鍋爐熱效率測定計算的簡易快捷方法

㈠ 采用簡易方法測試鍋爐熱效率的可行性

依據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鍋爐熱工測試和計算熱效率的結(jié)果也存在一定誤差，并非*。我局湘質(zhì)監(jiān)特發(fā)［2009］99號文件附件3統(tǒng)計，市州特檢機構(gòu)按正規(guī)的熱工測試方法進(jìn)行測試需要采購配備儀器和設(shè)備，需要投入66.84萬元。恕我直言，目前地市級特種設(shè)備檢驗所經(jīng)濟實力不強的情況下，花費近七十萬元購買鍋爐熱效率測試的設(shè)備儀表（還不含煤質(zhì)、飛灰和爐渣可燃物含量的測量設(shè)備——測量這兩項還要取樣送到長沙等檢測單位進(jìn)行）是不現(xiàn)實的。本人建議，只要配備6.5萬元的分析儀和設(shè)備（還包含相應(yīng)煤質(zhì)分析、飛灰和爐渣可燃物含量的測量設(shè)備），采取簡易而快捷的方法對燃煤鍋爐的熱效率進(jìn)行檢測，就可以盡快對燃煤鍋爐進(jìn)行熱效率測試；不必花費資金、配備儀器和設(shè)備做為投入，使得燃煤鍋爐能效測試工作滯后，影響高耗能鍋爐節(jié)能監(jiān)察工作的開展。本人持有這種想法的根據(jù)如下：

在對在用燃煤鍋爐進(jìn)行熱效率測試時，只要在現(xiàn)場測量鍋爐排煙溫度 _ex，煙氣中一氧化碳的含量CO，氧含量O，冷空氣溫度t_l.a，測定換算得到爐膛的過量空氣系數(shù)α，如果鍋爐運行中有蒸汽噴入爐膛，則記錄噴口尺寸和蒸汽壓力；然后取回煤樣、爐渣和飛灰樣返回到檢驗機構(gòu)檢測出煤的收到基低位發(fā)熱量Q_net，ar，煤的灰分收到基質(zhì)量百分?jǐn)?shù)A_ar，飛灰可燃物C_f.a，爐渣可燃物含量（含碳量）C_sl等，就可以根據(jù)燃用煤的化驗分析數(shù)據(jù)，按照下面所述的方法計算燃煤鍋爐的熱效率（誤差在1.5%左右）和耗煤量，推導(dǎo)鍋爐的運行狀況。

而燃油、燃?xì)忮仩t的熱效率測試就更容易進(jìn)行，只需要在現(xiàn)場進(jìn)行測量鍋爐排煙溫度，煙氣中一氧化碳的含量、氧含量，冷空氣溫度，測定換算得到爐膛的過量空氣系數(shù)就行了，無須采樣分析。

這是因為按照常規(guī)，燃?xì)夤?yīng)單位應(yīng)該向也應(yīng)向使用單位提供燃?xì)獾某煞郑ㄈ绻剂瞎?yīng)單位確實無法出具燃料的成分分析資料，只好取樣送到具備燃料的成分分析設(shè)備的單位進(jìn)行化驗）；而按相關(guān)規(guī)定，燃油鍋爐用代表性0號柴油的組成質(zhì)量成分是：

W^y 0%，A^y 0.01%，C^y 85.55%，H^y 13.49%，O^y 0.66%，N^y 0.04%，S^y 0.25%；低位發(fā)熱量為42900kJ/kg。

因此，地市級特種設(shè)備檢驗所只要配備少量設(shè)備和儀表，就可以進(jìn)行各種鍋爐的熱效率測試。

㈡ 熱效率簡易快捷測試所用設(shè)備和儀表

⑴ 現(xiàn)場使用的便攜式儀表

如上所說，現(xiàn)場使用的便攜式儀表應(yīng)能在現(xiàn)場測定換算得到爐膛的過量空氣系數(shù)α，冷空氣溫度t_l.a，排煙溫度 _ex，煙氣中一氧化碳的含量CO，氧含量O。

經(jīng)網(wǎng)上搜索查詢，只有北京樂氏聯(lián)創(chuàng)科技有限公司經(jīng)銷的ecom-200N燃燒效率分析儀可以滿足上述要求。該分析儀系德國rbr測量技術(shù)公司生產(chǎn)的經(jīng)濟型煙氣燃燒測量分析儀，很適合工業(yè)鍋爐的熱效率檢測。注意，此分析儀分單組分（O2或CO），兩組分（O₂/CO）兩種；應(yīng)采用兩組分的ecom-200N分析儀；因為只有兩組分的分析儀才能同時測量O₂、CO兩組分氣體及煙氣溫度、冷空氣溫度、壓力和計算過量空氣系數(shù)α、CO₂、燃燒效率、排煙熱損失、露點等參數(shù)，滿足鍋爐熱效率必須在現(xiàn)場測定的相關(guān)參數(shù)。

北京樂氏聯(lián)創(chuàng)科技有限公司兩組分的ecom-200N分析儀的配置是：

① 兩組分O₂/CO

② 測量煙氣溫度、壓力、差壓

③ 計算CO₂、燃燒效率、過量空氣系數(shù)α等參數(shù)

④ 大屏幕LCD圖文液晶顯示，帶背景光

⑤ 大功率采樣氣泵

⑥ 200mm（150mm）探管，3米（1.5米）取樣管線可選

⑦ 在線顆粒物過濾器單元，帶冷凝水收集

⑧ RS232數(shù)據(jù)接口

⑨ 無數(shù)據(jù)存儲器，熱敏打印機可選

⑩ 充電電池

儀表測量的參數(shù)量程、分辨率如下：

全套的兩組分的ecom-200N分析儀有LCD圖文顯示，帶背景燈；精細(xì)多級過濾器單元，有效過濾煙塵和顆粒物；內(nèi)置熱敏打印機，打印58mm寬打印紙；采樣探管手柄和探管長300mm，帶有3通道采樣軟管3米；探頭，分別測量溫度和壓力，環(huán)境溫度測量導(dǎo)線1.5米；測量完畢后清新空氣清洗傳感器；市電/蓄電池工作由內(nèi)置切換模塊供電；標(biāo)準(zhǔn)儀表箱；尺寸: ± 150 x 170 x 63 mm；重量：約1.5Kg（含采樣探管）；附帶 1卷打印紙、中英操作手冊、出廠標(biāo)定。

北京樂氏聯(lián)創(chuàng)科技有限公司ecom-200N分析儀的報價為19600元/臺；下浮折扣為25%，優(yōu)惠價為14700元/臺。ecom-200N分析儀產(chǎn)品介紹見附件一。

這臺上的分析儀可以基本取代［2009］99號文件附件3列出的能效測試設(shè)備。

⑵ 檢驗機構(gòu)固定的設(shè)備儀器

檢驗機構(gòu)固定的設(shè)備儀器用于測定煤的收到基低位發(fā)熱量、煤的灰分收到基質(zhì)量百分?jǐn)?shù)、飛灰和爐渣可燃物含量。煤的收到基低位發(fā)熱量可以采用量熱儀進(jìn)行測定。煤的灰分收到基質(zhì)量百分?jǐn)?shù)、飛灰和爐渣可燃物含量可以在抽取試樣后采用智能溫控一體化馬弗爐、分析天平進(jìn)行測定。

按《煤的工業(yè)分析方法》GB212－2001第4.1條和DL/T 567.6－95《飛灰和爐渣可燃物測定方法》第3.2條的規(guī)定，所采用的儀器設(shè)備如下：

① 馬弗爐：能保持溫度為815±10℃，爐膛有足夠的恒溫區(qū)；爐后壁的上部帶有直徑為25～30mm的煙囪，下部離爐膛底盤20～30mm處有一個插熱電偶的小孔，爐門上有一個直徑為20mm的透氣孔。

② 分析天平：感量0.0001g。

③ 瓷灰皿：長方形，底長45mm，寬22mm，高14mm。

④ 破碎機

⑤ 制樣機

煤的灰分測定分析步驟如下：

① 在預(yù)先灼燒至質(zhì)量恒定的灰皿中，稱取粒度小于0. 2 mm的空氣干燥煤樣（1±0. 1）g，稱準(zhǔn)至0. 000 2 g，均勻地攤平在灰皿中，使其每平方厘米的質(zhì)量不過0. 15 g。

② 將灰皿送入爐溫不過 100℃的馬弗爐恒溫區(qū)中，關(guān)上爐門并使?fàn)t門留有 15 mm左右的縫隙。在不少于30 min的時間內(nèi)將爐溫緩慢升至 500℃，并在此溫度下保持 30 min。繼續(xù)升溫到（815±10）℃，并在此溫度下灼燒 1 h。

③ 從爐中取出灰皿，放在耐熱瓷板或石棉板上，在空氣中冷卻5 min左右，移入干燥器中冷卻至室溫（約 20 min）后稱量。

④ 進(jìn)行檢查性灼燒，每次20 min，直到連續(xù)兩次灼燒后的質(zhì)量變化不過0.001 0 g為止。以后一次灼燒后的質(zhì)量為計算依據(jù)?；曳值陀?/span>15.00％時，不必進(jìn)行檢查性灼燒。

空氣干燥煤樣的灰分按下式計算：

A_ad＝ ×100%

式中A_ad——空氣干燥煤樣的灰分，單位為百分?jǐn)?shù)（％）；

m——稱取的空氣于燥煤樣的質(zhì)量，單位為克（g）；

m₁——灼燒后殘留物的質(zhì)量，單位為克（g）。

空氣干燥煤樣的灰分A_ad可按《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)》表1－5的換算因子轉(zhuǎn)換為灰分的收到基質(zhì)量百分?jǐn)?shù)A_ar。

飛灰和爐渣可燃物測定分析步驟如下：

① 按DL/T 567.3－95《飛灰和爐渣樣品的采集》采集飛灰或爐渣樣品；

② 按DL/T 567.4－95《入爐煤、入爐煤粉、飛灰和爐渣樣品的制備》制備出粒度小于0.2mm的灰渣樣品；

③ 按GB212中緩慢灰化法測定灰、渣的灰分（A_ad %）。

依據(jù)測定的飛灰或爐渣灰、渣的灰分（A_ad %），按下式進(jìn)行計算就得到可燃物含量

CM_ad＝100－A_ad 　　　%

式中CM_ad——空氣干燥基灰渣樣的可燃物含量，%。

經(jīng)網(wǎng)上搜索查詢，只有上海歐銳儀器設(shè)備有限公司和河南省鶴壁市的多家單位（例如，鶴壁市華源儀器儀表有限公司、鶴壁華益科技有限公司和鶴壁市熱工儀表儀器廠）可以能提供爐膛有足夠的恒溫區(qū)的箱形電爐（溫度為815±10℃）、感量0.0001g的分析天平（聽說是上海產(chǎn)的天平）、瓷灰皿、破碎機和制樣機；但不能提供自己生產(chǎn)的量熱儀。與河南省鶴壁市的上述三家單位和電子郵件后，在兩天之內(nèi)，只有鶴壁華源儀器儀表有限公司從網(wǎng)上報來能提供的產(chǎn)品介紹與價格表（見附件二）；而且破碎機和制樣機的體積和功率很大，需要使用380V的三相電源。

上海歐銳儀器設(shè)備有限公司是國內(nèi)早生產(chǎn)量熱儀、測硫儀、高溫爐等煤質(zhì)分析儀器廠家之一；該公司制造的智能溫控一體化馬弗爐（加送10個瓷灰皿和制樣機）價格為15000元。該公司制造的DF－4型電磁粉碎機（體積小，使用220V的電源）價格為2000元。該公司制造的101型/202型干燥箱價格為1500元。該公司制造的量熱儀有兩種，WELL9000型全自動精密快速智能量熱儀價格為為8萬元；OR2010型自動快速量熱儀價格為2.8萬元；該公司能提供的國產(chǎn)分析天平有兩種，一種價格為3200元，另一種價格為3800元。該公司產(chǎn)品介紹見附件三。

納博熱（上海）工業(yè)爐有限公司不知怎么從網(wǎng)上獲得我們采購設(shè)備的信息，說能提供德國制造的馬弗爐，價格至少要3.3萬元。

本人主張購買上海歐銳儀器設(shè)備有限公司的產(chǎn)品，而且量熱儀選購低價位的OR2010型自動快速量熱儀就行了。理由是上海歐銳儀器設(shè)備有限公司是國內(nèi)的老廠家，按說產(chǎn)品產(chǎn)量好，信譽度也好。而河南的廠家（例如鶴壁華源儀器儀表有限公司等單位）自己不能制造量熱儀，產(chǎn)品不齊全。如果選購上海歐銳儀器設(shè)備有限公司的配套產(chǎn)品，價格合計才5.03萬元；就可以適應(yīng)鍋爐熱效率測試時對煤的收到基低位發(fā)熱量、煤的灰分收到基質(zhì)量百分?jǐn)?shù)、飛灰和爐渣可燃物含量等參數(shù)的測定了。

㈢ 鍋爐簡易測試的熱效率計算方法

⑴ 正常情況下，煤中灰分收到基質(zhì)量百分?jǐn)?shù)A_ar和鍋爐的輸入熱量Q_in為常數(shù)，飛灰可燃物與灰渣可燃物含量決定q₄的大小。q₄可按下式計算：

q₄＝（32866.4A_ar/ Q_in）［a_f.a·C_f.a/（100－C_f.a）＋a_sl·C_sl/（100－C_sl）］  　%　　  （1）

式中q₄——鍋爐固體不*燃燒熱損失，%；

A_ar——燃料中灰分的收到基質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%；

Q_in——鍋爐的輸入熱量，kJ/kg；鍋爐的輸入熱量按《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)》式（1－64）或式（2－4）進(jìn)行計算；

a_f.a——飛灰中灰量占入爐煤總灰分的質(zhì)量份額；

C_f.a——飛灰可燃物含量的百分?jǐn)?shù)，%；

a_sl——爐渣中灰量占燃料總灰分的質(zhì)量份額，

C_sl——爐渣可燃物含量（含碳量）的百分?jǐn)?shù)，%。

對于煤粉鍋爐，當(dāng)燃用煤種一定時，燃料中灰分的收到基質(zhì)量百分?jǐn)?shù)A_ar和鍋爐的輸入熱量Q_in為常數(shù)，固態(tài)排渣煤粉爐因灰渣量小，可燃物含量低，對q₄的影響可忽略不計或當(dāng)作定值，q₄僅與飛灰中灰量占入燃煤總灰分的質(zhì)量份額C_f.a有關(guān)。這樣，可按下列公式計算確定C_f.a每變化1%對q₄的影響值。

q₄=32866.4× （A_ar /Q_in ） ×a_f.a·C_f.a /（100－C_f.a ）     %  　　　　　     　 （2）

式中符號說明同前。

鍋爐的輸入熱量由以下各項組成：

Q_in＝Q_net，ar＋i_fue＋Q_s＋Q_fo　　　　 kJ/kg  　　　　　　　　 　    　 （3）

式中Q_in——鍋爐的輸入熱量，kJ/kg；

Q_net，ar——煤的收到基低位發(fā)熱量，kJ/kg；

i_fue——煤的物理顯熱，kJ/kg；

Q_s——噴入鍋爐的蒸汽帶入的熱量，kJ/kg；可根據(jù)噴口面積和蒸汽壓力按Grashof公式（《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)》式2－1）計算噴入的蒸汽量，依其熱焓進(jìn)行換算；

Q_fo——用外來熱源加熱空氣帶入的熱量，kJ/kg；按實際情況進(jìn)行計算。

當(dāng)燃料為煤時，其物理顯熱

i_fue＝c_cot_co     kJ/kg                　　　　　　　　　　 　       （4）

式中i_fue——煤的物理顯熱，kJ/kg；

t_co——煤的溫度，℃；

c_co——煤的比熱容，kJ/（kg·℃）；按下式（1－37）確定

c_co＝ ＋ c  　　　                 　 　　　（5）

式中c_co——煤的比熱容，kJ/（kg·℃）；

c ——干煤的比熱容，kJ/（kg·℃）；

M_ar——收到基水分，%。

沒有外在水分的干煤比熱容c 在常溫下的數(shù)值見表1。

干煤的比熱容　　表1

如果煤未經(jīng)預(yù)熱，只有當(dāng)煤的水分符合下式條件時，才需要考慮煤的物理顯熱；這時煤的溫度一般取為20℃。

M_ar≥ 　　　%　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　     （6）

式中M_ar——煤的收到基水分，%；

通常M_ar＜ ，故多數(shù)情況下i_fue可以忽略不計。如果 Q_s、Q_fo也為零，則鍋爐的

輸入熱量Q_in就等于燃料收到基低位發(fā)熱量Q_net，ar。這種情況下，式（1）和式（2）中的Q_in就可以用Q_net，ar代替。

⑵ 排煙溫度 _ex和過量空氣系數(shù)α_ex決定排煙熱損失q₂的大小?？梢愿鶕?jù)氧量表測量得到的煙氣中的含氧量O，可按下式推算出排煙過量空氣系數(shù)

α_ex＝ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    　（7）

式中α_ex——排煙過量空氣系數(shù)；

O——煙氣中的含氧量，%。

再按下式計算鍋爐出口的平均過量空氣系數(shù)

α_av＝（α＋α_ex）/2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　   　    　（8）

式中α——鍋爐爐膛過量空氣系數(shù)。

爐膛過量空氣系數(shù)α可以使用儀表在現(xiàn)場測試換算得出。

然后按下式計算鍋爐排煙熱損失q₂

q₂＝ 　　　　%　　　　　　　　　　　　　　　（9）

式中q₂——鍋爐排煙熱損失，%；

α_ex——排煙過量空氣系數(shù)；

i ——理論冷空氣焓，kJ/kg；一般，取冷空氣溫度為20℃查得空氣焓（c ）_a，再計算；

q₄——固體不*燃燒熱損失，%；

Q_in——鍋爐的輸入熱量，kJ/kg；同上，如果 Q_s、Q_fo為零，且M_ar＜ ，i_fue可以

忽略不計，則Q_in就等于燃料收到基低位發(fā)熱量Q_net，ar；

i_ex——相應(yīng)于排煙過量空氣系數(shù)α_ex和排煙溫度 _ex條件下的煙氣焓，kJ/kg；按下式進(jìn)行計算；

i_ex＝i ＋（α－1） i      kJ/kg                            　　　　　 （10）

式中i_ex——燃料燃燒后產(chǎn)生的煙氣焓，kJ/kg；

i ——理論煙氣焓，kJ/kg；

i ＝ （c ） ＋V （c ） ＋V （c ）                     （11）

i ——理論空氣焓，kJ/kg；

i ＝V⁰（c ）_a                                                      （12）

1Nm³三原子氣體的焓（c ） 、氮氣的焓（c ） 、水蒸汽的焓（c ） 、空氣的焓（c ）_a可從《工業(yè)鍋爐設(shè)計計算 標(biāo)準(zhǔn)方法》“層狀燃燒及流化床燃燒工業(yè)鍋爐熱力計算方法”附錄B的表B8查得。

其他符號說明同前。

這樣，可通過計算可以確定 _ex每變化1℃和O每變化1%對q₂的影響值。

⑶ 根據(jù)實測煙氣中一氧化碳的含量CO，按如下近似計算公式來計算氣體不*燃燒熱損失q₃的大?。?/span>

q₃＝3.2α_ex·CO　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　      　（13）

式中q₃——氣體不*燃燒熱損失，%；

α_ex——排煙過量空氣系數(shù)；

CO——排煙中的一氧化碳含量，%。

這樣，就可以根據(jù)CO值變化確定q₃的大小。

⑷ 根據(jù)《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程》GB/T10180－2003的規(guī)定，對于散裝蒸汽鍋爐，可按查該標(biāo)準(zhǔn)表D.1鍋爐散熱損失q₅；對于散裝熱水鍋爐，可按查該標(biāo)準(zhǔn)表D.2鍋爐散熱損失q₅；對于快、組裝鍋爐（包括燃油、氣鍋爐和電加熱鍋爐）的散熱損失q₅，可近似地按下式計算

q₅＝ ×100　　%　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　 （14）

式中F——鍋爐散熱表面積，m²；

B——燃料的消耗量，kg/h或Nm³/h；

Q_in——鍋爐的輸入熱量，kJ/kg或kJ/Nm³。

⑸ 根據(jù)《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程》GB/T10180－2003的規(guī)定，灰渣溫度可以實測或按經(jīng)驗數(shù)據(jù)。作為簡易測試計算，1kg灰的焓（c ）_ash可由《工業(yè)鍋爐設(shè)計計算 標(biāo)準(zhǔn)方法》“層狀燃燒及流化床燃燒工業(yè)鍋爐熱力計算方法”附錄B的表B8查得。查表時，層燃爐的爐渣溫度一般取為600℃。因此，按煤質(zhì)化驗報告，根據(jù)燃料中灰分的收到基質(zhì)量百分?jǐn)?shù)A_ar，灰渣物理熱損失q₆可以按公式（1－81）或（1－82）計算得出。

對于層燃爐

q₆＝ 　  　%　　　　　　　　　　　　　　　　　   　 （15）

式中q₆——層燃爐灰渣物理熱損失，%；

a_sl——灰渣含灰量占爐前燃料總灰量的百分比；對于鏈條爐排，a_sl取為0.8。

A_ar——燃料中灰分的收到基質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%；

Q_in——鍋爐的輸入熱量，kJ/kg；

（c ）_ash——1kg灰的焓，kJ/kg；由《工業(yè)鍋爐設(shè)計計算 標(biāo)準(zhǔn)方法》“層狀燃燒及流化床燃燒工業(yè)鍋爐熱力計算方法”附錄B的表B8查得；層燃爐的爐渣溫度一般取為600℃。

對于流化床爐

q₆＝q_6o.a＋q_6c.as＋q_6d.a　　　%　　　　　　　　　　　　　 　　　 　 （16）

式中q₆——流化床爐灰渣物理熱損失，%；

q_6o.a——溢流灰物理熱損失，%；

q_6o.a＝   　%　　　　　　　　　　　　　　    　　　 （17）

q_6c.as——冷灰（渣）物理熱損失，%；

q_6c.as＝   　%　　　　　　　　　　　　　　          （18）

q_6d.a——煙道灰物理熱損失，%；

q_6d.a＝   　%　　　　　　　　　　　　　 　          （19）

當(dāng)流化床鍋爐中燃用油頁巖時， （17）、（18） 、（19）中的A_ar應(yīng)以A_ar－（CO₂）_g.cb代替。

溢流灰溫度等于沸騰層溫度，冷灰（渣）溫度等于沸騰層/密相區(qū)溫度減50～100℃。

由鼓泡流化床爐燃盡室分離出來的煙道灰，應(yīng)考慮它的物理顯熱損失，并取它的溫度等于燃盡室出口煙溫。而由對流煙道分離出來的煙道灰物理顯熱損失略去不計。

⑹ 根據(jù)測試計算結(jié)果，可以計算出鍋爐熱效率η。

因為可以按上述公式計算出鍋爐排煙熱損失q₂、氣體不*燃燒熱損失q₃和固體不*燃燒熱損失q₄，而鍋爐散熱損失q₅和灰渣物理熱損失q₆可以按煤及其燃燒的公式進(jìn)行計算或從《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程》GB/T10180－2003相應(yīng)的表中查得，因此可以按下列公式計算鍋爐熱效率η：

η＝q₁＝100－∑q＝100―q₂―q₃―q₄―q₅―q₆　　　%　　　　　　       （20）

式中η——鍋爐熱效率，%；

∑q——鍋爐的各項熱損失之和，%；

q₁——鍋爐輸出熱百分率，%；

q₂——鍋爐排煙熱損失，%；

q₃——鍋爐氣體不*燃燒熱損失，%；

q₄——鍋爐固體不*燃燒熱損失，%；

q₅——鍋爐散熱損失，%；

q₆——灰渣物理熱損失，%。

備注：因為鍋爐熱效率測試在這里需要的掌握是鍋爐運行的情況，不是設(shè)計鍋爐；所以，氣體不*燃燒熱損失q₃值不可從《工業(yè)鍋爐設(shè)計計算 標(biāo)準(zhǔn)方法》“層狀燃燒及流化床燃燒工業(yè)鍋爐熱力計算方法”附錄B查取。

為便于掌握燃煤鍋爐熱效率簡易測試的計算方法，下面舉例說明。

例如　某單位有一臺蒸發(fā)量為30t/h鏈條式蒸汽鍋爐，燃煤的收到基組成成分為：揮發(fā)分V_daf＝35.80%，碳C_ar＝56.20%，氫H_ar＝3.59%，氧O_ar＝4.55%，氮N_ar＝1.51%，硫S_ar＝0.37%，灰分A_ar＝26.88%，水分M_ar=6.90%；收到基低位發(fā)熱量Q_net，ar＝20900kJ/kg；煤耗量B＝6t/h；鍋爐沒有用外來熱源加熱空氣帶入的熱量，也沒有向爐內(nèi)噴入蒸汽；根據(jù)化驗和測量結(jié)果得出鍋爐飛灰可燃物C_f.a＝5.5%，爐渣含碳量C_sl＝7.5%，飛灰中灰量占燃料總灰分的質(zhì)量份額a_f.a＝15%，爐渣中灰量占燃料總灰分的質(zhì)量份額a_sl＝85%；經(jīng)現(xiàn)場儀表測量換算得到爐膛的過量空氣系數(shù)α＝1.3；實測冷空氣溫度t_l.a＝20℃，排煙溫度 _ex＝260℃，煙氣中一氧化碳的含量CO＝10%，氧含量O＝10%。求鍋爐熱效率和單位時間損失的煤量。

由于

M_ar＝6.90（%）＜ ＝28.1（%）

煤的物理顯熱i_fue可以忽略不計；且鍋爐沒有用外來熱源加熱空氣帶入的熱量，也沒有向爐內(nèi)噴入蒸汽，Q_s、Q_fo為零，所以鍋爐的輸入熱量Q_in等于燃料收到基低位發(fā)熱量Q_net，ar。因此，按公式（1）計算鍋爐固體不*燃燒熱損失

q₄＝（32866.4A_ar/ Q_net，ar）［a_f.a·C_f.a/（100－C_f.a）＋a_sl·C_sl /（100－C_sl）］

          ＝32866.4×26.88/20900［0.15×5.5/（100－5.5）＋0.85×7.5/（100－7.5）］

        ＝3.28（%）

每小時損失的原煤量

B₄＝B·q₄＝6×3.28%＝0.197（t/h）

按 （7）計算鍋爐的排煙過量空氣系數(shù)

α_ex＝ ＝ ＝2.1

按公式（8）計算鍋爐出口的平均過量空氣系數(shù)

α_av＝（α＋α_ex）/2＝（1.3＋2.1）/2＝1.7                                          　

按《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)》公式（1－41）計算1kg煤*燃燒所需的理論空氣量

V⁰＝0.0889（C_ar＋0.375S_ar）＋0.265H_ar－0.0333O_ar

＝0.0889（56.2＋0.375×0.37）＋0.265×3.59－0.0333×4.55

＝5.808（Nm³/kg）

按《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)》公式（1－53）計算煙氣中的理論氮氣量

V ＝0.79V⁰＋0.8 ＝0.79×5.808＋0.8× ＝4.600（Nm³/kg）

按《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)》公式（1－54）計算煙氣中的三原子氣體量

＝0.01866（C_ar＋0.375S_ar）＝0.01866（56.20＋0.375×0.37）＝1.051（Nm³/kg）

按《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)》公式（1－55）計算煙氣中的理論水蒸汽量

V ＝0.111H_ar＋0.0124M_ar＋0.0161V⁰

＝0.111×3.59＋0.0124×6.90＋0.0161×5.808

＝0.578（Nm³/kg）

按排煙溫度 _ex＝260℃，用插入法從《工業(yè)鍋爐設(shè)計計算 標(biāo)準(zhǔn)方法》“層狀燃燒及流化床燃燒工業(yè)鍋爐熱力計算方法”附錄B的表B8中查得煙氣中三原子氣體焓（c ） ＝487.28 kJ/Nm³，氮氣焓（c ） ＝339.16kJ/Nm³，水蒸汽焓（c ） ＝399.42kJ/Nm³；冷空氣焓（c ）_a＝26.48kJ / Nm³。

按《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)》公式（1－59）計算鍋爐排煙的理論焓

i ＝ （c ） ＋V （c ） ＋V （c ）

＝1.051×487.28＋4.600×339.16＋0.578×399.42

＝2303.13（kJ/kg）

按《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)》公式（1－60）計算理論冷空氣焓

i ＝V⁰（c ）_a＝5.808×26.48＝153.80（kJ/kg）

按《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)》公式（1－58） 計算鍋爐排煙的實際焓

i_ex＝i ＋（α_ex－1） i ＝2303.13＋（2.1－1）×153.80＝2472.31（kJ/kg）

按《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)》公式（1－73）計算鍋爐排煙熱損失

q₂＝ ＝ ＝9.95%

根據(jù)實測煙氣中一氧化碳的含量CO＝%，按《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)》公式（2－8）計算氣體不*燃燒熱損失：

q₃＝3.2α_ex·CO＝3.2×2.1×0.10＝0.672%

此單位30t/h鍋爐系散裝鍋爐，可按《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程》GB/T10180－2003的規(guī)定查該標(biāo)準(zhǔn)表D.1，得出此鍋爐散熱損失q₅＝1.17%；

1kg灰的焓（c ）_ash 按層燃爐的爐渣溫度為600℃，從《空氣和煙氣以及灰的焓表》可查得

（c ）_ash ＝560.2kJ/kg；

由于鏈條爐排灰渣含灰量占爐前燃料總灰量的百分比a_sl應(yīng)取為0.8，因此，灰渣物理熱損失可以按公式（15）進(jìn)行計算

q₆＝ ＝ ＝0.58%

按公式（2－10）計算鍋爐熱效率η

η＝100―q₂―q₃―q₄―q₅―q₆

＝100―9.95―0.672―3.28―1.17―0.58＝84.35%

鍋爐熱效率測試單位可轉(zhuǎn)化為計算表格進(jìn)行上述計算。如果能開發(fā)出軟件進(jìn)行計算則更好。

                                             胡石山

                                         2009年6月25日