一臺(tái)燃煤氣鍋爐效率測試分析

王沖

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)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(chǎn)品，產(chǎn)量很大，是冶金企業(yè)重要的二次能源。轉(zhuǎn)爐煤氣(LDG)是轉(zhuǎn)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(jié)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(tái)燃燒高爐煤氣+轉(zhuǎn)爐煤氣的中壓鍋爐，并對(duì)鍋爐熱損失各項(xiàng)進(jìn)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(yù)熱器，無煤氣加熱器，見圖1。設(shè)計(jì)燃料收到基低位發(fā)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(shí)間不少于2h。

圖1 鍋爐簡圖

本次鍋爐能效測試依據(jù)為GB/T 10184-2015《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》，試驗(yàn)前，應(yīng)具備如下條件。

（1）所有參與試驗(yàn)的儀表儀器應(yīng)在檢定或校準(zhǔn)有效期內(nèi)。

（2）確定已具有足夠的、符合試驗(yàn)規(guī)定的燃料。

（3）整個(gè)機(jī)組無明顯泄漏，主、輔機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)并滿足試驗(yàn)要求。

（4）所有受熱面在開始試驗(yàn)前均保持正常運(yùn)行時(shí)的清潔度。

（5）鍋爐機(jī)組與其他非試驗(yàn)系統(tǒng)完成隔離。鍋爐試驗(yàn)前，機(jī)組應(yīng)連續(xù)正常運(yùn)行3天以上。

根據(jù)協(xié)議規(guī)定，試驗(yàn)過程中，鍋爐蒸發(fā)量及蒸汽參數(shù)的最大允許波動(dòng)范圍適當(dāng)放寬，鍋爐蒸發(fā)量波動(dòng)的最大允許波動(dòng)不超過±5%，蒸汽壓力波動(dòng)的最大允許波動(dòng)不超過0.15MPa，蒸汽溫度最大允許波動(dòng)范圍不超過15℃。若測試過程中，數(shù)據(jù)波動(dòng)超出最大允許波動(dòng)范圍，該工況作廢。試驗(yàn)負(fù)責(zé)人及測試人員應(yīng)當(dāng)由測試經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員擔(dān)任。測試過程中測試人員不宜變動(dòng)，如必須更替時(shí)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的測試人員必須是試驗(yàn)開始時(shí)的測試人員。

2 基礎(chǔ)計(jì)算

原始數(shù)據(jù)見表1。

表1 鍋爐測試原始數(shù)據(jù)

經(jīng)過計(jì)算，煤氣低位發(fā)熱值：

氣體燃燒的理論干空氣量：

理論干煙氣量：

實(shí)際干煙氣體積：根據(jù)碳元素的平衡追蹤得到下式：

排煙處過量空氣系數(shù)：根據(jù)GB/T10184-2015中的規(guī)定，過量空氣系數(shù)：

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(shí)，即煙氣中氮含量接近79%，簡化得到。然而對(duì)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(jì)算必將帶來較大的誤差，因此過量空氣系數(shù)按照下式計(jì)算：

3 效率計(jì)算

采用熱損失法效率計(jì)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(jù)GB/T 10184-2015《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》7.4.4鍋爐散熱損失的規(guī)定，全部被測區(qū)域表面平均溫度符合以下規(guī)定時(shí)，可取用鍋爐設(shè)計(jì)的散熱損失值：環(huán)境溫度低于27℃時(shí)，保溫結(jié)構(gòu)的外表面溫度小于或等于50℃。環(huán)境溫度及保溫結(jié)構(gòu)的外表面溫度均符合要求，所以按照設(shè)計(jì)值，。

由此，鍋爐效率為：

由于進(jìn)風(fēng)溫度與給水溫度都與設(shè)計(jì)值非常接近，根據(jù)測試協(xié)議的規(guī)定，本次測試未進(jìn)行設(shè)計(jì)（保證）條件下的效率修正。

4 測試建議

本次鍋爐測試效率達(dá)到了設(shè)計(jì)規(guī)定值，在測試過程中，出現(xiàn)過給水溫度低于100℃的現(xiàn)象，應(yīng)提高運(yùn)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(yù)器后加裝煤氣預(yù)熱器，入煤氣進(jìn)行干燥并提高鍋爐效率。尾部煙氣中含氧量較高，導(dǎo)致過量空氣系數(shù)偏大，建議對(duì)燃燒器進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)降低煙氣中的氧含量。