燃煤鍋爐測試過程中運行負(fù)荷測定方法探討

畢勇

(葫蘆島市環(huán)境監(jiān)測中心站，遼寧 葫蘆島 125000)

鍋爐監(jiān)測是日常環(huán)境監(jiān)督管理、工程驗收監(jiān)測過程中的重要組成部分，而鍋爐負(fù)荷率是鍋爐監(jiān)測中最為關(guān)鍵的一個參數(shù)，據(jù)有關(guān)資料介紹，當(dāng)負(fù)荷為60%時，煙塵排放濃度僅為額定負(fù)荷的30%;當(dāng)負(fù)荷為80%時，煙塵排放濃度上升到額定負(fù)荷的 65%［1］。

《鍋爐煙塵測試方法》(GB 5468－91)是指導(dǎo)鍋爐監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鍋爐監(jiān)測的最低負(fù)荷為70%，在不同負(fù)荷下的影響系數(shù)K是不同的。而且在此標(biāo)準(zhǔn)的“4.1鍋爐負(fù)荷的測定”中也規(guī)定了“鍋爐負(fù)荷的測定應(yīng)采用流量孔板法、水表法或水箱法。當(dāng)所測鍋爐不具備上述設(shè)備時，方可采用耗煤量法。”但在實際監(jiān)測過程中，由于鍋爐種類繁多，熱工測試繁瑣，時間周期長，許多小鍋爐房不具備測試的計量條件，加之大部分環(huán)境監(jiān)測人員對鍋爐的知識了解有限，因此，大部分情況下，只能由廠家來提供運行負(fù)荷，這無形中就增加了監(jiān)測數(shù)據(jù)的不確定性。因此，研究一種通用、簡便、快捷、準(zhǔn)確的估算方法來替代上述受條件制約的方法已具有現(xiàn)實意義。通過鍋爐熱工測試的一些理論經(jīng)驗公式推導(dǎo)出一個簡單的公式，經(jīng)過驗證，該公式與實測值有較好的一致性。

1 公式推導(dǎo)

根據(jù)文獻(xiàn)可知鍋爐負(fù)荷率可由下式表示

式中：B——監(jiān)測期間耗煤量，kg/h;B0——額定負(fù)荷下耗煤量，kg/h。

監(jiān)測期間耗煤量B可由下式表示

式中：Vnd——實測煙氣流量，Nm3/h;V0——燃燒1 kg煤產(chǎn)生的理論煙氣量，Nm3/kg;α——空氣過量系數(shù)。

額定負(fù)荷下耗煤量B0可由下式表示

將(2)(3)式代入(1)中得

式中：V理——理論煙氣流量，Nm3/h;

由(3)可知

式中：Q0——鍋爐額定負(fù)荷下的有效利用熱，kJ/kg(蒸汽鍋爐)，kJ/MW(熱水鍋爐);η——鍋爐的熱效率;QL——燃煤的低位發(fā)熱值，kJ/kg;D——鍋爐蒸發(fā)量。

則將(6)(7)式代入(5)中，得V理

將(8)代入(4)中得

從(9)可知，鍋爐負(fù)荷率與實測煙氣量Vnd、鍋爐熱效率η、過量空氣系數(shù)α、鍋爐額定負(fù)荷下的有效利用熱Q0、鍋爐蒸發(fā)量D有關(guān)。由于節(jié)能部門每年都要對鍋爐進(jìn)行熱工測試，因此鍋爐熱效率η可以在檢測報告中查出。根據(jù)監(jiān)測經(jīng)驗和文獻(xiàn)［1］［5］可知，對于蒸汽鍋爐，其Q0可按1 kg蒸汽需要2 512 kJ的熱量計算，則1 t/h鍋爐的Q0為2 512×1 000=2 512 000 kJ/h。對于熱水鍋爐其Q0可按每1MW需要3 600 000 kJ/h熱量計算，則0.7 MW 的鍋爐Q0為 3 600 000 ×0.7=2 520 000 kJ/h。目前大部分的蒸汽鍋爐已改為水暖爐進(jìn)行取暖，1 t/h的汽爐其熱工率相當(dāng)于0.7 MW。因此對于此公式中Q0可認(rèn)為1 t/h(0.7 MW)鍋爐的Q0為2 512 000 kJ/h(2 520 000 kJ/h)。由此可知，只要知道實測煙氣量Vnd，過量空氣系數(shù)α，鍋爐蒸發(fā)量D就可以算出鍋爐負(fù)荷率。而實測煙氣量Vnd，過量空氣系數(shù)α是鍋爐監(jiān)測的必要參數(shù)，可以在鍋爐監(jiān)測中從儀器中直接讀出。由此，鍋爐負(fù)荷率可以簡單地計算出來。

2 實例監(jiān)測

應(yīng)用煙氣參數(shù)確定鍋爐負(fù)荷與標(biāo)準(zhǔn)方法數(shù)據(jù)見表1。

表1 應(yīng)用煙氣參數(shù)確定鍋爐負(fù)荷與標(biāo)準(zhǔn)方法數(shù)據(jù)

3 小結(jié)

(1)在鍋爐煙氣污染物測試過程中，應(yīng)用煙氣參數(shù)通過計算得鍋爐的負(fù)荷率，公式計算值與實測值具有較好的一致性，公式計算負(fù)荷率的相對誤差為 － 4.1% ～3.4%。

(2)擺脫了標(biāo)準(zhǔn)方法測試所要求的一些條件限制，此法在監(jiān)測的同時可以隨時測出負(fù)荷率，從而更好地監(jiān)督鍋爐運行狀態(tài)，及時調(diào)整，從而達(dá)到《鍋爐煙塵測試方法》中要求鍋爐的最低負(fù)荷為70%的要求。避免了由于條件不具備，而由廠家提供負(fù)荷率的錯誤方法。

(3)實測煙氣量Vnd和過量空氣系數(shù)α是計算鍋爐負(fù)荷率的關(guān)鍵參數(shù)，為了減少測試值的誤差影響。要保證做到定期檢測儀器的動靜壓傳感器;嚴(yán)格按照《鍋爐煙塵測試方法》選取測試斷面;準(zhǔn)確量取測試斷面煙道面積;適當(dāng)增加斷面的測點，適當(dāng)增加含氧量的測定頻率，取平均值。排除由于引(鼓)風(fēng)機匹配不合理、漏風(fēng)、不規(guī)則煙道、幾臺鍋爐共用一煙筒等引起的風(fēng)量和過量空氣系數(shù)過大的現(xiàn)象。

(4)建議《鍋爐煙塵測試方法》修訂時，細(xì)化關(guān)于鍋爐負(fù)荷的測定方法，對于不具備監(jiān)測條件的，可否將該理論方法加入其中，從而簡化對鍋爐負(fù)荷的測定方法。

［1］鍋(窯)爐運行管理及測試技術(shù)實用手冊［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1993.

［2］GB/T10180－2003 工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程［S］.

［3］天津市鍋爐壓力容器學(xué)會，機械工業(yè)沈陽教材編委會.工業(yè)鍋爐技術(shù)管理手冊［M］.沈陽：東北工學(xué)院出版社，1987：156－181，850－919.

［4］GB 5468－1991 鍋爐煙塵測試方法［S］.

［5］HJ/T 373－2003 固定污染源監(jiān)測質(zhì)量保證與質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)范［S］.