锅炉热效率测定计算的简易快捷方法

1锅炉热效率测定计算的简易快捷方法㈠采用简易方法测试锅炉热效率的可行性依据现有标准进行锅炉热工测试和计算热效率的结果也存在一定误差，并非完全精确。我局湘质监特发［2009］99号文件附件3统计，市州特检机构按正规的热工测试方法进行测试需要采购配备大量仪器和设备，需要投入66.84万元。恕我直言，目前地市级特种设备检验所经济实力不强的情况下，花费近七十万元购买锅炉热效率测试的设备仪表（还不含煤质、飞灰和炉渣可燃物含量的测量设备——测量这两项还要取样送到长沙等检测单位进行）是不现实的。本人建议，只要配备6.5万元的先进分析仪和设备（还包含相应煤质分析、飞灰和炉渣可燃物含量的测量设备），采取简易而快捷的方法对燃煤锅炉的热效率进行检测，就可以尽快对燃煤锅炉进行热效率测试；不必花费大量资金、配备大量仪器和设备做为投入，使得燃煤锅炉能效测试工作滞后，影响高耗能锅炉节能监察工作的开展。本人持有这种想法的根据如下：在对在用燃煤锅炉进行热效率测试时，只要在现场测量锅炉排烟温度ex，烟气中一氧化碳的含量CO，氧含量O，冷空气温度tl.a，测定换算得到炉膛的过量空气系数α，如果锅炉运行中有蒸汽喷入炉膛，则记录喷口尺寸和蒸汽压力；然后取回煤样、炉渣和飞灰样返回到检验机构检测出煤的收到基低位发热量Qnet，ar，煤的灰分收到基质量百分数Aar，飞灰可燃物Cf.a，炉渣可燃物含量（含碳量）Csl等，就可以根据燃用煤的化验分析数据，按照下面所述的方法计算燃煤锅炉的热效率(误差在1.5%左右)和耗煤量，推导锅炉的运行状况。而燃油、燃气锅炉的热效率测试就更容易进行，只需要在现场进行测量锅炉排烟温度，烟气中一氧化碳的含量、氧含量，冷空气温度，测定换算得到炉膛的过量空气系数就行了，无须采样分析。这是因为按照常规，燃气供应单位应该向也应向使用单位提供燃气的成分（如果燃料供应单位确实无法出具燃料的成分分析资料，只好取样送到具备燃料的成分分析设备的单位进行化验）；而按相关规定，燃油锅炉用代表性0号柴油的组成质量成分是：Wy0%，Ay0.01%，Cy85.55%，Hy13.49%，Oy0.66%，Ny0.04%，Sy0.25%；低位发热量为42900kJ/kg。因此，地市级特种设备检验所只要配备少量设备和仪表，就可以进行各种锅炉的热效率测试。2㈡热效率简易快捷测试所用设备和仪表⑴现场使用的便携式仪表如上所说，现场使用的便携式仪表应能在现场测定换算得到炉膛的过量空气系数α，冷空气温度tl.a，排烟温度ex，烟气中一氧化碳的含量CO，氧含量O。经网上搜索查询，只有北京乐氏联创科技有限公司经销的ecom-200N燃烧效率分析仪可以满足上述要求。该分析仪系德国rbr测量技术公司生产的经济型烟气燃烧测量分析仪，很适合工业锅炉的热效率检测。注意，此分析仪分单组分（O2或CO），两组分（O2/CO）两种；应采用两组分的ecom-200N分析仪；因为只有两组分的分析仪才能同时测量O2、CO两组分气体及烟气温度、冷空气温度、压力和计算过量空气系数α、CO2、燃烧效率、排烟热损失、露点等参数，满足锅炉热效率必须在现场测定的相关参数。北京乐氏联创科技有限公司两组分的ecom-200N分析仪的配置是：①两组分O2/CO②测量烟气温度、压力、差压③计算CO2、燃烧效率、过量空气系数α等参数④大屏幕LCD图文液晶显示，带背景光⑤大功率采样气泵⑥200mm(150mm)探管，3米(1.5米)取样管线可选⑦在线颗粒物过滤器单元，带冷凝水收集⑧RS232数据接口⑨无数据存储器，热敏打印机可选⑩充电电池仪表测量的参数量程、分辨率如下：测量参数量程分辨率O2(O)0～21%Vol.0.1%Vol.CO(C)0～2000ppm1ppm烟气温度0～650℃1℃环境空气温度0～100℃1℃压力±20hpa0.01hpaCO20～CO2max0.1%燃烧效率0～99.9%0.1%排烟热损失0～99.9%0.1%过量空气系数1…0.013全套的两组分的ecom-200N分析仪有LCD图文显示，带背景灯；精细多级过滤器单元，有效过滤烟尘和颗粒物；内置热敏打印机，打印58mm宽打印纸；采样探管手柄和探管长300mm，带有3通道采样软管3米；专用探头，分别测量温度和压力，环境温度测量导线1.5米；测量完毕后清新空气清洗传感器；市电/蓄电池工作由内置切换模块供电；标准仪表箱；尺寸:±150x170x63mm；重量：约1.5Kg（含采样探管）；附带1卷打印纸、中英操作手册、出厂标定证书。北京乐氏联创科技有限公司ecom-200N分析仪的报价为19600元/台；下浮折扣为25%，优惠价为14700元/台。ecom-200N分析仪产品介绍见附件一。这台国际上先进的分析仪可以基本取代［2009］99号文件附件3列出的能效测试设备。⑵检验机构固定的设备仪器检验机构固定的设备仪器用于测定煤的收到基低位发热量、煤的灰分收到基质量百分数、飞灰和炉渣可燃物含量。煤的收到基低位发热量可以采用量热仪进行测定。煤的灰分收到基质量百分数、飞灰和炉渣可燃物含量可以在抽取试样后采用智能温控一体化马弗炉、分析天平进行测定。按《煤的工业分析方法》GB212－2001第4.1条和DL/T567.6－95《飞灰和炉渣可燃物测定方法》第3.2条的规定，所采用的仪器设备如下：①马弗炉：能保持温度为815±10℃，炉膛有足够的恒温区；炉后壁的上部带有直径为25～30mm的烟囱，下部离炉膛底盘20～30mm处有一个插热电偶的小孔，炉门上有一个直径为20mm的透气孔。②分析天平：感量0.0001g。③瓷灰皿：长方形，底长45mm，宽22mm，高14mm。④破碎机⑤制样机煤的灰分测定分析步骤如下：①在预先灼烧至质量恒定的灰皿中，称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样(1±0.1)g，称准至0.0002g，均匀地摊平在灰皿中，使其每平方厘米的质量不超过0.15g。②将灰皿送入炉温不超过100℃的马弗炉恒温区中，关上炉门并使炉门留有15mm左右的缝隙。在不少于30min的时间内将炉温缓慢升至500℃，并在此温度下保持30min。继续升温到（815±10)℃，并在此温度下灼烧1h。③从炉中取出灰皿，放在耐热瓷板或石棉板上，在空气中冷却5min左右，移入干燥4器中冷却至室温（约20min）后称量。④进行检查性灼烧，每次20min，直到连续两次灼烧后的质量变化不超过0.0010g为止。以最后一次灼烧后的质量为计算依据。灰分低于15.00％时，不必进行检查性灼烧。空气干燥煤样的灰分按下式计算：Aad＝mm1×100%式中Aad——空气干燥煤样的灰分，单位为百分数（％）；m——称取的空气于燥煤样的质量，单位为克（g）；m1——灼烧后残留物的质量，单位为克（g）。空气干燥煤样的灰分Aad可按《工业锅炉节能技术》表1－5的换算因子转换为灰分的收到基质量百分数Aar。飞灰和炉渣可燃物测定分析步骤如下：①按DL/T567.3－95《飞灰和炉渣样品的采集》采集飞灰或炉渣样品；②按DL/T567.4－95《入炉煤、入炉煤粉、飞灰和炉渣样品的制备》制备出粒度小于0.2mm的灰渣样品；③按GB212中缓慢灰化法测定灰、渣的灰分（Aad%）。依据测定的飞灰或炉渣灰、渣的灰分（Aad%），按下式进行计算就得到可燃物含量CMad＝100－Aad%式中CMad——空气干燥基灰渣样的可燃物含量，%。经网上搜索查询，只有上海欧锐仪器设备有限公司和河南省鹤壁市的多家单位（例如，鹤壁市华源仪器仪表有限公司、鹤壁华益科技有限公司和鹤壁市热工仪表仪器厂）可以能提供炉膛有足够的恒温区的箱形电炉（温度为815±10℃）、感量0.0001g的分析天平（听说是上海产的天平）、瓷灰皿、破碎机和制样机；但不能提供自己生产的量热仪。与河南省鹤壁市的上述三家单位电话和电子邮件联系后，在两天之内，只有鹤壁华源仪器仪表有限公司从网上报来能提供的产品介绍与价格表（见附件二）；而且破碎机和制样机的体积和功率很大，需要使用380V的三相电源。上海欧锐仪器设备有限公司是国内最早生产量热仪、测硫仪、高温炉等煤质分析仪器厂家之一；该公司制造的智能温控一体化马弗炉（加送10个瓷灰皿和制样机）价格为15000元。该公司制造的DF－4型电磁粉碎机（体积小，使用220V的电源）价格为2000元。该公司制造的101型/202型干燥箱价格为1500元。该公司制造的量热仪有两种，WELL90005型全自动精密快速智能量热仪价格为为8万元；OR2010型自动快速量热仪价格为2.8万元；该公司能提供的国产分析天平有两种，一种价格为3200元，另一种价格为3800元。该公司产品介绍见附件三。纳博热（上海）工业炉有限公司不知怎么从网上获得我们采购设备的信息，说能提供德国制造的马弗炉，价格至少要3.3万元。本人主张购买上海欧锐仪器设备有限公司的产品，而且量热仪选购低价位的OR2010型自动快速量热仪就行了。理由是上海欧锐仪器设备有限公司是国内的老厂家，按说产品产量好，信誉度也好。而河南的厂家（例如鹤壁华源仪器仪表有限公司等单位）自己不能制造量热仪，产品不齐全。如果选购上海欧锐仪器设备有限公司的配套产品，价格合计才5.03万元；就可以适应锅炉热效率测试时对煤的收到基低位发热量、煤的灰分收到基质量百分数、飞灰和炉渣可燃物含量等参数的测定了。㈢锅炉简易测试的热效率计算方法⑴正常情况下，煤中灰分收到基质量百分数Aar和锅炉的输入热量Qin为常数，飞灰可燃物与灰渣可燃物含量决定q4的大小。q4可按下式计算：q4＝(32866.4Aar/Qin)［af.a·Cf.a/(100－Cf.a)＋asl·Csl/(100－Csl)］%(1)式中q4——锅炉固体不完全燃烧热损失，%；Aar——燃料中灰分的收到基质量百分数，%；Qin——锅炉的输入热量，kJ/kg；锅炉的输入热量按《工业锅炉节能技术》式(1－64)或式(2－4)进行计算；af.a——飞灰中灰量占入炉煤总灰分的质量份额；Cf.a——飞灰可燃物含量的百分数，%；asl——炉渣中灰量占燃料总灰分的质量份额，Csl——炉渣可燃物含量（含碳量）的百分数，%。对于煤粉锅炉，当燃用煤种一定时，燃料中灰分的收到基质量百分数Aar和锅炉的输入热量Qin为常数，固态排渣煤粉炉因灰渣量小，可燃物含量低，对q4的影响可忽略不计或当作定值，q4仅与飞灰中灰量占入燃煤总灰分的质量份额Cf.a有关。这样，可按下列公式计算确定Cf.a每变化1%对q4的影响值。q4=32866.4×(Aar/Qin)×af.a·Cf.a/(100－Cf.a)%(2)6式中符号说明同前。锅炉的输入热量由以下各项组成：Qin＝Qnet，ar＋ifue＋Qs＋QfokJ/kg(3)式中Qin——锅炉的输入热量，kJ/kg；Qnet，ar——煤的收到基低位发热量，kJ/kg；ifue——煤的物理显热，kJ/kg；Qs——喷入锅炉的蒸汽带入的热量，kJ/kg；可根据喷口面积和蒸汽压力按Grashof公式（《工业锅炉节能技术》式2－1）计算喷入的蒸汽量，依其热焓进行换算；Qfo——用外来热源加热空气带入的热量，kJ/kg；按实际情况进行计算。当燃料为煤时，其物理显热ifue＝ccotcokJ/kg(4)式中ifue——煤的物理显热，kJ/kg；tco——煤的温度，℃；cco——煤的比热容，kJ/(kg·℃)；按下式(1－37)确定cco＝100M1816.4ar＋100M100ar＋cdCO(5)式中cco——煤的比热容，kJ/(kg·℃)；cdCO——干煤的比热容，kJ/(kg·℃)；Mar——收到基水分，%。没有外在水分的干煤比热容cdCO在常温下的数值见表1。干煤的比热容表1煤的类别干煤的比热容cdCOkJ/(kg·℃)煤的类别干煤的比热容cdCOkJ/(kg·℃)无烟煤、贫煤0.92褐煤1.13烟煤1.09油页岩0.88如果煤未经预热，只有当煤的水分符合下式条件时，才需要考虑煤的物理显热；这时煤的温度一般取为20℃。Mar≥628Q,arnet%(6)7式中Mar——煤