锅炉测试

锅炉测试（共7篇）

锅炉测试 篇1

引言

陕西省共有在用工业锅炉1100余台,截至2011年底全省共完成280余台燃煤锅炉和100余台燃气锅炉热工测试工作。通过对测试结果统计分析,总结出在用工业锅炉运行热效率远低于TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》中附件A中热效率限定值、目标值及GB/T 17954-2007《工业锅炉经济运行》中锅炉经济运行级别要求。图1所示为在用工业锅炉热效率测试值与标准值比较(图中每组六列从左到右依次为:目标值、限定值、测试值、三级运行、二级运行、一级运行)。可见,锅炉节能空间大,重要性高。

1 能效测试结果分析

1.1 燃煤锅炉

对全省燃煤锅炉测试结果统计计算,运行平均热效率为67.179%。燃煤锅炉五项热损失中,平均排烟热损失q2为16.948%,占总热损失的52.6%;平均气体未完全燃烧热损失q3为0.253%,占总热损失的0.8%;平均固体未完全燃烧热损失q4为11.07%,占总热损失的34.3%;平均散热损失q5为3.284%,占总热损失的10.2%;平均灰渣物理热损失q6为0.676%,占总热损失的2.1%。各热损失占总热损失的比例如图2所示,其中排烟热损失和固体未完全热损失之和占总热损失的85%以上。

不同蒸发量或热功率下锅炉热效率和各项热损失所占总热损失的比例不同,如表1所示。

由表1可看出,锅炉容量在1t/h

1.2 燃油气锅炉

燃油气工业锅炉平均热效率为88.13%,其中蒸汽锅炉平均热效率为87.03%,热水锅炉平均热效率为89.24%。燃油气锅炉的热损失中,平均排烟热损失为7.8%,占总热损失的66%;平均气体未完全燃烧热损失为0.2%,占总热损失的2%;平均散热损失为3.82%,占总热损失的32%。其中q2排烟热损失和q4固体未完全燃烧热损失占总热损失的98%。

1.3 省内外制造单位生产的锅炉测试结果

统计分析,由陕西省省内锅炉制造单位生产的锅炉平均运行热效率为62.77%,由陕西省外锅炉制造单位生产的锅炉的平均运行热效率为69.944%。各热损失所占比例分别如图3、图4所示。

由图3和图4对比分析,省外制造的锅炉的平均热效率高于省内制造的锅炉,省内制造锅炉排烟热损失q2和固体未完全燃烧热损失q4占总热损失的比例远高于省外制造单位。

2 能效测试结果评价

2.1 结果评价

1)工业锅炉各项热损失占全部热损失的比例大小依次为排烟热损失q2、固体未完全燃烧热损失q4、散热损失q5、灰渣物理热损失q6、气体未完全燃烧热损失q3,其中q2和q4占了全部热损失的80%以上;

2)锅炉的运行热效率值低于《规程》限定值和设计热效率值;

3)锅炉容量不同,运行效率不同;

4)由省内制造单位生产的锅炉平均热效率低于省外制造单位生产的锅炉。

2.2 原因分析

1)出力不匹配,“大马拉小车”现象严重。

测试过程中发现一部分企业考虑到后续扩大生产的需要选用大容量的锅炉;一部分企业在锅炉运行过程中由于生产的需要,用气量不稳定,负荷时大时小。

2)监控仪表配备不齐全,不能实时监控运行情况。

绝大部分在用锅炉并未完全按照《锅炉节能技术监督管理规程》配置仪表,致使在运行过程中无法实时监控运行情况。

3)鼓、引风机调节方式不合理。

在用锅炉大多采用挡风板调节方式,此方式靠司炉工人工调节,调节合适风量困难,致使锅炉运行过程中出现过量空气系数大、燃料燃烧不充分等情况。

4)使用燃料与设计燃料存在较大差别。

由于煤样化验工作周期长,且煤场和锅炉使用单位无煤样化验条件,致使使用的燃料和设计燃料成分、发热量存在较大差别。

5)设计、制造、安装环节不节能。

a.设计环节:存在设计热效率、过量空气系数、排烟温度、水质要求、受热面布置、炉墙和炉顶保温结构等不符合《规程》设计要求。

b.制造环节:制造单位情况良莠不齐,大的制造单位管理制度严格,而绝大部分小的制造单位管理落后,未严格按照审核过的设计图纸和相关制造标准进行生产。

c.安装环节:存在仪表安装不齐全,保温材料偷工减料,连接处未采取有效密封致使漏风现象严重等。

6)锅炉使用单位运行管理落后。

全省锅炉使用单位参差不齐,大部分小型锅炉使用单位运行管理落后,未设置水处理设备,司炉工未经过锅炉运行节能管理培训、缺乏相关的专业知识,而大型锅炉使用单位监控设备齐全,人员专业水平高,锅炉运行效率高于小型单位。测试结果表明D>20 t/h的锅炉运行效率达到三级,这就是因为运行热负荷稳定,使用单位运行管理先进。

3 节能建议

1)对新投入使用锅炉。

a.从设计环节把关:严格对锅炉设计文件进行节能审查,尤其是节能审查要求中的A类项目;

b.严把制造关:对制造单位人员进行节能管理培训,严格要求其按照进行过节能审查的设计图纸、文件和有关标准生产锅炉,并进行现场监督;

c.监督安装关:锅炉检验人员在锅炉安装监检过程中,监督和现场指导安装。

d.指导运行关:对锅炉使用司炉工、水处理人员等进行节能知识培训,提高节能操作水平,并鼓励其建立能效考核制度。

2)对正在运行使用锅炉。

a.锅炉节能改造:对运行效率明显低于文献[7]和[8]的高耗能锅炉,指导其使用单位进行节能改造,提高锅炉使用效率。

b.加强水质监测管理:对监测水质不符合GB/T1576-2001《工业锅炉水质要求》的单位要求其进行整改,对无水处理设备的单位要求其安装设备。

c.建立能效考核体系:对锅炉使用单位进行定期能效测试,对不达标的锅炉要求整改,整改后仍不达标的淘汰;同时进行测试结果比对,公布比对结果,实行奖惩制度。

参考文献

[1]李斌东,魏保扬.浅析工业锅炉的能效测试[J].化工装备技术,2011,(3):32-34.

[2]程学明,杨军.在用工业锅炉能效测试结果分析与改进措施[J].质量探索,2011,(12):47-48.

[3]查建国,杨生龙,周鹏.在用工业锅炉能效测试结果分析及节能建议[J].特种设备安全技术,2011,(6):33-35.

[4]李茂龙,黎华,钟志强.工业锅炉能耗现状分析与节能措施[J].石油化工设备,2009,(7):19-20.

[5]GB/T10180-2003,工业锅炉热工性能试验规程[S].

[6]TSGG0003-2010,工业锅炉能效测试与评价规则[S].

[7]TSGG0002-2010,锅炉节能技术监督管理规程[S].

[8]GB/T17954-2007,工业锅炉经济运行[S].

锅炉测试 篇2

质检特函〔2009〕93号

关于加强特种设备检验检测机构

工业锅炉能效测试服务能力建设的通知

各省、自治区、直辖市质量技术监督局：

根据《中华人民共和国节约能源法》和《特种设备安全监察条例》等有关规定，总局颁布了《高耗能特种设备节能监督管理办法》（总局第116号令），对高耗能特种设备生产、使用环节的节能监管工作提出了要求。为进一步提升特种设备检验检测机构能效测试服务能力，加快推进在用工业锅炉能效测试与评价工作，我局组织制订了在用锅炉能效测试机构能力要求（见附件1）。

各省级质量技术监督部门应当将高耗能特种设备能效测试机构能力建设作为一项重要工作抓紧抓好，督促指导特种设备检验检测机构按照有关要求配备技术人员和测试设备，尽快形成能效测试与评价工作能力。特种设备检验检测机构提交的在用锅炉能效测试机构申报材料（见附件2），应当经省局初审确认后上报，我局将适时安排专家复审抽查确认，并分期分批公布在用工业锅炉能效测试机构名单。请各省于2009年12月23日前，先行确认1-2个满足测试能力要求的特种设备检验检测机构，并将有关材料报我局。

其他能效测试能力要求和确认办法另行制定。

附件：1.在用工业锅炉能效测试机构能力要求

2.在用工业锅炉能效测试机构申报材料

锅炉测试 篇3

燃煤工业分析、元素分析是锅炉能效测试的重要检测项目,为计算锅炉效率、研讨锅炉燃烧技术、进行相关热力计算等提供必需的数据依据。对大多数实验室而言,燃煤工业分析比元素分析容易,设备投入较少,操作简单,分析时间短,且已足工业生产分析需要。然而,工业分析中重要一项——发热量测定,一般测定的是弹桶恒容发热量,需硫、氢含量才能换算为恒容低位发热量,而低位发热值是燃煤的重要指标,且是计算锅炉效率的重要数据,不可或缺。元素分析设备价值昂贵,多数实验室不具备。再者,目前工业生产中普遍使用的是燃烧性能较好、价格相对低廉的烟煤。基于此,本文结合实际工作中的大量数据积累,通过总结归纳,从发热值计算公式入手推导得出烟煤中氢含量计算公式,具有较高的计算精度,为计算收到基低位发热值提供较为可靠的氢数据,具有较高的应用价值[1,2,3,4,5,6]。

收到基低位发热值指以收到状态单位质量的煤燃烧后产生热量的值。

1 数学建模及公式推导

1.1 输入参数及目标值确立

建模的首要工作是确立预期目标(即输出)及已知参数(即输入)。本文以煤的分析基(空气干燥基)数据(包括水分、灰分、挥发分)为输入量(固定碳通过计算得出),以分析基的氢含量、可燃基(干燥无灰基)氢含量为输出量。现对公式推导中所涉及符号做以下约定:M为水分,A为灰分,V为挥发分,FC为固定碳,CRC为焦渣特征,H为氢,Qgr,V为恒容高位发热值,Qnet,V为恒容低位发热值,下标ad代表空气干燥基,下标d代表干燥基,下标daf代表干燥无灰基。

1.2 公式推导

(1)依据定义计算分析基高、低位发热量差值煤的分析基恒容地位发热值计算式为[1]:

那么,

式(2)中△Q的单位为J/g。

(2)依据经验公式计算分析基高、低位发热量差值

对于烟煤,其分析基高、低位发热值关系式如下[2]:

式(3)和式(4)中,(-40Mad)*项只在计算Vdaf<35%且Mad>3%的烟煤发热量时计算。

联立式(3)和式(4),简化得:

又100-(Mad+Aad)=FCad+Vad,并记△K=K1-K1’,于是式(5)可转化为:

式(6)中△Q的单位为cal/g。

(3)联立推导烟煤中氢含量计算公式

联立式(1)与式(5)并考虑单位换算,得出烟煤中氢含量计算公式为:

(4)系数△K的计算

式(3)和式(4)中,K1与K1’为一系列常数值,两者均与煤的焦渣特征CRC及可燃基挥发分Vdaf有关,因此可将△K表示为△K(CRC,Vdaf)。针对△K的取值,本文并未采取简单的数学加减,而是采用函数算术平均,即:

式(8)中,V代表可燃基挥发分变量,而Vdaf为当前煤样的可燃基挥发分含量。依据文献[2]中表3-4-4及表3-3-8,可得△K与CRC、Vdaf关系表。考虑到上述表格中,CRC=1~7、Vdaf10%以及CRC=8、Vdaf13两区域内△K无数值,针对这一区域,参考文献[2]中无烟煤热值经验计算方法,有对于无烟煤,其分析基高、低位发热值的关系式:

联立式(9)与式(10)可得:

文献[2]中,K0与K0’与挥发分有关,且与挥发分的对应关系相同,因此有K0=K0’。于是,式(11)可简化为:

式(12)中△Q的单位为cal/g。

联立式(12)和式(6)得:

对△K空白区积分求和得:

结合文献[2]中的相关表格,可得烟煤的△K与Vdaf、CRC的关系,如表1所示。

少数极高灰分(Adaf>40%)烟煤,计算误差较大,可能达到0.5%以上,此时根据参考文献[2]中式2-7-38,对Vdaf进行校正,将校正后的Vdaf数值代入上述公式进行计算。

2 计算实例

本文对文献[2]中几种标准煤样进行了验算,结果如表2所示:

从表2可以计算出,本文提出的利用工业分析结果计算烟煤中氢含量的方法,计算精度相当高(计算值与实测值之差一般不超过±0.3%),普适性强,且可用于高灰分烟煤氢含量计算。

3 结束语

开展锅炉能效测试是特种设备节能监管的重要抓手。煤作为锅炉的主要燃料,其工业分析、元素分析直接关系到锅炉能效测试的可靠性、权威性。而氢含量直接影响煤的低位发热值(工业分析的主要项目之一)。本文的研究另辟蹊径,找到一种计算氢含量的方法,精度极高,具有相当高的实际应用价值。

摘要：氢含量是计算烟煤收到基低位发热量必不可少的参数。本文根据发热量计算理论推导得出烟煤中氢含量计算方程,并进而通过比较分析研究,得到相关数据并计算出烟煤中的氢含量,且具有较高精度。本文为计算收到基低位发热值提供了较为可靠的氢数据,为锅炉能效计算提供了必要的数据支持。

关键词：锅炉能效测试,烟煤,工业分析,氢

参考文献

[1]GB/T 213-2008.煤的发热量测定方法[S].

[2]石达,于畅.现代配煤生产配方优化设计、工艺控制及煤质评定标准实务全书[M].北京:当代中国音像出版社,2005.

[3]GB/T 10180-2003.工业锅炉热工性能试验规程[S].

[4]GB 10184-88.电站锅炉性能试验规程[S].

[5]GB/T 483-2007.煤炭分析试验方法一般规定[S].

燃煤工业锅炉热效率测试及分析 篇4

数据统计表明我国燃煤锅炉的实际热效率平均为60%~65%[1], 运行热效率普通偏低, 总体耗能高, 浪费严重。特别是运行时间较长的燃煤工业锅炉, 由于种种原因, 多数达不到《工业锅炉经济运行》 (GB/T 17954-2007) 的要求, 能源浪费严重。积极开展工业锅炉热工测试工作, 建立工业锅炉的能效测试报告、能耗状况记录及节能改造技术资料的安全技术档案, 对指导经济运行和节能降耗具有重要意义。

本文以燃煤工业锅炉DZL2-1.25-AII、DZL4-1.25-AII和DZW6-1.57-AII为例, 测试了实际生产运行中的各项参数, 通过正反平衡计算出对应工况下的热效率, 分析了各种热损失偏差原因, 并根据热损失状况提出了提高锅炉热效率的措施。

1 锅炉概况

3台锅炉DZL2-1.25-AII、DZL4-1.25-AII和DZW6-1.57-AII分别记为1#、2#和3#。3台锅炉都为单锅筒纵置式结构, 自然循环水火管蒸汽锅炉, 炉膛燃烧产生的烟气先后经过翼型烟道、炉前烟室、螺纹烟管、省煤器 (1#炉无省煤器) 、除尘器、引风机、烟囱后排入大气。锅炉运行时间分别为9年、6年和5年。表1为3台锅炉的设计参数。

所有实验仪器 (见表2) 都在检定有效期内, 工作状态良好。测点布置如图1所示。其中1#炉在尾部烟道无省煤器。

1-燃料取样及测量;2-蒸汽压力测量、饱和蒸汽取样;3-锅水取样;4-排烟温度测量、烟气成分测量;5-表面温度测量;6-给水流量测量;7-给水压力测量;8-大气压力、温湿度测量。

2 测试过程

测试方法和步骤依据《工业锅炉热工性能试验规程》 (GB/T 10180-2003) 和《工业锅炉节能监测方法》 (GB/T15317-94) 进行, 在锅炉热工稳定的情况下`连续测试4h, 每15min记数一次。1#、2#和3#炉测试期间耗煤量分别为315.45kg, 1504.35kg和2065.35kg。煤样采集量分别为10kg, 15kg和20kg。煤样采集后送化验室分析, 表3为3台炉的煤样分析。炉渣、漏煤和飞灰等采集后也送化验室分析。其他参数现场测试, 试验结束时, 锅筒水位和煤斗的煤位与试验开始时一致。测试期间给水压力值、蒸汽压力值、炉体外表面温度值 (炉顶、炉前、炉左右侧和炉后的平均值) 、烟气中O2体积分数、RO2体积分数和CO体积分数随时间变化如表4所示。

大气压力平均值为101.40kPa, 大气温度平均值为32.4℃, 大汽湿度平均值为51.2%。

各项热损失及测试计算结果汇总如表5、表6所示。

3 测试热效率分析与改进措施

在实际工况下, 3台锅炉的测试热效率 (正平衡与反平衡平均值) 分别为56.52%、58.13%、66.47%, 根据《工业锅炉经济运行》 (GB/T17954-2007) 的要求, 均达不到合格指标, 3台炉的合格指标分别为74%、76%和76%。

1#炉烟气中含氧量高达13.86%, 过量空气系数2.98, 排烟温度199℃, 热损失q2占14.19%。炉膛压力指示在-40Pa~-20Pa之间跳动, 负压偏大且不够稳定。另外, 从最近一次定期检验报告发现, 部分水冷壁积灰较厚, 且烟管水垢较厚, 影响到烟气的传热效果, 造成排烟温度过高, 故排烟热损失高。固体不完全燃烧热损失q4是由炉渣和飞灰等不完全燃烧造成的, 化验并计算可知, 炉渣含碳量32.63%, 飞灰含碳量28.75%, 炉渣和飞灰含碳量都过高, q4占24.02%。

1#炉改进措施如下: (1) 检查炉门、看火孔、炉墙、烟道不严密处和出灰出渣是否没有彻底水封, 查找出漏风地方并密封, 使炉膛处于微负压状态, 从而减少漏风量, 降低过量空气系数。 (2) 炉子运行时间年限较长, 应在锅炉检修时清灰和除垢。 (3) 调整煤层厚度和炉排速度, 使煤与空气充分混合并有足够燃烧时间。

2#炉烟气中含氧量达15.68%, 过量空气系数3.88, 排烟温度172℃, 热损失q2占18.13%, 主要原因是锅炉配风量过大, 空气过量系数过高。化验并计算可知, 炉渣含碳量24.81%, 飞灰含碳量23.95%, 炉渣和飞灰含碳量都过高, q4占16.48%。从燃料煤颗粒发现, 煤颗粒大小差异大, 煤屑多且存在大煤块。散热损失3.35%, 略有偏高, 检查发现炉体表面保温层有局部脱落和破损。

2#炉改进措施如下: (1) 减少配风量, 从而降低过量空气系数。该锅炉的尾部烟道上在省煤器后建议加装氧量计, 方便司炉人员工作时根据锅炉工作负荷调节配风量。 (2) 对入炉前煤进行预处理, 粉碎大块煤。在燃煤中加入适当的水分 (掺水8%~10%) 。 (3) 加强锅炉本体和管道保温, 对局部保温破损的地方进行填补或更换。

3#炉烟气中含氧量占14.30%, CO占0.47%, 空气过量系数3.13, 气体不完全燃烧损失占6.25%。风量总体相对过剩, 局部风量过剩, 局部风量不足, 空气与煤在燃烧过程中析出的可燃气体CO、H2和CmHn等不能很好的混合和接触, 造成部分可燃气体不能在炉膛中燃烧就随烟气排出。

3#炉改进措施如下: (1) 合理布置二次风, 采用小流量、高流速的二次风, 从而加强烟气扰动和混合, 增加可燃物在炉内停留时间, 强化燃烧。 (2) 调整一二次风比例, 提高炉膛气体温度, 降低化学不完全燃烧热损失。

摘要：通过对DZL2-1.25-AII、DZL4-1.25-AII及DZW 6-1157型燃煤工业锅炉热效率测试, 计算出各项热损失, 分析了热损失偏离原因, 根据测试过程参数及热损失状况提出改进措施。测试及分析为燃煤工业锅炉的经济运行与节能降耗提供指导。

关键词：工业锅炉,热效率,测试分析,节能

参考文献

锅炉测试 篇5

近年来, 国家质检总局相继批准颁布了《高耗能特种设备节能监督管理办法》、《锅炉节能技术监督管理规程》 (TSG G0002-2010) 和《工业锅炉能效测试与评价规则》 (TSG G0003-2010) 等节能技术规范, 以加强监管力度, 切实促进节能减排, 提高能源利用率。因此, 开展锅炉能效测试工作意义重大。

自2011年下半年以来, 江苏特检院无锡分院在无锡市区范围内已对80余台在用工业锅炉进行了能效测试工作, 取得了一定进展, 发现了一些问题。

本文就测试工作进行分析总结, 为今后相关工作的开展提供参考。

1 测试概况

根据TSG G0003-2010的要求, 对在用锅炉能效测试采用热效率简单测试法 (反平衡法) 进行, 测试具体项目和要求参照《工业锅炉热工性能试验规程》 (GB/T 10180-2003) 中的规定执行。

测试燃煤锅炉数量约占测试总数的23.81%, 其他均为燃油、燃气锅炉。从测试情况看, 约有13.10%的锅炉初测不合格。燃煤锅炉的不合格率较高, 达到约20%, 油气锅炉的初测不合格率约为10.94%。燃煤锅炉的测试效率普遍较低, 绝大部分燃煤锅炉测试效率在70%左右, 最低为40.03%, 最高也仅为81.63%。油气锅炉热效率测试大都在85%左右, 最低测试效率为62.90%, 最高测试效率达到92.63%。

排烟热损失q2是锅炉的主要热损失, 主要与过量空气系数和排烟温度有关。燃煤锅炉排烟热损失占到总热损失的28.63%~73.39%, 其中有80%的锅炉在55%以上。大多数油气锅炉排烟热损失占到总损失的49.18%~80.14%。若煤渣可燃物含量较高, 固体未完全燃烧热损失q4也是影响燃煤锅炉热损失的主要因素, 经测试计算, q4占到总损失的14.12%~53.78%。

其他热损失相对较小。按照TSG G0003-2010要求, 气体未完全燃烧热损失q3根据排烟处CO的含量按照经验数据选取, 大部分锅炉排烟处的CO含量都在100×10-6以下, q3值总体对锅炉热效率的影响不大。但个别锅炉排烟处CO含量很高, q3的经验值与实际值偏差较大, 需要进一步探讨。散热损失q5根据锅炉出力按照经验数据查表选取, 负荷过小时q5值将较大。根据经验计算, 燃煤锅炉的灰渣热物理损失q6均在0.9%以下, 这对锅炉效率影响不大。

2 测试计算过程发现的问题

锅炉实际运行参数固然是影响锅炉热效率最主要的因素, 针对主要热损失, 通过燃烧调整等相应措施可实际指导企业的节能减排工作。然而, 影响在用锅炉热效率测试值的原因除了锅炉本体及运行的因素外, 标准中也有些考虑欠缺的地方导致计算偏差较大。现将测试计算中发现的一些问题进行总结, 希望能引起进一步思考。

2.1 锅炉设计问题

测试过程中, 发现有些锅炉设计不合理, 使得实际运行效率较不理想, 主要表现有:

1) 某些燃煤锅炉前拱形状和位置不合适, 前拱不能很好地发挥辐射引燃作用, 后拱又过高或过短, 与前拱配合不好, 使着火点推迟, 余煤不能燃尽, 造成炉渣可燃物含量偏高, 使q4偏大。

2) 个别油气锅炉炉膛设计小, 烟气回程短, 这不利于可燃气体的完全燃烧。可燃气体在未燃烧完全的情况下便被吹送至锅炉尾部烟道, 烟气温度高, 在选配的燃烧器功率过大的情况下, 这一弊病更为突出, 使得q2、q3都会偏大。

2.2 测试工况的稳定性

根据标准要求, 测试过程中锅炉出力和主要热力参数应保持稳定, 波动范围在5%以内, 平均值不随时间变化。实际测试时多数锅炉不能完全满足这一要求。由于生产和突发状况, 油气锅炉会反复启停或频繁切换大小火, 参数波动较大;燃煤锅炉, 特别是手烧炉, 在测试要求的时间内, 由于燃料添加、出渣及炉门开闭的影响, 燃烧工况波动性也较大。

在不稳定的情况下, 测试结果不能反映锅炉的实际能效。若一味追求工况的稳定性, 采取放汽或增加不必要的用热设备等途径来达到要求, 会使得测试结果与实际运行状况偏差较大, 也就失去了测试的意义。

所以, 本文建议可缩短参数测量间隙以获取更接近实际运行的测试参数, 有条件的情况下也可采用正平衡的方法来对比。

2.3 气体未完全燃烧热损失经验数据选取

TSG G0003-2010中规定, 排烟处CO含量在500×10-6以下时, q3时取0.2%, 500×10-6~1000×10-6取0.5%, 1000×10-6以上时取1%。实际测试时发现, 排烟处CO含量较高时, q3经验选取数据与实际值偏差较大。以测试的4台实际锅炉为例, 不考虑烟气中可能存在的天然气成分, 按照GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》中详细热效率法的要求计算q3值, 并与规定的经验选取数据相比较, 如表1所示。

表1给出了q3经验值与详细热效率法计算值的对比数据, 可见排烟处CO含量较高时, q3经验值与详细计算值的偏差较大。这说明, 在排烟处CO含量较高时, TSG G0003-2010中对q3的选取值是不合理的, 此时q3值宜根据GB/T10180-2003中的详细热效率的方法进行计算分析。

2.4 冷凝式锅炉排烟热损失问题

冷凝式锅炉利用烟气冷凝余热回收装置进一步降低了排烟温度 (一般在80℃以下) , 提高了热效率, 但经验公式并未考虑水蒸气冷凝的影响, 这部分锅炉用简单热效率法计算q2是不合理的。

以1台冷凝式燃气锅炉为例, 令其过量空气系数为1.20, 排烟温度60℃, 入炉冷空气温度为20℃, 分别考虑和不考虑水蒸气冷凝, 计算q2值进行对比。天然气主要成分为CH4占93.216%、C2H6占4.387%、C3H8占0.796%, 计算低位发热量为34811k J/m3。

不同计算方法下排烟热损失比较图如图1所示。给出了考虑和不考虑烟气中水蒸气冷凝的排烟热损失比较曲线, 分别由简单热效率法和水蒸气冷凝计算法计算了q2值。

从图1中可以看出, 随着冷凝率的增加, 两种计算方法下q2值的偏差逐渐增大, 最大达到了约9.2%。可见, 对冷凝式锅炉而言, 简单热效率法经验公式计算q2值是不合理的, 尤其是油气锅炉的燃料中氢含量较高, 烟气水蒸气成分高, 带来的误差也更大。

2.5 标准对部分锅炉的适用

对手烧锅炉而言, 上面提到过其运行工况不稳定, 参数波动大, 其次其使用燃料一般为块煤, 炉膛热负荷在截面上分布不均匀势必造成块煤在燃尽程度上的差别, 煤渣取样的代表性不能保证, 取样难度很大。

因此, 手烧锅炉的在用热效率测试更应考虑采用正平衡法来进行。此外, 对生物质锅炉而言, 燃料可靠性差, 且缺乏燃料化验标准, TSG G0002-2010中也没有相应的计算方法, 目前对其热效率进行有效测试存在难度, 这对全面开展测试工作造成了障碍。

3 能效工作改进建议

根据锅炉测试参数和测试计算中遇到的上述问题, 有一些思考和建议如下:

1) 在制度上, 加强操作人员的培训与管理, 提高节能意识和专业技能, 通过建立节能激励机制, 提高人员积极性, 建立维护保养机制, 经常检查密封和保温情况, 及时清理水垢、烟灰, 定期调整油气锅炉燃烧器;建立水处理管理各项规章制度, 加强水处理工作, 保证锅炉水质符合工业锅炉的水质规定, 水质较好时也可减少排污, 降低排污热损失。

2) 在使用上, 首先在锅炉结构设计上需要把好关, 更重要的是在使用过程中需保证锅炉能够稳定连续高负荷运行, 运行参数满足节能减排需要:燃煤锅炉控制好配风且保证燃煤尽量燃尽, 油气锅炉保证燃烧器调整得当, 使得燃料完全燃烧, 对于有条件的可加装省煤器进一步降低排烟温度, 减小排烟热损失。

3) 在节能改造上, 燃煤锅炉可进行前后拱改造、增加松煤装置、提高自动化程度, 以扩大煤种适用范围, 提高燃烧效率;根据实际情况适当布置省煤器、空预器或余热水箱等受热面, 降低排烟热损失;回收利用冷凝水, 提高锅炉给水温度, 由于冷凝水品位高可减少锅炉的排污率, 排污量较大时, 可设置定期排污膨胀器或连续排污膨胀器对排污水进行回收利用, 提高给水温度的同时也有利于炉膛温度的提高, 这也有益于燃烧。

4) 在标准规范上, 当简单热效率法计算结果与实际偏差较大时, 建议增加详细计算数据进行对比, 有条件的情况下采用正平衡测试法进行比较。

4 结语

在锅炉能效测试基础上, 对测试计算结果进行总结, 分析了影响热效率及其计算准确性的典型因素, 提出改进建议。

结果表明, 做好能效测试工作, 从锅炉运行而言, 需要企业建立各项规范制度, 提高操作水平, 加强节能改造, 从而降低各项主热损失, 提高利用效率。

从测试计算角度而言, 检测人员需要进一步熟悉相关条例规范, 掌握测试计算方法, 加强工作总结与反思, 努力弥补标准与实际的欠缺之处, 使测试结果更具有节能指导价值。

摘要：对在用工业锅炉进行热效率简单测试, 在此基础上从锅炉设计和标准规范的角度分析, 提出影响测试计算结果的几个典型问题, 包括设计缺陷、工况不稳定、未完全燃烧热损失经验值偏小、排烟热损失经验公式不适用冷凝式锅炉以及标准的适用性等, 最后对促进能效工作提出相关建议。

关键词：典型问题,工况稳定性,热损失,冷凝,适用性

参考文献

[1]王志勇, 刘畅荣, 王汉青, 等.燃气锅炉烟气热损失及冷凝余热回收[J].煤气与热力, 2010, 30 (6) :04-07.

[2]陈耿.燃煤锅炉改燃生物质颗粒锅炉的案例分析[J].工业锅炉, 2011, (5) :34-35.

[3]GB/T 10180-2003, 工业锅炉热工性能试验规程[S].

[4]TSG G0002-2010, 锅炉节能技术监督管理规程[S].

锅炉测试 篇6

锅炉热效率是锅炉的一项重要技术经济指标, 优质锅炉应保证具有高的热效率。在采取节能技术以提高锅炉热效率之前, 首先要摸清锅炉热能利用的水平, 然后分析造成热效率低的原因, 针对存在的问题, 有的放矢的采取节能措施, 同时对改善后的节能效果进行检查。因此, 对在用锅炉进行热工测试, 进而对运行效率较低的锅炉有针对性地进行技术改进就显得尤为重要。本文开发针对一般工业锅炉热效率计算与管理软件。

1 锅炉能效测试计算与管理软件开发

用微软公司Microsoft Office Excel、Microsoft Office Access应用软件及C# (C Sharp) 程序语言开发出工业锅炉热工测试计算管理软件, 该软件以可视化界面方式, 快速完成整个热工测试数据的整理计算, 输出计算结果, 软件具有数据输入、数据计算、数据存储和查询以及生成测试报告等功能, 可几分钟内完成庞大的数据处理及计算, 达到快速计算锅炉热效率的目的, 减少人为计算处理数据的错误率;同时软件备有庞大的数据库, 对数据进行存储, 可随时调出历史数据进行比较。该软件满足GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》的测试计算要求。测试计算软件主界面如图1所示。

1.1 燃料特性及正平衡计算

燃料特性输入及正平衡输入计算界面[1]如图2所示。

从“选择正平衡效率计算方式”[1]下拉框中 (见图3) 选取要计算的公式后, 在“正平衡结果”中显示计算结果。

1.2 锅炉反平衡热效率及净效率计算

点击燃料特性界面中“锅炉反平衡”按钮, 进入反平衡输入计算界面[1], 如图4所示。

从图5所示界面中选择计算方式。根据选择的项, 计算出对应的结果。

在选择计算方式后, 将填写计算所需参数界面, 如图6所示, 然后点击保存数据进行计算得出反平衡热效率计算结果。

燃料特性界面中点击“锅炉净效率”按钮, 进入净效率计算录入界面[3], 如图7所示。保存数据后得出净效率计算结果。

1.3 锅炉热效率计算结果汇总及查询

如图8所示, 在计算结果汇总中, 反映出主要测试结果, 供测试报告分析, 如需更多数据, 则可在数据查询中查看。

在数据查询界面可以调出所有已经计算并保存成功的数据和计算结果, 如图9所示。

2 锅炉能效测试软件在数字化管理中的应用

广东省特种设备检测研究珠海检测院从2010年开始应用锅炉能效测试软件进行锅炉能效测试工作的管理, 从测试数据计算分析, 到测试报告生成与审批, 都在系统中进行, 大大提高了工作效率和管理水平。截止到2012年底, 对珠海市近百家企业的136台工业锅炉进行了能效测试, 并利用测试软件进行汇总统计。测试的锅炉包括68台燃油气锅炉、15台燃生物质锅炉、37台燃煤及水煤浆锅炉和16台燃柴锅炉, 炉型有WNS、DZG、DZL、SZL和SZS结构等, 类别有饱和蒸汽锅炉、低压过热蒸汽锅炉和导热油炉。通过该测试软件, 对136台锅炉能效数据进了分析, 为今后对在用锅炉节能监测和改造提供了数据支持, 并使锅炉能效管理工作迈上新的台阶。

2.1 锅炉能效测试统计

定期应用测试管理软件对所测试锅炉进行汇总统计, 及时掌握本地区锅炉能效测试情况及达标与否信息。锅炉能效测试定期统计界面如图10所示。

2.2 锅炉热效率分析

依据《锅炉节能技术监督管理规程》 (TSG G0002-2010) 中规定的热效率指标[1,4], 利用测试软件对所测试历史数据进行汇总分析, 得到如图11所示的地区工业锅炉运行热效率指标分布。由图可见, 热效率在限定值的90%以下的锅炉数量较少, 仅占11%。近一半的锅炉热效率介于对应限定值的90%和限定值之间, 由于在用锅炉运行工况都非额定工况, 热效率在此区间较为常见。热效率超过限定值并小于目标值的占27%, 这些锅炉的运行状况较好。热效率超过目标值的占13%, 这些锅炉可定义为节能锅炉。

同一热效率指标范围内不同类型燃料的锅炉所占的比例如图12所示, 其中燃水煤浆锅炉算入燃煤锅炉。在热效率低于相应限定值的90%的锅炉中, 燃油、燃气锅炉占了近半, 这类锅炉燃料成本大, 若热效率低将给企业带来较大的经济损失。由于这些锅炉无尾部受热面, 排烟温度很高, 而且燃烧器给风量过大, 带来过高的排烟热损失。值得注意的是, 采用生物质做燃料的锅炉热效率一般都能够达到规程要求, 而且热效率较高, 主要是因为生物质这类燃料的灰分含量较低, 易燃尽, 固体未完全燃烧热损失较低, 同时这类锅炉都有尾部受热面, 排烟温度不高, 排烟热损失也不大。

计算得出同种类型燃料的锅炉热效率在各个指标范围所占比例, 绘制成饼图, 如图13所示。可见, 珠海市有超过一半的燃油、燃气锅炉热效率在相应的限定值以下运行, 因此这类锅炉的节能空间很大。同时燃柴锅炉热效率也较低, 一般位于65%~77%之间, 这类燃柴锅炉基本上都是固定炉排手烧炉, 热效率受人为因素影响较大。燃生物质锅炉的运行状态良好, 但同样有一定的节能空间。燃煤锅炉中热效率低于相应限定值90%的所占比例在几种类型燃料锅炉中的比例最大, 达到24%。部分燃煤锅炉配风不当, 燃料燃烧不完全, 造成较大的热损失。

3 结语

随着国家质检总局《高耗能特种设备节能监督管理办法》的颁布, 以及《锅炉节能技术监督管理规程》实施, 对锅炉能效测试及节能监管工作提出更高的要求。测试机构及监察机构要随时了解和掌握本地区锅炉能效的状况, 及时进行监管和改进, 并定期向社会发布[2,3]信息。因此, 锅炉节能工作必须进行统一化、数字化、信息化管理, 保证测试计算结果的一致性、数据分析科学性及上报传输信息的及时性。广东省特种设备检测研究院珠海检测院在近三年的锅炉测试工作数字信息化管理中取得一定的成果和经验, 很好地为企业和监察机构提供有力的技术支撑, 但离时实监测、统计与分析还有一定的距离, 是未来发展的方向。

参考文献

[1]GB/T10180-2003, 工业锅炉热工性能试验规程[S].

[2]《高耗能特种设备节能监督管理办法》国家质量监督检验检疫总局第116号文件[S].

[3]TSG G0002-2010, 锅炉节能技术监督管理规程[S].

锅炉测试 篇7

关键词：燃油气锅炉,热效率,不确定度

引言

全国各省特种设备检验检测机构已采用国家质检总局颁布的标准和规程中的方法[1],做了大量的在用工业锅炉热工测试工作,但测试单位出具的测试报告中仅有测试数据和热效率值,并未对测试结果的可信程度和热效率变化区间进行分析说明。由于测试结果受多参数影响,且影响程度不确定,使得测试结果与真值之间存在误差,造成了测试结果的不准确。本文采用不确定度分析方法对燃油气锅炉热效率测试结果进行分析与评价。

1 不确定度分析原理[2,3,4]

不确定度是测量结果不确定的程度,用以表征合理地赋予被测量值的分散性,它能够定量地表征测试结果的质量。不确定性越小,测试结果的质量越高,测试水平越先进。不确定度分析包括不确定度评定、合成标准不确定度和扩展不确定度。

1.1 数学模型

测量中,假设被测量y由n个量x1,x2,…,xn,通过函数关系f来确定,即y=f(x,x2,…,xn)。

数学模型需满足以下要求:1)包括影响测量结果的全部输入量;2)不遗漏任何影响测量结果的不确定度分量;3)不重复任何影响测量结果的不确定度分量。

1.2 不确定度分析

1.2.1 不确定度评定

不确定度评定方法分为A类评定和B类评定。通过统计分析观测列的方法,对标准不确定度进行评定所得到的相应标准不确定度为A类评定。采用不同于对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度为B类评定。

在重复性条件或复线性条件下,对x作n次独立测量,则:

undefined

式中:undefined—样本均值;

s(xk)—样本标准差;

s(undefined)、u(undefined)—标准不确定度。

m组被测量Xi,每组n个观测量xi1,xi2,…,xin,则:

undefined

若m组被测量分别计算出si,则

undefined

1.2.2 合成标准不确定度和扩展不确定度

合成标准不确定度uc为:

undefined

式中:u(x)—xi的标准不确定度;

ci—灵敏系数。

扩展不确定度是由合成标准不确定度的倍数来表示测量不确定度,即:

u=k·uc (7)

其中,k一般取2或3,多数情况取2。

2 燃油气锅炉不确定度计算

2.1 锅炉正平衡热效率不确定度分析模型

1)正平衡法燃油气热水锅炉热效率η计算公式为[1,5]:

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式中:G—热水锅炉循环水量,kg/h;hjs—热水锅炉进水焓;hcs—热水锅炉出水焓;B—燃料消耗量,kg/h(m3/h);Qr—输入热量,kJ/kg(kJ/m3)。

对于热水锅炉,压力对焓值影响可忽略,P=0.5MPa时,焓值与温度关系为:

h=0.0003t2+4.1579t+0.8231 (9)

将式(9)代入式(8),得:

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2)锅炉热效率合成标准不确定度

uη。

undefined

undefined

2.2 实例分析

西安某单位WNS1.4-1.0/95/70-Y(Q)热水锅炉测试结果和不确定度数据分析结果分别如表1、表2所示 。

经计算得:合成标准不确定度:uc=1.45×10-2;扩展不确定度:u=2.9×10-2。

2.3 评价分析

采用正平衡法测试热水锅炉热效率,根据计算结果可确定影响测试结果不确定度的主要参数是锅炉给水和出水温度,其他参数对热效率影响的数量级小于这两参数。因此,为提高该锅炉热效率测试值得准确度,主要应提高锅炉给水温度和出水温度测试结果的准确度。

3 结论

采用不确定度分析方法对燃油气锅炉的不确定度影响因素进行分析研究。通过研究获得了影响燃油气热水锅炉热效率测试结果的不确定度因素主要有锅炉给水温度tjs、锅炉出水温度tcs。因此在实际测试过程中要提高测试结果的准确度应主要考虑采用提高测量仪器精度等方法来降低这两参数的不确定度。

参考文献

[1]GB/T10180-2003,工业锅炉热工性能试验规程[S].

[2]张勇胜,等.锅炉热效率测试的不确定度分析[J].热力发电,2008,(1):32-35.

[3]杨涛.巨林仓.吴生来.电站锅炉热效率不确定度的分析[J].热力发电,2007,(6):75-79.

[4]宋大勇,等.锅炉性能试验测量不确定度分析[J].东北电力技术,2007,(2):30-32.