锅炉运行工况热效率测试影响因素分析

李嘉强

（广东省梅州市特种设备检验所，广东 梅州 514000）

我国能源供需正面临着严峻的挑战，人均能耗低而单位产值能耗高，燃煤工业锅炉高能耗、高污染导致大气污染日益严重，这对锅炉热效率测试提出了新的要求。正平衡法和反平衡法是测试锅炉运行工况热效率的常用方法，但测试过程容易受一些因素影响，包括给水箱容积、煤热值的采集、除氧器的变化等，若测试中疏忽了这些情况，可能导致测试活动无法为锅炉运行工况热效率提供客观准确数据，影响锅炉经济效益。因此设备人员有必要加强锅炉运行工况热效率影响因素的分析工作，最大限度避免热效率睇而导致的资源浪费。

1 对锅炉热效率测试影响因素的评析

1.1 锅炉热效率计算公式与构成因素

下面先从锅炉热效率的定义与公式引出影响锅炉热效率计算结果的因素。

锅炉的有效利用热量与输入热量之比称为锅炉的热效率。测试方法有两种，即正平衡法和反平衡法。

（1）正平衡法

正平衡法是直接测定锅炉有效利用热Q1与送入锅炉的热量Qr按下式计算热效率的方法，即

式（1）中：η—锅炉热效率，%；

Q1与Qr—分别为锅炉的有效利用热量与输入锅炉的热量，kJ/h；

D—锅炉蒸发量，kg/h；

izq与igs—分别为蒸汽热焓与给水热焓，kJ/h；

B—燃料消耗量，kg/h；

Qydw—燃料应用基低位发热量，kJ/kg；

（次要项目的符号注释略）。

从式（1）中可看出，锅炉正平衡法的热效率计算跟很多因素有关，本文中只重点对容易出现测试、计算疏忽偏差的主要大项锅炉蒸发量D、蒸汽焓值izq与燃料消耗量B、燃料（应用基低位）发热量Qydw的相关影响因素进行分析论述。

（2）反平衡法

反平衡法是通过测定锅炉各项热损失然后按下式计算热效率的方法，即

式（2）中，q2、q3、q4、q5、q6 分别为锅炉排烟热损失、气体不完全燃烧热损失、固体不完全燃烧热损失、散热损失及灰渣物理热损失。本文中重点对容易出现测试计算偏差的固体不完全燃烧热损失（进行排渣量与渣样含碳量测试）及排烟热损失进行表述。

1.2 锅炉正平衡法热效率测试的影响因素及测试过程中需注意的事项分析

锅炉的正平衡法热效率测试的组成部分中，锅炉的蒸发量D主要通过锅炉对水量进行测定，因此，给水箱容积的测量、锅炉的汽水压力、温度参数变化情况、除氧器和锅筒水位的测量等都会对测定结果产生影响，此外，给煤量的测量方式会受到燃料消耗量B的参数的影响，温度、蒸汽压力等参数的变化情况会对蒸汽焓值的计算产生影响等，由上述多个因素中可知，对锅炉的正平衡法热效率进行测试的过程中，如果对某些参数出现问题，都可能会使测试结果出现较大偏差，从而会导致锅炉的热效率无法得到比较客观的反映，下面主要列举几个对锅炉的热效率的测试结果产生影响的因素进行相关分析。

（1）锅筒水位

对锅炉的热效率进行测试的过程中，锅炉中的水位通常会出现变化，此时就会对锅炉的的产汽量和水容积的计算情况产生比较明显的影响，如倘若锅筒长为8000mm，直径为1500mm，而锅筒的水位只发生20mm左右的变化，锅筒的储水量变化量约0.2吨，此时锅炉的产气量和给水量都不会受到太大影响，甚至可以忽视。因此，只要及时采取有效措施对给水情况进行实时控制，使锅炉水位保持在较稳定状态，那么即可根据水位差对汽容量和水容量的变化情况进行有效计算，从而就可对产汽量进行正确修正。

（2）水箱水容积

水箱中水容积的变化情况与测量，都会对水位变化量的测量和水箱的截面积的测量与计算产生一定影响，现主要分析的是水箱内拉撑管的相关影响因素。锅炉中所用的给水箱的容积通常较大，圆柱体或长方体的水箱，如果在其箱内设置拉撑管，即可对水箱受力情况进行有效保证，但是和圆柱体的水箱相比，长方体水箱中的拉撑管的分布情况较密集。这些拉城管会占据一定的水空间，对锅炉的热效率进行测试的过程中，水箱中的水位发生变化时，通常都需经过拉撑管所在的位置，因此，可根据拉撑管排水量对水箱中水容积的具体变化情况进行适当调整，这样对给水的实际体积进行计算后，可再对水温度所对应的密度进行实测，从而对水的质量进行有效测量与计算。

（3）给煤量

在测试的过程中，应使用称对锅炉的给煤量进行称量，以使其更准确。对锅炉进行给煤时，提出都是在炉前使用煤斗进行输送，因此，测试中应使给煤斗的煤位始终保持一致，这样才能在一定上保证测量的准确性。对煤斗煤位的位置进行判定时，可根据煤斗结构的具体情况，通过钢板接驳焊缝或对角钢位置进行加强等措施来使其定位更加准确，此过程中，需注意的是，应使煤斗的煤位平面保证足够的面积，这样才能使测试过程中对煤面进行平整时，能获得一个比较水平的位置。在测试的最后阶段，更应注意提前对其平整度进行适当调整，这样才能使煤位在测试结束时达到一定较好的预期值。

（4）给煤热值

对煤热值进行测量时，煤样的选取、煤样热值测试前的粉碎处理、测试方法和所使用的测试设备等都会影响大结果，现主要分析的是如何正确选取合适的煤样。在保证锅炉热效率在测试过程输送给锅炉的煤质成分都相同，应按照一定比例在煤斗开口所在位置在煤斗中的前中后、高中低、左中右中的各个位置进行取样，这样才能使所选取到的煤颗粒的干湿度、色泽度以及分布情况都具有比较明显的代表性。在煤斗或煤仓中增添石灰时，为了使其混合的均匀性、给煤量的对应性以及煤样热值得到一定保证，应在炉内对其进行脱硫操作；在日常的混煤燃烧过程中，为了保证期具有一定的混合均匀性，则应在煤仓输煤前进行脱硫操作及取样，此外，还可在测试期间暂停进行，以使煤样的选取具有一定的代表性，且这样也能做一定程度上保证热值具备一定的客观性。

（5）除氧器水位

测试过程中，应使水位始终保持一致，对于除氧器中储水量的变化情况，可通过水位差进行计算，从而可对锅炉中的给水量和产气量进行有效修正。对锅炉的热效率进行测试的过程中，在始末时点时，除氧器的的水容积和水位的变化都会对锅炉产汽量的计算产生直接影响。此时可先在测试过程中保持除氧器水位的稳定性，然后再在测试结束时对除氧器的中水容积的变化量和水位的变化情况进行测量，以使计算结果的准确性得到一定保证。

（6）锅炉疏水箱

对锅炉的热效率进行测试时，如果要用到疏水箱，应对疏水箱中水位的始末位置的变化量进行有效控制，以使之始终保持在比较稳定的位置，这样才能使锅炉的给水量和产汽量的修正情况得到有效保证。

（7）锅炉汽水压力及温度参数

当锅炉在运行供汽的过程中，如果供汽负荷出现不稳定现象，那么锅炉内的汽水压力和温度参数都会出现比较明显的波动现象，从而就使锅炉内的储水量出现一定变化，此时就会对锅炉的给水量和产气量的计算产生影响，出现这种情况时，可通过锅炉运行过程中的水重量及其所对应的温压下锅水的比容变化情况进行有效修改。

1.3 锅炉反平衡法热效率测试的影响因素

对锅炉是反平衡法热效率进行测试时，结果中固体的不完全燃烧和锅炉的排烟中的热损失所占的份额是最高的，但是在实际测试中，因固体不完全燃烧所带来的热损失通常会被忽视，这样就会使测试结果出现较大偏差。现主要对此上述两项在测试中所需注意的问题进行分析。

（1）锅炉排烟

在锅炉的热损失中，排烟中所耗费的热损失是较大的，根据实践可知，烟气的体积与排烟温度是导致排烟出现热损失的主要原因，一般排烟温度越高，损失的排烟热越多。锅炉是运行过程中，锅炉所排出的烟气温度通常会出现较明显的波动现象，此时可通过选择相关时点的烟温对锅炉中排烟热损失的具体情况进行有效计算，此外，还可使用加权平均法对所对应的排烟量在测试期间的烟温值进行计算。

（2）锅炉出渣量

为了使渣样和渣量中含碳量的变化处于较稳定的状态，不应再对所排放出来的炉渣进行继续燃烧，这样才能在一定程度上对实际的热损失和排渣量进行有效计算。如果锅炉系统中有冷渣器，可使用冷渣器冷却热渣，以使炉渣的测定量更加准确；若没有冷渣器，则通过隔离空气等方法来使终止炉渣继续燃烧，然后当其冷却到一定程度后再对其进行称量计算。

（3）炉渣的取样和含碳量的测试

对于冷渣器中所排出的炉渣，可直接对其含碳量进行取样测试，如果通过放渣管热态把炉渣排出，应采取有效措施对其进行隔氧冷却，当其冷却后再取样，然后把炉渣外的水分进行烘干后，再对炉渣中的含碳量进行计算与分析，以使炉渣含碳量测试结果的准确性得到有效保证。

结语

锅炉运行工况热效率测试影响因素的分析是一项综合性的工作，对锅炉整体经济性能具有较大的影响。因此，为保证锅炉热效率测试的准确性，设备人员应对测试结果中影响较大且容易疏忽的因素进行全面的分析，做好测试过程中各个环节的配套工作及数据收集工作，以确保测试活动课提供准备可靠的数据，从而提高有效改善锅炉的运行状况。

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[2]张荣泉.锅炉运行工况热效率测试关键影响因素分析[J].化学工程与装备，2013（04）.