锅炉热效率测试-郑州电力高等专科学校

第五章锅炉热平衡试验第三节锅炉热效率测试项目及要求一、原煤采样燃料的采样和分析对效率计算的准确度影响颇大，因而是锅炉试验最基本而关键的测量项目。1.入炉原煤采样。（1）采样地点和起迄时间煤粉炉的采样应在给煤机处进行。采样时间提前，提前的时间应等于煤流由采样点移到炉内燃烧中心区域所经过的时间。（2）采样工具铲子和贮样桶贮样桶应由金属或塑料做成，带有严密的盖子。在取样保存过程中，贮样桶必须盖好盖子，使保密封状态，以避免水分蒸发。操作中，也可使用普通家用铁桶或塑料桶，但内裹塑料袋并可密封。实践表明这种贮样桶是可以满足试验要求的。（3）每份煤样量每份样品量的最小采集量与原煤粒度有关，颗粒愈大则样品也应随之增加，以缩小采样误差。一般可参照下表数值。表每份煤样量与原煤粒度的关系粒度范围（ｍｍ）0～250～50０～75０～100每份样品量（kg）１２３４２.原煤试样的加工制备（1）制样地点和工具设备制样地点宜在采样点附近，应有宽敞的水泥地面，避免风吹雨淋与太阳光直射，周围应无高温的辐射热源；空气温度不高，地面干燥洁净，如条件允许最好有专门的制样室，则可以不受其它因素干扰和影响，选择制样地点的关键问题是避免试样水分的蒸发和冻结。制样时，使用铁锤和２５、１３及３ｍｍ的筛子各一，及３个６５０ｍｌ，并有严密封口的广口坡璃瓶。（2）试样制备的程序和方法一般情况下，每次锅炉测验所采集的原始试样应及时加工制备，不宜久存；制备工作。也应尽量迅速，缩短时间，以减少水分蒸发损失。试验中，一般采用机械破碎方法，为保证试样制备的精确性，应将原始试样全部破碎到３ｍｍ以下缩分后得总量约０.５ｋｇ的煤样两份装入样瓶密封，并作为工业分析用室验室试样。在装好试样的容器上，应贴上标签，注明测验日期，编号及试样名称。如人工一次无法破碎到３ｍｍ以时，亦应将全部原始试样先破碎到25ｍｍ以下，才允许开始缩分。之后须再破碎两次（＜１３ｍｍ及＜３ｍｍ）才能取得试验室试样。3.全水分试样的制备在制备过程中必须避免水分散失，且粒度亦能符合要求，其最大粒度可以＜３毫米。亦可以＜１３毫米。4.原煤工业分析(1)将试样放入１０５℃。的恒温箱内加热１．５小时，失去的质量就是水分含量；(2)将失去水分试样置于温度保持在９００℃内，在隔绝空气情况下加热７分钟，失去的质量即为该煤的挥发分含量。(3)将试样置于电炉内，在空气供应充分的条件下加热到８１５±５℃烧近２个小时，所剩余的质量即为该煤的灰分含量。二、煤粉取样1.取样地点（1）在旋风分离器下粉管上用活动煤粉取样管取样；（2）在给粉机落粉管上用沉降取样器采样。三、排烟温度在现场如表盘上排烟温度表的正确性较差时，应进行就地测量排烟温度。测点数量：测量部位的烟道宽度超过４米时，应分左右两侧布置两个测点：如烟道宽度超过１０米，则应均匀布置３～４个测点。如为分割烟道，则在每个烟道内至少应有一个测点。测点位置在烟道内应有足够的深度，此时，各测点温度平均值即为该测量项目的测量值。四、灰渣取样燃煤锅炉试验中灰渣包括：炉渣和飞灰。飞灰指随烟气进入锅炉烟道的燃料灰，而在除尘器前烟道集灰斗内收集的飞灰称为沉降灰，通常可不进行取样分析。试验中，按灰平衡法来估计待定的灰或渣质量，或按协仪规定的灰渣比例进行计算。1.炉渣采样炉渣采样可根据炉渣量的多少，连续取样，间断取样或将全部炉渣经混合，破碎，掺合和缩分取样。2.飞灰取样飞灰取样主要是分析飞灰中可燃物含量。飞灰采样的位置一般在尾部烟道的合适部位。气流稳定，有适当直段。对装有干式除尘器的锅炉，可收集除尘器排出的灰作为灰样。五、烟气成分分析确定锅炉的排烟热损失，可燃气体未完全燃烧热损失一般在锅炉尾部最末级受热面后的烟道内取样，取样截面和排烟温度的测量截面要尽量靠近。对于用热损失法测定锅炉热效率的锅炉验收试验，采用奥氏分析仪，每15分钟分析一次。１．烟气分析器烟气中的各种气体成分含量是用烟气分析器测定的。目前发电厂较为普遍使用的是奥氏烟气分析器。随着测试技术的发展，色谱分析仪、红外线烟气分析仪等也逐步得到使用。现就常用的奥氏烟气分析器做一简单介绍：它是将一定容积的烟气试样顺序和某些化学吸收剂相接触，对烟气的各组成气体逐一进行选择性吸收，每次减少的容积即是被测成分在烟气中所占的容积。这种方法又称为化学吸收法。第四节锅炉热平衡计算一、燃料计算热平衡计算以收到基燃料成分进行，而实际工作中得到的往往是燃料的空气干燥基成分，为此必须进行各基准之间的换算，其换算系数如下表5-3所示。表5-3：不同基准的换算系数K所求已知收到基空气干燥基干燥基干燥无灰基收到基1aradMM100100arM100100ararMA100100空气干燥基adarMM1001001adM100100adadMA100100干燥基100100arM100100adM1dA100100干燥无灰基100100ararMA100100adadMA100100dA1燃料发热量的换算公式为：aradaradadnetarnetMMMMQQ12.25100100)12.25(,,（5-4）二、输入—输出热量法热效率计算求效率公式为：1001rQQ（5-5）1.输入热量的计算公式为：whwlrxarnetrQQQQQ,（5-6）式中：Qr—每千克燃料的锅炉输入热量，kj/kg；Qnet,ar—燃料收到基低位发热量，kj/kg；Qrx—燃料的物理显热，kj/kg；Qwl—用锅炉以外的热源加热空气，空气带入锅炉的热量，kj/kg；Qwh—燃油雾化蒸汽带如锅炉的热量，kj/kg.对于燃煤锅炉，如果燃料和空气都没有外部热源进行预热，且燃煤水分630,arnetQM时，则输入锅炉的热量取燃料收到基低位发热量。２.有效利用热量的计算计算公式为：hgshDhhDhhDBQpwpwzrzrzrgsgrgr'11(5-7)三、热损失法热效率计算热效率计算公式为：54325432100100qqqqQQQQQQr（5-8）1.排烟热损失的计算锅炉排烟损失为末级热交换器后排出烟气带走的物理显热占输入热量的百分率，按下式计算：rQQq22（5-9）ohgyQQQ2222（5-10）式中：q2——排烟热损失，%；gyQ2——干烟气带走地热量，kj/kg;Q2—排烟带走的热量，kj/kg;OHQ22—烟气所含水蒸气的显热，kj/kg.(1)干烟气带走的热量按下式计算：0,2tcVQpygypGYgy（5-11）式中：gyQ2干烟气带走的热量，py排烟温度gypc,干烟气从t0至py的平均定压比热Kmkj3/，一般情况下，可代之以干烟气从0℃至py的平均定压比热Kmkj3/。当已知烟气成分时，可按下式计算：100100100,2,,2,,222COcNccROcccopNpopcopgyp（5-12）近似计算按下式：1001001002,2,,22ROcROccNpcopcgyp（5-13）式中：COpOpOCpNpcccc,,,,222,,分别为N2、CO2、O2和CO的平均定压比热Kmkj3/，可按排烟温度查取；Vgy—每千克燃料燃烧生成的干烟气体积kgm/3,对固体燃料煤：001VaVVgycgygy（5-14）式中：cgyV)(0—按应用基燃料成分，由实际燃烧掉的碳计算的理论燃烧干烟气量，kgm/3ararrarcgyNVSCV008.079.0375.001866.000（5-15）式中：kgNmQSHCVarararar/0333.0265.00889.030（5-16）100_CACCararrar（5-17）fhfhfhlzlzlzCCaCCaC100100_（5-18）rarC—燃料应用基实际燃掉的碳质量含量百分率，%。arararararararAMSNOHC,,,,,,分别为燃料收到基碳、氢、氧、氮、硫、水分和灰分质量含量百分率，%。c—灰渣中平均碳量与燃煤灰量之比率，%。（2）烟气中含水蒸气的显热按下式计算：0,2222tcVQpyOHpOHOH（5-19）式中：OHO22—烟气中所含水蒸气量，kj/kg;OHpc2,—水蒸气从t0到PY温度间的平均定压比热，一般情况下，可代之以水蒸气从0℃至PY的平均定压比热，Kmkj3/OHV2—烟气中所含水蒸气容积，33/mmOHV2中包括：a、燃料中的氢燃烧产生水蒸气；b、燃料中水分蒸发形成的水蒸气；c、空气中的湿分带入的水蒸气；d、燃油雾化等带入的水蒸气。OHV2可按式（5-20）计算：BDdVaWHVwhkcgkpyararOH0293.1100924.12（5-20）式中：dk—空气的绝对湿度干空气kgkg/2.可燃气体未完全燃烧热损失的计算该项热损失由排烟中的未完全燃烧产物(CO,H2,CH4和CMHN)的含量决定，系指这些可燃气体成分未放出其燃烧热而造成的热量损失占输入热量的百分率，按下式计算（在此仅考虑CO）%10036.12613COVQqgyr（5-21）3.固体未燃烧热损失的计算燃煤锅炉的机械未完全燃烧热损失，即由于飞灰与炉渣残碳未完全燃烧造成的热量损失占输入热量的百分率。%10027.337_4rarQCAq（5-22）4.散热损失计算锅炉热损失q5，系指锅炉炉墙、金属结构及锅炉范围内管道（烟风道及汽、水管道联箱等）向四周环境中散失的热量占总输入热量的百分率。热损失值的大小与锅炉机组的热负荷有关。锅炉在额定蒸发量下的散热损失可根据图5－７查得。当锅炉在其他蒸发量运行时，q5可按式（5-23）计算：DDqqee55（5-23）式中：eq5—额定蒸发量下的散热损失，%；eD—锅炉的额定蒸发量，t/h;D—锅炉效率测定时的实际蒸发量，t/h.6.灰渣物理热损失的计算灰渣物理热损失，即炉渣、飞灰与沉降灰排除锅炉设备时所带走的显热占输入热量的百分率，按式（5-24）计算（仅考虑炉渣与飞灰）clzfhpyfhclzlzlzrarcctacttaQAq100100100006%（5-24）式中:tlz由炉膛排除的炉渣温度，℃,当不能直接测量时，固态排渣煤粉炉可取800℃；clzcfh分别由炉渣、飞灰的比热，可查取，kj/(kg,K).当燃煤的折算灰分小于１０％（即%104187,arnetarzsQAA）时，固态排渣火室炉可忽略炉渣的物理热损失。图5-7锅炉额定蒸发量下的散热损失1-有尾部受热面的锅炉；2-无尾部受热面的锅炉1.过量空气系数的计算过量空气系数直接影响炉内燃烧的好坏及热损失的大小，所以运行中必须严格控制其大小。对于正在运行的锅炉，过量空气系数可根据烟气分析结果加以确定。当燃料完全燃烧且忽略燃烧过程中燃料本身释放出来的氮时，过量空气系数可由下式计算：)(100792121222OROOa（5-25）当燃料不完全燃烧且燃烧产物中只有一氧化碳存在时，过量空气系数为：)(1005.0792121222COOROCOO（5-26）将完全燃烧方程式代入式（5-25）忽略β值可得：2max2ROROa（5-27）又可得：222max22121)1(21OROROROa（5-28）四、简化热效率计算1、热效率的计算可按具体条件对下列各项全部或部分简化：a.将燃料的低位发热量作为输入热量；b.忽略输入物理热及雾化蒸汽带入的热量；c.排烟热损失计算中忽略雾化蒸汽及燃料中氮引起的损失，并取干烟气比热Kmkjcpyp3,/38.1，水蒸气比热KmkjcOHp3,/51.12，空气绝对湿度干空气kgkgdk/01.0；d.过量空气系数计算公式