏忽偏差的主要大項鍋爐蒸發量D、蒸汽焓值izq與燃料消耗量B、燃料（應用基低位）發熱量Qydw的相關影響因素進行分析論述。

（2）反平衡法

反平衡法是通過測定鍋爐各項熱損失然后按下式計算熱效率的方法，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。本文中重點對容易出現測試計算偏差的固體不完全燃燒熱損失（進行排渣量與渣樣含碳量測試）及排煙熱損失進行表述。

1.2 鍋爐正平衡法熱效率測試的影響因素及測試過程中需注意的事項分析

鍋爐的正平衡法熱效率測試的組成部分中，鍋爐的蒸發量D主要通過鍋爐對水量進行測定，因此，給水箱容積的測量、鍋爐的汽水壓力、溫度參數變化情況、除氧器和鍋筒水位的測量等都會對測定結果產生影響，此外，給煤量的測量方式會受到燃料消耗量B的參數的影響，溫度、蒸汽壓力等參數的變化情況會對蒸汽焓值的計算產生影響等，由上述多個因素中可知，對鍋爐的正平衡法熱效率進行測試的過程中，如果對某些參數出現問題，都可能會使測試結果出現較大偏差，從而會導致鍋爐的熱效率無法得到比較客觀的反映，下面主要列舉幾個對鍋爐的熱效率的測試結果產生影響的因素進行相關分析。

（1）鍋筒水位

對鍋爐的熱效率進行測試的過程中，鍋爐中的水位通常會出現變化，此時就會對鍋爐的的產汽量和水容積的計算情況產生比較明顯的影響，如倘若鍋筒長為8000mm，直徑為1500mm，而鍋筒的水位只發生20mm左右的變化，鍋筒的儲水量變化量約0.2噸，此時鍋爐的產氣量和給水量都不會受到太大影響，甚至可以忽視。因此，只要及時采取有效措施對給水情況進行實時控制，使鍋爐水位保持在較穩定狀態，那么即可根據水位差對汽容量和水容量的變化情況進行有效計算，從而就可對產汽量進行正確修正。

（2）水箱水容積

水箱中水容積的變化情況與測量，都會對水位變化量的測量和水箱的截面積的測量與計算產生一定影響，現主要分析的是水箱內拉撐管的相關影響因素。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，如果在其箱內設置拉撐管，即可對水箱受力情況進行有效保證，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。這些拉城管會占據一定的水空間，對鍋爐的熱效率進行測試的過程中，水箱中的水位發生變化時，通常都需經過拉撐管所在的位置，因此，可根據拉撐管排水量對水箱中水容積的具體變化情況進行適當調整，這樣對給水的實際體積進行計算后，可再對水溫度所對應的密度進行實測，從而對水的質量進行有效測量與計算。

（3）給煤量

在測試的過程中，應使用稱對鍋爐的給煤量進行稱量，以使其更準確。對鍋爐進行給煤時，提出都是在爐前使用煤斗進行輸送，因此，測試中應使給煤斗的煤位始終保持一致，這樣才能在一定上保證測量的準確性。對煤斗煤位的位置進行判定時，可根據煤斗結構的具體情況，通過鋼板接駁焊縫或對角鋼位置進行加強等措施來使其定位更加準確，此過程中，需注意的是，應使煤斗的煤位平面保證足夠的面積，這樣才能使測試過程中對煤面進行平整時，能獲得一個比較水平的位置。在測試的最后階段，更應注意提前對其平整度進行適當調整，這樣才能使煤位在測試結束時達到一定較好的預期值。

（4）給煤熱值

對煤熱值進行測量時，煤樣的選取、煤樣熱值測試前的粉碎處理、測試方法和所使用的測試設備等都會影響大結果，現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試過程輸送給鍋爐的煤質成分都相同，應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、左中右中的各個位置進行取樣，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，為了使其混合的均勻性、給煤量的對應性以及煤樣熱值得到一定保證，應在爐內對其進行脫硫操作；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，則應在煤倉輸煤前進行脫硫操作及取樣，此外，還可在測試期間暫停進行，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

測試過程中，應使水位始終保持一致，對于除氧器中儲水量的變化情況，可通過水位差進行計算，從而可對鍋爐中的給水量和產氣量進行有效修正。對鍋爐的熱效率進行測試的過程中，在始末時點時，除氧器的的水容積和水位的變化都會對鍋爐產汽量的計算產生直接影響。此時可先在測試過程中保持除氧器水位的穩定性，然后再在測試結束時對除氧器的中水容積的變化量和水位的變化情況進行測量，以使計算結果的準確性得到一定保證。

（6）鍋爐疏水箱

對鍋爐的熱效率進行測試時，如果要用到疏水箱，應對疏水箱中水位的始末位置的變化量進行有效控制，以使之始終保持在比較穩定的位置，這樣才能使鍋爐的給水量和產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

當鍋爐在運行供汽的過程中，如果供汽負荷出現不穩定現象，那么鍋爐內的汽水壓力和溫度參數都會出現比較明顯的波動現象，從而就使鍋爐內的儲水量出現一定變化，此時就會對鍋爐的給水量和產氣量的計算產生影響，出現這種情況時，可通過鍋爐運行過程中的水重量及其所對應的溫壓下鍋水的比容變化情況進行有效修改。

1.3 鍋爐反平衡法熱效率測試的影響因素

對鍋爐是反平衡法熱效率進行測試時，結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，但是在實際測試中，因固體不完全燃燒所帶來的熱損失通常會被忽視，這樣就會使測試結果出現較大偏差。現主要對此上述兩項在測試中所需注意的問題進行分析。

（1）鍋爐排煙

在鍋爐的熱損失中，排煙中所耗費的熱損失是較大的，根據實踐可知，煙氣的體積與排煙溫度是導致排煙出現熱損失的主要原因，一般排煙溫度越高，損失的排煙熱越多。鍋爐是運行過程中，鍋爐所排出的煙氣溫度通常會出現較明顯的波動現象，此時可通過選擇相關時點的煙溫對鍋爐中排煙熱損失的具體情況進行有效計算，此外，還可使用加權平均法對所對應的排煙量在測試期間的煙溫值進行計算。

（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定的狀態，不應再對所排放出來的爐渣進行繼續燃燒，這樣才能在一定程度上對實際的熱損失和排渣量進行有效計算。如果鍋爐系統中有冷渣器，可使用冷渣器冷卻熱渣，以使爐渣的測定量更加準確；若沒有冷渣器，則通過隔離空氣等方法來使終止爐渣繼續燃燒，然后當其冷卻到一定程度后再對其進行稱量計算。

（3）爐渣的取樣和含碳量的測試

對于冷渣器中所排出的爐渣，可直接對其含碳量進行取樣測試，如果通過放渣管熱態把爐渣排出，應采取有效措施對其進行隔氧冷卻，當其冷卻后再取樣，然后把爐渣外的水分進行烘干后，再對爐渣中的含碳量進行計算與分析，以使爐渣含碳量測試結果的準確性得到有效保證。

結語

鍋爐運行工況熱效率測試影響因素的分析是一項綜合性的工作，對鍋爐整體經濟性能具有較大的影響。因此，為保證鍋爐熱效率測試的準確性，設備人員應對測試結果中影響較大且容易疏忽的因素進行全面的分析，做好測試過程中各個環節的配套工作及數據收集工作，以確保測試活動課提供準備可靠的數據，從而提高有效改善鍋爐的運行狀況。

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