测量不确定度对CFB锅炉热效率反平衡法测试的影响

王义厢安徽省特种设备检测院

测量不确定度对CFB锅炉热效率反平衡法测试的影响

王义厢
安徽省特种设备检测院

王义厢（1979-）男，山东临沂人，工程师，长期从事锅炉检验、节能等研究。

CFB锅炉是20世纪八九十年代发展起来的一种环保新型锅炉，该类型锅炉具有燃料适应性广泛、负荷调节范围大、燃烧效率高、污染物排放少的优点，在企业自备电站中得到了广泛应用。该类型锅炉在二三十年的设计、制造、运行中不断总结与优化，部分炉型仍存在可靠性差、运行效率偏低等缺点，锅炉的安全、经济运行得不到保证。提高锅炉的热效率，降低煤耗，提高运行的经济性，是锅炉设计、制造、运行特别重视的环节。而评价电厂运行状态的重要手段是锅炉热效率测试，也是每个CFB锅炉使用优化燃烧、经济运行评价的主要判断依据 。锅炉的热效率测试有正平衡法和反平衡法两种，正平衡法直接测量确定效率的主要参数（输入、输出），但采用正平衡法来获取锅炉输入热量的数值误差很大，并且锅炉输出热量的有效利用数据也存在很多的误差；而反平衡法虽然需要较多的测量，且某些损失实际上无法测量，其值必须估计，但反平衡测量根据各项损失所得的数据，可以优化运行参数，对实际的经济运行具有指导意义。

为了更科学的对测量结果进行评判，美国技术标准研究院及中国国家质量技术监督局都提出了测量不确定度的概念。不确定度的数值大小表达了测试水平和测试结果的质量和应用价值，也把它作为定量表达试验结果精确度的一种方法。表征锅炉运行状态的重要指标采用锅炉热效率反平衡法，其各项数据测量的不确定度显得尤为重要。

CFB锅炉热效率反平衡法

对于循环流化床锅炉（CFB）来说，反平衡法计算锅炉热效率公式为：η=1-q2-q3-q4-q5-q6，式中η：为锅炉热效率；q2：为排烟热损失；q3：为化学未完全燃烧热损失；q4：为机械未完全燃烧热损失；q5：为散热损失；q6：为灰渣物理热损失。对于大容量CFB锅炉，锅炉在正常工况运行状态，结合入炉煤提供足够的风量和适宜的烟气氧含量，可燃性气体在烟气中所占份额已相当少，采取措施降低该项热损失对提高锅炉热效率已基本没多大意义；制造完成并投入运行的锅炉结构，本体的散热面积和保温条件基本成型，保温措施良好的情况下，再采取别的措施去降低锅炉散热损失也几乎不可能；CFB锅炉的热渣排放已基本采用冷渣器，已极大的回收了这部分热量，本身灰渣物理热损失所占比例相对很小。在反平衡法热效率计算中，排烟热损失最大，而循环流化床锅炉燃料适应性范围广，机械未完全燃烧热损失也是一个值得重视的指标，因而减少这两项损失是提高锅炉经济性的关键。

测量不确定度的影响

误差分析

测量误差有三类，一是随机误差：由随机出现的偶然因素而引起的误差，数值大小和正负方向不定，并有抵偿性，其分布符合正态分布定律；二是系统误差：由于仪表自身存在缺陷、客观因素的改变、测试者的习惯与偏向等因素引起的误差。可分为已定系统和未定系统两种误差。疏失误差：在测量过程中，由某些突然发生的不正常因素或测量中的疏忽而引起的明显测量结果的误差。对于已定系统误差可根据产生的原因加以清除，未定系统误差也可作为随机误差计算。对疏失误差应对其消除，但不能因为测量过程中工况变化引动的测量值的变化也进行消除。

热损失的主要影响因素

机械未完全燃烧热损失中，最重要的影响指标是灰渣中含碳量，该项数据需要在实验室化验才能获得，取样过程、测量仪器、仪器及仪表读数等都是不确定度的主要来源。对于锅炉排烟热损失来说，其不确定度的影响指标也存在多个方面，主要有煤质分析，灰、渣含碳量，排烟温度、烟气成分等多个参数的不确定度。

测量实例分析

根据某电厂130t/h循环流化床锅炉热效率试验中多次测量的数值，计算得到的测量参数的不确定度（如表1）。

表1 测量参数的不确定度

采用灵敏系数来判别不确定度的影响大小，在相关文献中在合成标准不确定度计算过程中采用数值扰动法进行估值。根据得到的灵敏系数与不确定度的乘积（如表2）。

表2 灵敏系数与不确定度的乘积

由上表可以看出，排烟温度、炉渣含碳量、烟气含氧量的数据较大，对排烟热损失、机械不完全燃烧热损失的不确定度影响比较大。

结语

通过分析锅炉热效率不确定度的分析方法，同时结合实际的测量总结，得出了排烟温度、炉渣含碳量、烟气含氧量的测量数值的准确程度对热损失的不确定度影响比较大。因此为提高锅炉热效率反平衡法测试结果的准确度，应采用如下方法最尽量减少测试过程中的不确定因素：首先，保证仪器、仪表及测量设备的精度；其次保证测试期间锅炉运行工况的稳定，增加重复采样的次数；然后专人负责采样计数，中间不得随意更换；最后偏差较大的数据应重新测量。