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工业锅炉能效测试现场控制及误差来源研究

2012年第6期(总第163期)
赵静波(安徽省特种设备检测院,安徽 合肥 230051)
 
 

【摘 要】 锅炉能效测试任务量大,而且现场无法得到测试结果,若测试结束后发现测试过程存在问题,将直接导致测试失败。如何快速、准确地进行锅炉能效测试是当前测试机构研究的重点。本文从测试现场的把握进行研究,并分析测试误差来源,从而有效地提高测试精度。

【关键词】 工业锅炉;能效测试;热工;节能;控制;燃煤;误差分析 

 

随着我国能源形势的日趋严重,国家对节约能源越来越重视。国务院节能目标是到2015年,全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤(按2005年价格计算),比2010年的1.034吨标准煤下降16%,比2005年的1.276吨标准煤下降32%;“十二五”期间,实现节约能源6.7亿吨标准煤。

目前我国锅炉数量超过60万台,锅炉运行效率比国际先进水平低1520 %,每年多耗用燃煤约7000万吨,5年下来多耗用燃煤约3.5亿吨。锅炉节能减排是“十二五”期间节能减排任务的重点,因此,提高锅炉运行效率势在必行。根据规程要求,每个锅炉厂每一种型号的锅炉都要做定型能效测试,在用锅炉每两年应当做一次定期能效测试。测试任务量大,而且现场无法得到测试结果,若测试结束后发现测试过程存在问题,将直接导致测试失败。如何快速、准确地进行锅炉能效测试是当前测试机构研究的重点。本文对测试现场的控制进行研究,并分析测试误差来源,从而有效地提高测试精度。

 

1 测试现场控制

1.1 测试前的准备

1)检查锅炉是否正常,排除跑、冒、滴、漏现象。

2)确认燃料是否符合要求。测试前应确认燃料是否符合要求,特别是燃煤锅炉,应对粒度、挥发分、灰分、发热量、全硫、煤灰熔融性软化温度、全水分、焦渣特性等多个参数进行确认。对于燃料不符合锅炉设计要求,很有可能导致燃烧工况达不到设计要求,而导致测试失败。对于燃料的确认不能只凭经验,应根据化验结果来判断。燃煤锅炉的燃料好坏对锅炉的出力与效率影响很大。对于定型测试,燃料不符合设计要求将导致整个测试过程无效,因此,测试前确认燃料是很重要的一步。

3)控制用汽量。测试过程中要求负荷稳定,测试与生产用汽的关系应控制好。若生产用汽不稳定,测试稳定性不易控制,应提前制定对策。

1.2 测试过程控制

燃烧工况应该是在测试开始前就确定的,测试过程中不允许负荷有较大变动,而负荷的变动要求给水流量、锅筒水位、用汽量、压力四个参数都稳定。如何将锅炉运行调整到预定状态是测试的一个关键。

首先应该确定燃料大致用量,调整燃料进量。燃油燃气炉可直接调整燃料流量,再通过调整配风使尾部过量空气系数合格。燃煤锅炉通过调整煤层厚度与炉排转速,再调整鼓风与引风使尾部过量空气系数合格。燃料进量确定后,通过调节给水流量与用汽量,使锅筒压力与水位控制在测试要求范围。此时观察给水流量是否达到测试要求范围,若不在范围则调整燃料进量,重复之前步骤,直至运行工况完全达到测试要求。调整过程中应观察各参数是否合理,待锅炉稳定运行1小时后开始测试。对于锅炉工况不能达到要求的,应能根据现场参数作出判断,及时告之委托单位。

测试期间锅炉不得吹灰,安全阀不得起跳,锅炉不得排污,不得冲洗水位表。

 

2  测试误差来源研究

根据要求,锅炉能效测试各种平衡的效率之差不能超过要求值,如燃油、燃气及电加热锅炉各种平衡的效率之差应当不超过1%。这对测试的精度要求非常高。主要引起误差来源有以下几个方面:

2.1  运行稳定性

标准要求测试过程中煤质、各项运行参数不应有较大波动,实际测试中可能会由于各种状况而引起波动,会对结果产生较大影响。如煤质、炉排转速、煤层厚度、配风、出力、蒸汽压力、锅筒水位、给水温度、入炉冷空气温度、排烟温度、过量空气系数等都应维持稳定。运行不稳定会造成测试数据不具代表性,影响测试结果。

2.2取样

锅炉能效测试取样分为炉水、蒸汽取样和燃料、灰渣取样。取样最重要的是要具有代表性。

水汽取样的取样器应符合要求,尽量将取样器内的杂质、铁锈冲洗干净后取样。蒸汽湿度测试从1%2%,正平衡差别达到0.7左右。

气体与液体燃料成分一般较稳定,取样误差不大。入炉原煤与灰渣取样一定要在时间和空间上均匀。入炉原始煤取样量不少于总燃煤量的0.51%且总量不少于10kg,缩分后不少于1kg;灰渣原始取样量不少于总灰渣量0.51%且总量不少于20kg,缩分后不少于0.51kg

燃煤锅炉入炉原煤与灰渣取样不当容易出现偏差,对测试结果影响很大,应注意以下几个问题:

1)取样与计量应同时同地点进行。煤的水分在空气中是会变化的,对称重有一定的影响,但影响最大的是发热量。因此煤取样最好在煤将入炉前,取样后应密封保存。部分锅炉采用湿法除渣,应将灰渣铺开在清洁地面上,待稍干后,称重和取样同时进行,这样才能让炉渣重量的数据准确。

2)取样均匀性。部分锅炉煤斗上有煤仓,对取样造成困难,可在煤进煤仓前取样,或者在煤进入炉排前取样,取样不能有选择性,对大块、石块不应避开。

3)原始样品量要达到要求。样品带进实验室的数量是0.51kg,但原始样品数量要足够,才能有代表性,现场缩分要采用堆掺四分法。

4)取样时机。由于燃煤锅炉燃烧有滞后性,应根据炉排转速,估算煤走完炉排所需要的时间,采取煤取样的时间段提前0.51小时。若在煤进入煤斗前取样,应估算煤斗存煤能支撑燃烧的时间,再提前一段时间取样。这样能保证取样的煤能代表测试过程中燃烧的煤。

2.3 测点布置

由于测试现场环境原因,测点布置有时很难达到预定要求,如排烟温度应在距离最后一节受热面不超过1米位置,现场符合条件的位置可能挡住了。应尽量克服现场条件,满足标准要求。

2.4 仪器校验

测试仪器应定期校验,且校验结果符合标准对测试仪器的要求。目前标准对测试仪器的要求都是以精度表示,与目前计量使用的不确定度表示方法不统一,应转换为精度表示,确保测试仪器达到标准要求。

2.5  系统误差

系统误差是指测试方法带来的误差。

1)散热损失测试。目前散热损失多采用选取法,根据锅炉出力来确定,而与实际保温情况无关,可能对反平衡产生1%左右的影响。解决办法为采购热流计,采用热流计法测试散热损失。按温度水平和结构特点将锅炉本体及部件外表面划分成若干近似等温区段,并量出各区段的面积,各区段的面积一般不得大于2m2。再用热流计测出各区段的散热强度,就可以算出散热损失。

2)固体未完全燃烧热损失测试。燃煤锅炉固体未完全燃烧热损失中,工业锅炉漏煤、灰渣的可燃物部分发热量采用经验数据32866.4kJ/kg,电站锅炉采用经验数据33727kJ/kg[4]。笔者对12个灰渣样进行了分析,可燃物部分发热量最小27037kJ/kg,最高32015 kJ/kg,平均30091 kJ/kg。可燃物部分发热量的误差可能对反平衡产生最大2%左右的影响。解决办法为对漏煤、灰渣进行发热量分析,然后计算固体未完全燃烧热损失。

 

   
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