锅炉尾部受热面节能技改后的能效对比测试方法*

赵奕奕 赵颖新 张万路 杜文伟

（1.中国计量科学研究院，北京 100029；2.北京航空航天大学，北京 100191）

0 引言

锅炉的热工测试是个繁琐冗长且细致的工作，根据不同炉型需要6～24 小时的热稳定期，几十类数据、数个小时的测试过程和繁复的数据处理，且要涉及查表、查图、选采适宜的经验公式等，总之工作量很大。我国现有多台在运的电站锅炉，每年的节能技术改造数量相当大，如何确定这些锅炉技术改造前后的节能率是一个亟待解决的问题。下面介绍的锅炉节能率测试方法是经过我们课题组研究摸索、理论推导、实践验证的一种针对锅炉尾部受热面节能技改后节能率的简单测试方法。

1 理论依据

在锅炉热工测试的实践中，影响测量结果的因素很多，故而人们往往采纳一些简化公式，这些简化公式考虑到主要因素且将次要因素简化到公式修正系数上，其计算精度足以满足现场实践，如计算理论空气量（式1）和理论烟气量（式2）的罗辛公式：

式中：Qd为燃煤的低位发热值，kcal/kg。

式中：α 为过量空气系数。

式中：Bq为改造前耗煤量，t/h；Bh为改造后耗煤量，t/h。

改造前过热器人口烟气焓：

式中：θ1q为改造前过热器人口烟气温度，℃；C1yq为改造前过热器人口烟气比热kcal/（m3·℃）；G1yq为改造前过热器人口烟气流量，m3/h。

改造后过热器人口烟气焓：

式中：θ1h为改造后过热器人口烟气温度，℃；C1yh为改造后过热器人口烟气比热kcal/（m3·℃）；G1yh为改造后过热器人口烟气流量，m3/h。

改造前空气预热器出口烟气焓：

式中：θ2q为改造前空气预热器出口烟气温度，℃；C2yq为改造前空气预热器出口烟气比热，kcal/（m3·℃）；G2yq为改造前空气预热器出口烟气流量，m3/h。

改造后空气预热器出口烟气焓：

式中：θ2h为改造后空气预热器出口烟气温度，℃；C2yh为改造后空气预热器出口烟气比热，kcal/（m3·℃）；G2yh为改造后空气预热器出口烟气流量，m3/h。

改造前尾部受热面吸热量为H1q-H2q；改造后尾部受热面吸热量为H1h-H2h。

对一台进行了尾部受热面节能技改的锅炉，在改造前其尾部受热面的热吸收率为

对一台进行了尾部受热面节能技改的锅炉，在改造后其尾部受热面的热吸收率为

锅炉尾部受热面技改后换热情况的变化就是尾部受热面热吸热率的变化

式中：△η为改造前后尾部受热面热吸热率的差值（即节能率）%，式（12）即为锅炉节能技改前后的节能效果的数学表达式。

2 测试结果

锅炉尾部受热面加装燃气┆ 吹灰装置后，排烟温度下降，从而提高了锅炉的热效率，在加装吹灰器前后，锅炉节能体现在锅炉尾部受热面吸热量的变化，传统的做法是在加装吹灰器前后分别对锅炉进行热工测试，加装吹灰器前后锅炉尾部受热面吸热率的差值即锅炉的节能率。在锅炉热工测试过程中，需要测试的参数有上百个，现场测试完毕后，数据处理也相当复杂繁琐。

2.1 传统测试法

采用GB 10184—1998 电站锅炉性能试验规程进行计算，如表1 所示。

2.2 本文测试方法

本文测试方法通过对数据处理过程当中的各原始公式进行理论解析，推导出有关锅炉节能率的简单解析式子，该公式涉及的参数极少，只有4 个，通过4 个参数就能得到锅炉节能率，锅炉节能对比测试就变得相当简单易行了。

表1 大同5#锅炉进行节能技改前后计算结果

烟气流量从过热器人口到空气预热器出口不变，即G1yq≈G2yq，G1yh≈G2yh，事实上锅炉由于负压运行，烟气流量可能略有增加，但所占比例极小，可忽略不计。

大同5#锅炉，θ1q＝701.5，θ2q＝147.8；θ1h＝721.6，θ2h＝132.0

通过式（12）进一步计算得△η＝2.57%。

锅炉节能对比测试中需要知道加装吹灰器前后尾部受热面热吸收率的差值△η，也就是节能率的变化。从式（12）可知，只要通过测试知道尾部受热面在加装吹灰器前后过热器人口烟气温度θ1q、θ1h，加装吹灰器前后空气预热器出口烟气温度θ2q、θ2h，这4 个温度定了，查表可知相应温度的比热值C1yq、C2yq、C1yh、C2yh，△η值即可算出，从而知道锅炉改造前后的节能程度。前提是在煤质不变的情况下。

综上所述，锅炉通过加装燃气┆ 吹灰装置使排烟温度下降后，尾部受热面热吸收率的变化只与锅炉尾部烟道进出口烟气温度有关，而与其它部位烟气、水、蒸汽的流量、温度、压力无关，与燃煤耗量、过量空气系数等亦无关。

各电站均有现场监测系统（DCS 系统），在加装吹灰器前后电站锅炉负荷出力相当，煤质不变情况下，通过现场监测系统亦可得到节能率变化的△η值。只要对测量过热器人口烟气温度的热电偶传感器和空气预热器出口烟气温度的热电偶传感器进行校准，甚至可以不通过第三方测试即可获得准确度很好的△η值测算结果。

表2 为10 台220t/h 电站锅炉两种测试结果对比情况。

表2 锅炉改造前后传统测试方法和简易测试方法的节能率对比

对山西大同和内蒙包头各5 台220t/h 电站锅炉，在通过加装燃气┆ 吹灰装置前后进行了热工测试，从表2 可以看出，加装吹灰器前后尾部烟道热吸收率的差值△η传统测试方法和简易测试方法数值吻合相当好。证明锅炉节能对比测试的简易测法是准确可行的。

从表2 可以看出锅炉简易测试方法与传统测试方法相比测算偏差在±1%以内。但传统测试方法可以知道尾部烟道每一级过热器、省煤器、空气预热器、再热器等的换热改善程度以及尾部受热面整体换热状况，而简易测试方法则做不到，它只知道尾部受热面整体换热情况，它只需4 个参数即可知道尾部受热面整体能效提升水平，有利于通过现场DCS 系统监控进行节能程度的判别。

3 结论

锅炉简易测试方法与传统测试方法相比测算误差一般不超过1%，符合国家及用户对节能率测算的准确度要求。测试时间大为缩短，较常规传统测试方法减少了90%的工作量，计算方法简单，且通过现场监测DCS 系统，很容易就可以知道排烟温度降低对节能率的定量影响程度。本文公式（12）适用于锅炉尾部受热面节能技术改造后的节能率确定。