對《工業鍋爐熱工性能試驗規程》中過熱蒸汽鍋爐正平衡效率計算的改進建議

周振華　成 波　戴恩賢（.寧波市特種設備檢驗研究院 寧波 35048）（.余姚市市場監督管理局 余姚 35400）

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對《工業鍋爐熱工性能試驗規程》中過熱蒸汽鍋爐正平衡效率計算的改進建議

周振華1成 波2戴恩賢1
（1.寧波市特種設備檢驗研究院 寧波 315048）
（2.余姚市市場監督管理局 余姚 315400）

摘 要：通過對GB/T 10180—2003 《工業鍋爐熱工性能試驗規程》中過熱蒸汽鍋爐正平衡效率計算公式的熱力學分析，原公式在計算輸出熱量時未扣除取樣鍋水從飽和蒸汽到過熱蒸汽所需熱量，導致計算效率高于實際效率。以某臺過熱蒸汽鍋爐的能效定型測試為例，計算表明使用原公式計算會使計算效率比實際效率偏大約0.48%。經修正后的計算公式可提高能效測試的準確性。

關鍵詞：過熱蒸汽鍋爐 能效測試 正平衡效率

工業鍋爐作為國民經濟中重要的熱能動力設備，使用面廣，涉及工業生產和人們生活的各個領域。然而，目前我國工業鍋爐的運行效率普遍不高，能源浪費比較嚴重。隨著《中華人民共和國特種設備安全法》的實施和《中華人民共和國節約能源法》的頒布實施，將包括工業鍋爐在內的高耗能特種設備依法納入了節能監管的范疇［1］。通過鍋爐的能效測試可以確定鍋爐的熱效率，分析造成各項熱損失的原因并尋求降低熱損失的方法，以提高熱效率，促進其節能降耗［1］。

1 過熱蒸汽鍋爐正平衡效率計算公式的熱力學分析

目前工業鍋爐能效測試工作中試驗數據的計算主要采用的是GB/T 10180—2003 《工業鍋爐熱工性能試驗規程》，適用于工作壓力小于3.8MPa的蒸汽鍋爐以及熱水鍋爐熱工性能試驗，它也是廣大工業鍋爐能效測試機構所采用的中國特檢院鍋爐能效測試數據計算與管理平臺進行計算的依據。根據《規程》5.1所述：測定鍋爐效率應同時采用正平衡法和反平衡法，鍋爐效率取正平衡法與反平衡法測得的平均值［2］。因此鍋爐正平衡熱效率的準確計算對于評價其是否滿足TSG G0002—2010《鍋爐節能技術監督管理規程》中規定的熱效率指標具有重要意義［3］。

在鍋爐熱平衡試驗中，通過測量鍋爐輸入熱量和輸出熱量來確定效率的方法即為正平衡法。利用此法得到的效率稱為正平衡效率。［4］鍋爐正平衡效率即為鍋爐輸出熱量占鍋爐輸入熱量的百分率，即

式中：

η1——鍋爐正平衡效率；

Q1——輸出熱量；

Qr——輸入熱量。

針對過熱蒸汽鍋爐測量給水流量時規程給出的正平衡效率計算公式為

式中：

Dgs——給水流量，kg/h；

hgq——過熱蒸汽焓，kJ/kg；

hgs——給水焓，kJ/kg；

Gs——鍋水取樣量，kg/h；

γ——汽化潛熱，kJ/kg；

B——燃料消耗量，kg/h；

Qr——輸入熱量，kJ/kg

從熱力學角度來理解式（2），Dgs（hgq-hgs）是所有給水都變成過熱蒸汽所吸收的熱量，但取樣鍋水為飽和水，對過熱蒸汽鍋爐而言主要為連續排污，這部分鍋水沒有成為過熱蒸汽，因此需將鍋水取樣Gs由飽和水成為過熱蒸汽所需的熱量從Dgs（hgq-hgs）中去除，才是鍋爐真正輸出的熱量，而式（2）中Gsγ只是取樣的鍋水由飽和水成為飽和蒸汽所需熱量，缺少了從飽和蒸汽到過熱蒸汽所需熱量，即減去鍋水取樣量與過熱蒸汽和飽和蒸汽焓差的乘積Gs（hgq-hbq）。如果按照式（2）進行計算，勢必會造成計算效率高于實際效率。修正后的公式為

式中：hbq——飽和蒸汽焓，kJ/kg；

2 公式修正前后的誤差分析

下文將以某臺過熱蒸汽鍋爐型號DHL15-2.5/400 AⅡ的能效定型測試結果使用式（2）和式（3）進行誤差分析。

參考GB/T 10180 中7.4條：對過熱蒸汽鍋爐，當必須連續排污時，連續排污量應計量（計入鍋水取樣量內），其數量不得超過鍋爐出力的3%［2］，因此本算例中Gs按3%Dgs計算。

表1　過熱蒸汽鍋爐DHL15-2.5/400 AⅡ正平衡效率計算表

通過表1計算可知，在計算正平衡效率時如果未將鍋水從飽和蒸汽到過熱蒸汽所需熱量扣除的話，計算效率會比實際效率偏高0.477%，這個誤差在某些情況下會影響到鍋爐熱效率指標的正確評價［4］。

3 結論

1）通過對GB/T 10180—2003 《工業鍋爐熱工性能試驗規程》中過熱蒸汽鍋爐正平衡效率計算公式的熱力學分析，原公式在計算輸出熱量時未扣除取樣鍋水從飽和蒸汽到過熱蒸汽所需熱量，導致計算效率高于實際效率。修正后的計算公式為

2）以某臺過熱蒸汽鍋爐的能效定型測試為例，計算表明使用原公式計算會使計算效率比實際效率偏高0.477%，這個誤差在某些情況下會影響到鍋爐熱效率指標的正確評價，因此有必要對原公式進行修正，以提高鍋爐熱效率計算的準確性。

參考文獻

［1］ 范北巖，管堅.工業鍋爐節能技術培訓教材［M］.北京： 中國計量出版社，2009：3-6.

［2］ GB/T 10180—2003 工業鍋爐熱工性能試驗規程［S］.

［3］ TSG G0002—2010 鍋爐節能技術監督管理規程［S］.

［4］ TSG G0003—2010 工業鍋爐能效測試與評價規則［S］.

Improvement Suggestions on the Calculation of the Superheated Steam Boiler Direct Efficiency in “Thermal Performance Test Code for Industrial Boiler”

Zhou Zhenhua1Cheng Bo2Dai Enxian1
（1. Ningbo Special Equipment Inspection and Research Institute Ningbo 315048）（2. Yuyao Bureau of Market Supervision Administration Yuyao 315400）

AbstractThrough thermodynamics analysis of the super heater boiler direct efficiency formula in GB/T 10180: 2003 “thermal performance test code for industrial boiler”， it is found the heat from saturated steam to super heater steam for continuous blowdown is never deducted in the former output heat quantity calculating formula. This will lead to the calculation efficiency higher than the actual. Taking an energy efficiency test for a superheated steam boiler as an example， calculation shows that the calculation efficiency is 0.48% larger than actual efficiency by using the former formula. The accuracy of energy efficiency test can be improved by the revised formula.

KeywordsSuperheated steam boiler Energy efficiency test Direct efficiency

中圖分類號：X924.1

文獻標識碼：B

文章編號：1673-257X（2016）05-0049-02

DOI：10.3969/j.issn.1673-257X.2016.05.010

作者簡介：周振華（1985～），男，碩士，工程師，從事鍋爐檢驗及其能效測試工作。

收稿日期：（2015-12-11）