工业锅炉能效测试的炉渣和飞灰含碳量测定方法

2014-03-31齐国利

节能技术 2014年2期

孙刚，齐国利

(1.中国机械设备工程股份有限公司，北京 100055;2.中国特种设备检测研究院，北京 100013)

0 前言

锅炉定型产品能效测试，从源头上阻止达不到TSG G0002－2010《锅炉节能技术监督管理规程》限定值的产品流入市场，因此测试过程必须科学、严格［1－3］。对锅炉能效影响较大的因素除了排烟热损失q2，就是固体未完全燃烧热损失q4［4－6］。q4的主要影响因素是炉渣和飞灰可燃物含量，炉渣和飞灰可燃物含量分析方法在TSG G0002－2010《工业锅炉能效测试与评价规则》、GB/T 10180－2003中并没有相关说明［7－8］。目前，炉渣和飞灰可燃物含量常用的方法主要有四种:一是元素分析法测定，二是灼烧减量法(LOI)测定，三是工业分析法测定，四是灼烧减量校正法(IDM)测定［6－7］。

1 研究对象及方法

本文以杭州某台锅炉能效测试为例，详细说明四种测定方法产生的差异。该锅炉的燃料特性等测试基础数据见表1。

表1 锅炉能效测试基础数据Tab.1 The basic data for boiler energy efficiency test

2 研究内容

2.1 元素分析法

依据标准是GB/T476－2008《煤中碳和氢的测定方法》［11］。这种方法按煤的元素分析方法进行，分析有机碳、碳、氢、氮、全硫和氧，该方法特别注意到要分析有机碳元素，需要扣除碳酸盐中分解出CO2的影响。炉渣和飞灰可燃物含量见公式(1)。

式中 Co，ad——有机碳含量;

Had——氢元素含量;

Nad——氮元素含量;

St，ad——全硫;

Oad——氧元素含量。

利用元素分析法分析的灰渣含碳量，及反平衡热效率计算结果见表2。

表2 元素分析法灰渣可燃物含量及热效率测试结果Tab.2 The result of carbon content in ash and boiler thermal efficiency by elemental analysis

2.2 灼烧减量法

样品破碎至0.2 mm(80目)，称取此样1±0.2 g，放入长磁碟中，再放入事先已经升到815±10℃的马弗炉中进行灼烧，灼烧2 h即可取出，放在石棉板上冷却约5 min后，再移到干燥器中，冷却到室温(约30 min)，进行称样，然后再进行一次检查性试验，在同样的条件下灼烧30 min即可。直到重量变化不大于0.001 g为止［12］。

灰中可燃物含量按公式(2)计算

式中 C灰——灰渣可燃物含量/［%］;

G1——失去的重量/g;

G——样品重量/g。

利用灼烧减量法测定的灰渣可燃物含量及反平衡效率结果见表3。

由于灼烧减量可能因水分蒸发和碳酸盐分解引起，而这两部分并不属于可燃物。故要进行实测水分及碳酸盐分解产物以修正减量，才能得到较为准确的可燃物含量。该方法可以用于使用单位的常规检查、在用锅炉简单测试等，但不宜用于以验收、产品定型为目的的热工测试。

表3 灼烧减量法灰渣可燃物含量及热效率测试结果Tab.3 The result of carbon content in ash and boiler thermal efficiency by loss on ignition

2.3 工业分析法

本方法依据的标准是GB/T212－2008《煤的工业分析方法》［13］。主要是测定灰渣中水分、挥发分、灰分和固定碳等成分。不同煤种的灰渣工业分析，只做分析水。将失去水分的试样密封在坩埚内，放在850℃的马弗炉中加热7 min，使挥发物逸出，取出后放入干燥器中冷却至室温再称重，失重占煤样原重的百分数称为挥发分。煤样失掉水分和挥发分后的剩余部分为焦炭。由固定碳和灰分组成。焦炭在800±20℃以下灼烧至恒重，取出冷却。样品所失去重量即为固定炭，剩余部分则为灰分。这两部分占原试样的重量百分比，即为固定炭和灰分的含量。分析的基准是空气干燥基。