一台燃煤气锅炉效率测试分析

王冲

（江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院，江苏 无锡 214000）

高炉煤气(BFG)是高炉炼铁过程中的一种副产品，产量很大，是冶金企业重要的二次能源。转炉煤气(LDG)是转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体。近年来钢厂为节能降耗，纷纷将原先因富余而放散的BFG和LDG送锅炉与煤掺烧，也有直接燃烧BFG+LDG的锅炉。我单位日前测试了一台燃烧高炉煤气+转炉煤气的中压锅炉，并对锅炉热损失各项进行了分析。

1 测试概况

该锅炉为某钢铁厂新装XG-90/3.82-Q锅炉，见图1，额定出力90t/h，额定压力3.82MPa，额定出口温度450℃，尾部带省煤器及空气预热器，无煤气加热器，见图1。设计燃料收到基低位发热量3465.21kJ/N·m3，锅炉2014年1月制造。本次测试采用热损失法，测试时间不少于2h。

图1 锅炉简图

本次锅炉能效测试依据为GB/T 10184-2015《电站锅炉性能试验规程》，试验前，应具备如下条件。

（1）所有参与试验的仪表仪器应在检定或校准有效期内。

（2）确定已具有足够的、符合试验规定的燃料。

（3）整个机组无明显泄漏，主、辅机能正常运转并满足试验要求。

（4）所有受热面在开始试验前均保持正常运行时的清洁度。

（5）锅炉机组与其他非试验系统完成隔离。锅炉试验前，机组应连续正常运行3天以上。

根据协议规定，试验过程中，锅炉蒸发量及蒸汽参数的最大允许波动范围适当放宽，锅炉蒸发量波动的最大允许波动不超过±5%，蒸汽压力波动的最大允许波动不超过0.15MPa，蒸汽温度最大允许波动范围不超过15℃。若测试过程中，数据波动超出最大允许波动范围，该工况作废。试验负责人及测试人员应当由测试经验的专业人员担任。测试过程中测试人员不宜变动，如必须更替时，试验结束时的测试人员必须是试验开始时的测试人员。

2 基础计算

原始数据见表1。

表1 锅炉测试原始数据

经过计算，煤气低位发热值：

气体燃烧的理论干空气量：

理论干烟气量：

实际干烟气体积：根据碳元素的平衡追踪得到下式：

排烟处过量空气系数：根据GB/T10184-2015中的规定，过量空气系数：

但上式是假定燃料中氮含量很少，并且理论干空气量与理论干烟气量很接近时，即烟气中氮含量接近79%，简化得到。然而对于高炉煤气，此公式并不适用。由于高炉煤气中氮含量很高，用上式计算必将带来较大的误差，因此过量空气系数按照下式计算：

3 效率计算

采用热损失法效率计算如下。

锅炉效率：

排烟温度下干烟气定压比热容：

干烟气带走的热量：

烟气中水蒸汽体积：

烟气中水蒸汽带走的热量：

气体未完全燃烧带走热量：

气体未完全燃烧热损失：

根据GB/T 10184-2015《电站锅炉性能试验规程》7.4.4锅炉散热损失的规定，全部被测区域表面平均温度符合以下规定时，可取用锅炉设计的散热损失值：环境温度低于27℃时，保温结构的外表面温度小于或等于50℃。环境温度及保温结构的外表面温度均符合要求，所以按照设计值，。

由此，锅炉效率为：

由于进风温度与给水温度都与设计值非常接近，根据测试协议的规定，本次测试未进行设计（保证）条件下的效率修正。

4 测试建议

本次锅炉测试效率达到了设计规定值，在测试过程中，出现过给水温度低于100℃的现象，应提高运行水平，确保除氧水箱温度以保证除氧效果。煤气湿度峰值较大，建议在锅炉尾部烟道空预器后加装煤气预热器，入煤气进行干燥并提高锅炉效率。尾部烟气中含氧量较高，导致过量空气系数偏大，建议对燃烧器进行调整，适当降低烟气中的氧含量。