吕晓航

摘要：本文介绍了工业锅炉效能测试常用的运行效率测试方法，并基于一台6t工业锅炉进行了应用实例分析，试验结果表明正平衡实验法用于测试热效小于80%的工业锅炉，简单易行，准确地反映锅炉的效能状态，该测试结果为锅炉能效监管部门提供了依据。

关键词：工业锅炉；效能测试；正平衡热效率；运行热效率

引言

随着我国工业现代化建设的不断发展，对能源的需求量也在不断上升，尤其是煤炭能源，消耗量更是不容忽视。据不完全统计，在我国，每年煤炭的消耗总量约为26亿t，而工业锅炉的耗煤量就占了约六分之一。而我国环境保护要求的标准正在不断提升，如果煤炭的消耗量及污染物排放量持续增多，则会对我国环境造成很大影响。因此，国家也相继制定了节能减排的目标，开展工业锅炉的能效测试和节能监管工作势在必行。这些措施对工业锅炉的效能测试方法的研究十分重要。

1测试方法

工业锅炉在实际运行过程中，由于受不同因素的影响，往往导致锅炉的运行效率过低，而且，大多数用户对锅炉的运行状况并不了解，直接导致了能源的大量浪费。如果想要改变这种浪费的情况，实现节能减排的目标，则要对工业锅炉进行简单的效能测试，掌握运行中的锅炉的效能状态。如果还想分析锅炉的各种热损失情况，则需要对在用锅炉进行详细的效能测试，然后根据测试所得的数据，制定相应的改进措施，以提高锅炉的总热效率

由于各种锅炉的结构形式不同，导致其燃烧情况和燃烧效果也有所差异，一般情况下，常见的工业锅炉的结构形式主要有以下几种：锅壳锅炉、水管锅炉、热水锅炉、铸铁锅炉。燃烧方式大概有以下几种：层状燃烧、悬浮燃烧、流化床燃烧、气化燃烧等。影响锅炉热效率的因素主要为：司炉工技能、燃料种类、燃料发热量、锅炉燃烧方式、保温情况、散热损失、水质情况、输出热蒸汽参数等。

所谓锅炉的热效率就是指锅炉产出热量与单位时间内所消耗燃料的输入热量的百分比。换言之，锅炉的热效率就是指炉内热量被有效利用的程度，有效利用的程度大，热效率就大，有效利用的程度小，热效率就小。

要想对工业锅炉在运行状态的热效率进行测试，首先要进行热平衡测试试验。这里所说的热平衡是指在锅炉运行时，输入锅炉的热量与输出锅炉的热量之间的平衡。其中，输入锅炉的热量主要来源于燃料燃烧放热，而输出锅炉的热量既包括热量被有效利用的一部分，也包括热量损失的一部分。

锅炉热平衡试验方法主要分为两种，既政平衡试验法和反平衡实验法，两种试验方法的操作难易程度不同。其中，工业锅炉正平衡试验方法操作简单，用于热效率较低的工业锅炉（小于80%）时比较准确。反平衡法相对来说比较复杂，但通过各项热平衡的测定和分析，可以找出提高锅炉经济性的途径。这种实验方法比较适用于大容量且高效率的现代化电站锅炉。因这时燃料耗量测量不准，而且蒸发量的测量误差也较大。

测试过程中不能随意选取燃烧的时间段，要选取稳定的单位时间段，对消耗燃烧的净质量、、给水温度和压力、输出蒸汽或者热水的温度和压力、烟气成分等进行精确测量。采用多次测量取平均值的方法，消除测量误差。

1.1工业燃煤锅炉正平衡热效率测试法

工业锅炉正平衡效率的计算方法，主要是指锅炉在单位时间输出的热量与所消耗的燃料输入热量的百分比。其中，输出热量是指输出蒸汽热量与对应温度下蒸汽焓值的乘积，加上排污排出的锅炉水所具有的热量，减去输入锅炉给水焓值，输入热量指所消耗燃料量与燃料热值的乘积。用正平衡法计算热效时，要对给水温度、压力、输出蒸汽或热水的流量、参数、燃煤量以及燃烧热值做出准确测量，以免引起不必要的计算误差。

在工业锅炉正平衡热效率测试方法的计算公式η=Q/Qr中，Q为炉内单位时间内输出的热量，单位为KJ；Qr为炉内单位时间内输入的热量，单位为KJ。 （1）

在Qr=B×Qnet.ar式中，B为锅炉单位时间燃烧消耗量，单位Kg/h；Qnet.ar为煤的收到基低位发热量，单位KJ/Kg。 （2）

1.2锅炉反平衡热量测试法

锅炉的反平衡热量测试计算方法相对复杂一些，所涉及的所有数值都要经过实测，输入热量包括燃料总热值、燃料物理热、空气焓、给水焓等，输出热量主要有排烟损失、机械不完全燃烧损失、化学不完全燃烧损失、散热损失、其他损失等。反平衡试验法热效率计算公式为：η=1-（q2+q3+q4+q5+q6），式中q2为烟气离开锅炉带走的热量占输入锅炉燃料热量的百分数，q3为烟气中随烟气排走未燃烧的气体可燃物燃烧后能继续放出的热量占输入锅炉燃烧热量的百分数，q4为不完全燃烧固体颗粒完全燃烧排出的热量占输入锅炉燃烧热量的百分数，q5为由保温及表面积、锅炉结构等因素决定锅炉散失热量占输入锅炉燃烧热量的百分数，q6为其他热损失占锅炉燃料热量的百分数。 （5）

2應用分析

本文研究简单的测试方法，因此采取正平衡实验法。（1）对在用工业锅炉进行的主要参数的简单测试，用于快速断定锅炉实际运行状态热效率；

（2）正式测试时间：层燃锅炉、室燃锅炉、流化床锅炉、手烧炉排、下饲炉排等固体燃料的锅炉不能少于1h，而且在测试时间内，至少要包含一个完整的燃料添加和出渣周期，此外，液体燃料和气体燃料锅炉应不少于0.5h；

（3） 如果给水处于非连续稳定的情况，就要选择燃烧和给水量都相对比较稳定的时间段实施测量，而且要多测量几次，然后在这几次中取平均值。这种做法的目的是防止哪次测量出现误差，进而影响后续的计算准确性。

（4） 燃煤锅炉的效率还受煤质的影响，煤的含水量越大，对燃煤锅炉的效率影响越大。因为煤中水分气化会吸收大量的热，而这部分热最终会以气体的形式排出锅炉，从而一定程度上影响了燃煤的效率。

（5） 对于锅炉的出力的测定，可以根据用户的实际情况采用流量计测量。

（6） 燃煤的计量需要采用化学分析的方法测算热值。

（7） 稳定热工况：正式测试应当在锅炉燃烧调整测试工况1h后，锅炉处于热工况稳定时开始进行，锅炉热工况稳定系指锅炉主要热力参数在不大于5%的范围内波动，并且平均值已不随时间变化而变化。

（8） 如需进一步分析锅炉热损失情况，需进行锅炉详细效能测试。

3应用实例

某单位有一台蒸发量为6t/h单锅筒纵置式链条蒸汽锅炉，经过效能测试得到锅炉单位时间耗煤量为0.9t/h，其他测试数据为表1所示。并对燃料取样，在实验室进行化学分析，得所燃烧煤的收到基低位发热量Qnet.ar=20900KJ/Kg。

根据表1数据并查标准焓值表： 饱和蒸汽焓值为2778.7KJ/Kg；给水焓值为85.80KJ/Kg。将数据带入式（2）计算输入热量：Qr=B×Qnet.ar= 900×20900=18810000KJ。将数据带入式（3）计算输出热量：Q=D（iq-igs）+DPS（ips-igs）=5047.50×（2778.7-85.8）+20×（772-85.8）=13606136.75/18810000=72.33%

结语

以上所介绍的简单的工业锅炉效能测试方法，能够快速判断锅炉的运行效率，符合国家的能效标准，并且有效的减少了煤炭能源的消耗以及污染的排放量，同时也有利于改善地区的生态环境，充分体现了企业对社会的责任。

参考文献：

[1] 邱恒俊，浅议锅炉和网管及用热设备系统的节能降耗[J].中国特种设备安全，2010，（4）：66-69.

[2] 车得福，庄正宁，李军，王栋，等，锅炉（第二版）[M].西安：西安交通大学出版社，2008.

[3] TSG G003-2010.工程锅炉能效测试与评价规则[S].