非典型锅炉测试

1、,非典型工业锅炉测试方法、技术 及报告编写要求 杨麟 上海工业锅炉研究所随着工业锅炉能效测试工作的不断开展，一些非典型的工业锅炉测试越来越多，如：燃生物质工业锅炉、燃煤粉工业锅炉、冷凝式工业锅炉及有二种工质或以上的工业锅炉。在开展这些工业锅炉的测试过程中，有一些在标准中有明确要求和方法的，有一些却没有规定。因此，在这里对一些非典型的工业锅炉测试进行探讨，对一些测试中的问题提出解决方法。,（一）、非典型工业锅炉及系统测试 一、燃生物质工业锅炉测试 燃生物质工业锅炉分为： 生物质直接进行燃烧的（散烧）； 生物质加工成颗粒状（成型）进行燃烧； 生物质进行气化再燃烧。,1、生

2、物质直接燃烧锅炉 生物质直接燃烧锅炉：就是把生物质不进行加工或把生物质切碎直接送入锅炉中进行燃烧，这一般都应用于发电锅炉上。其燃烧方法一般为流化燃烧和链条（抛物）燃烧。 测试方法基本按煤的测试方法。,2、生物质颗粒燃烧 生物质颗粒燃烧就是把生物质压成直径5mm左右，长20mm左右的颗粒送入锅炉进行燃烧。主要用于工业锅炉上。其燃烧方法主要有：,1）半悬浮燃烧 燃料从上部由燃烧器送入燃烧室，鼓风从下面吹入燃烧室进行燃烧，有时在燃烧室上部还布置二次风。其燃烧方法介于室燃烧和流化燃烧之间。燃烧产生的高温烟气进入后面的锅炉（对流受热面）。（图1）,此类锅炉测试按一般燃煤流化床锅炉进行，但在测试过程注意以

3、下事项： a、由于锅炉是半悬浮燃烧，因此其飞灰的灰百分比会很高，达到70%以上。 b、由于锅炉的燃烧室容积一般都较小。烟灰来不及燃烧就会带出燃烧室，飞灰可燃物含量较高，因此在飞灰取样时应注意取样的代表性，一般可用飞灰取样器进行取样。,c、当锅炉负荷波动，加燃料速度不均匀时由于其燃烧室较小，锅炉会冒黑烟，CO浓度会激剧升高，导致q3损失升高。因此在测试过程中应避免锅炉负荷波动。 d、虽然有时候飞灰或渣的可然物含量较高，但由于燃料中灰分很低，q4损失一般也都较低。,2）生物质层燃燃烧 生物质层燃燃烧分为二种方法: A方法：传统的链条炉排燃烧，即燃料从锅炉前的煤斗中落入炉排上，由炉排运动向前将燃料输

4、送到炉膛中进行燃烧。 B方法：燃料由锅炉的上部抛入炉膛中落在炉排上进行燃烧。,在测试中应注意： a 、燃生物质的层燃锅炉与平时典型链条锅炉灰比不一样，飞灰百分比可达到40以上。在前所说的二种层燃燃烧方法，B方法比A方法飞灰百分比更高。 b、层燃燃烧的炉渣可燃物含量比半悬浮燃烧高。在前所说的二种层燃燃烧方法 中，A方法比B方法炉渣可燃物含量更高。但由于燃料中灰分很低，q4损失一般都较低。,3、生物质气化燃烧 生物质气化燃烧就是：把生物质送入气化炉中进行气化，然后把气化出来的可燃气体送入锅炉中进行燃烧。（图2）,其特点： a、生物质的气化的可燃气体是带有一定温度（约在180度左右），带有少量焦油，

5、低位发热量在1500至1000kcal/m3。 b、由于它直接燃气，其烟尘排放浓度很低；可燃气体中几乎不含硫，二氧化硫排放几乎也为零；由于其热值远远低于天然气，其燃烧强度也远远低于天然气，它的氮氧化物浓度也低于一般的燃天然气锅炉。因此其污染物排放指标均能符合GB13271的排放要求。,c 、由于可燃气体热值较低，因此一般常规设计的锅炉运行时负荷会降低。 d 、由于可燃气体中带有焦油，因此在运行一段时间需对焦油进行清理。,此类燃生物质的气化锅炉有二种测试方法： 1）不考虑气化炉部份，把气化炉划出测试的边界，即测试一台燃生物质气化燃料的燃气锅炉。这种方法相对简单，就按现行的测试标准进行即可。 在测

6、试过程中需注意：气化出来的气体是带有一定温度和焦油的，因此在计算输入热量时需把焦油的热量和气体的显热计算在内。,2）考虑气化炉部份，把气化炉划入测试的边界内。其测试相对复杂，测量项目一般包含: a、生物质的量和发热量。 b、锅炉的给水流量、给水压力、给水温度、蒸汽压力（蒸汽温度）；或循环水流量、进水温度、进水压力、出水温度出水压力。 c、排烟温度、排烟处烟气成份、进风温度。 d 、烟气流量。 e、气化炉排出废料的温度、重量和可燃物含量。 f、锅炉、气化炉及边界内管道的散热损失。,燃生物质报告编制注意事项： 1、在使用生物质燃料应注明是直接燃烧（散烧）、颗粒燃烧（成型燃烧）或气化燃烧； 2、测试

7、结论中： 1）锅炉效率按设计效率进行考核； 2）锅炉排烟温度、过剩空气系数定型测试时按TSG G0002考核。,二、煤粉和水煤浆锅炉测试 煤粉和水煤浆锅炉的燃烧方法都一样，均为室燃烧。因此其测试方法也相同。在测试过程中需注意: 1、它们的飞灰百分比远远大于炉渣的百分比，煤粉锅炉的飞灰百分比达到80以上，水煤浆的飞灰百分比也在70左右。 2、由于它们的飞灰份额都比较大，因此在飞灰取样过程中应注意取样的代表性，一般可用飞灰取样器进行取样。,3、有时候测量此类锅炉时，炉渣很难准确计量，在这种情况可采用测量烟气中的飞灰浓度，从而计算出飞灰的百分比。具体测量方法可按照环保的烟尘浓度测试方法进行。,燃水煤

8、浆和煤粉锅炉报告编制注意事项： 在测试结论中： 1）锅炉效率按设计效率进行考核； 2）锅炉排烟温度、过剩空气系数定型测试时按TSG G0002考核。,三、有机热载体锅炉测试 有机热载体锅炉分为二种：液相有机热载体锅炉和气相有机热载体锅炉。 1、液相有机热载体锅炉 液相有机热载体锅炉（简称导热油锅炉）就是我们最常见的有机热载体锅炉，其测试标准参照GB/T101802003工业锅炉热工性能试验规程。具体测试方法参照热水锅炉的测试方法。,测试注意事项: 1）测试时，需在导热油锅炉正常运行状况下进行。一般导热油锅炉后面的用热设备用油温度均在200以上，绝大部份在250 至300 。因此测试不允许在锅炉

9、油温很低情况下进行。如回油在100 左右。 2）测试时，如出油温度与设计油温出现偏差可参照热水锅炉效率折算方法进行折算。,3）导热油锅炉有尾部受热面的，其有效吸收热量，在计算正平衡效率时须加入。 4）在计算进、出油的比热容时，须按测试标准GB/T10180的规定，对比热容进行平均值计算。,2、气相有机热载体锅炉 气相有机热载体锅炉就是：有机热载体在锅炉中蒸发，以气态状进行供热。 一般有机热载体为道生油，典型的成份为26.5的联苯和73.5联苯醚；常压下的沸点为258 ；最高工作温度为400 。,其测试方法可参照蒸汽锅炉的测试方法。但在测试过程中需先解决以下问题： 1）导热油流体温都较高，需高温

10、流量计进行测试， 2）需有准确的导热油气态状焓的参数。 3）如是在饱和油状态下进行测试，还需对气态状的油中带的液态油进行测量。（相当于测量饱和蒸汽湿度。）,有机热载体锅炉报告编制注意事项： 1、应注明锅炉是否有尾部受热面，并说明尾部受热面中的工质是否进入锅炉中。 2、如尾部受热面中的工质不进入锅炉中：1）则在计算锅炉效率时，其尾部受热面有效吸收热量，应计入Q1中。 2）计算锅炉出力时，其尾部受热面有效吸收热量，根据设计文件决定是否计入锅炉出力中。并需在报告中注明。,四、直流锅炉测试 1、直流锅炉的锅炉是没有锅筒的，在其炉膛和对流面均为盘管。我们家用的燃气热水器和一些液相有机热载体锅炉均是此结构

11、。 2、如工质是热水或有机热载体，按热水锅炉测试方法进行。 3、如是蒸汽锅炉，按蒸汽锅炉测试方法进行。在测试蒸汽湿度时，锅水是测量锅炉进水，即直接测量锅炉的进水电导率。 4、直流锅炉报告编制与普通锅炉报告相同。,五、冷凝式锅炉测试 冷凝式锅炉由于在运行过程时，烟气中的部份水蒸汽发生相变，从气态状冷凝成液态状。因此目前的测试标准GB/T101802003中反平衡计算公式是不适合使用的。 如需测量冷凝式锅炉效率，目前可采用正平衡测量方法，并同时测量排烟温度和烟气成份。,冷凝式锅炉报告编制注意事项： 1、由于是参照GB/T10180进行正平衡测试，因此需在测试说明中予以说明，并在报告中编入排烟温度和

12、过剩空气系数的测试数据。 2、在锅炉测点图中需表明锅炉冷凝段中工质的流程。,六、含有尾部受热面的锅炉测试 锅炉含有尾部受热面的系统可分为以下几种形式：,1、被加热的工质直接进锅炉（图3） 这种方式是最为常见，即锅炉后面加装一个省煤器或空气余热器，测试方法就是常规的测试方法。,2、被加热的工质不进锅炉，对外供热，对外供热的工质可为水、汽、风等（图4） 这种结构需分别测量锅炉和尾部受热面的有效吸收的热量。然后在计算锅炉正平衡效率时二部份热量相加，作为Q1。锅炉出力是否需加上尾部受热面的有效吸收的热量，视锅炉原设计文件而定。,尾部受热面有效吸收热量的具体测试方法： 1）工质为蒸汽 测量参数为： a、

13、进水温度、压力、流量； b、蒸汽压力、（蒸汽温度）； c、蒸汽湿度。,2）工质为热水 测量参数为： a、进水温度、压力、流量； b、出水温度、压力。,3）工质为热风 测量参数为： a、进风温度； b、出风温度、流量（标态） 。 c、如工质不是空气，还需测量气体成份和漏风率。,3、被加热的水不直接进锅炉的，这种有系统二种结构： 1）给水先进尾部受热面，加热后的水入进水箱，然后再由水箱给锅炉供水。（图5）,2）给水先进水箱，然后水箱里和尾部受热面组成一个水循环系统，加热后的水先回水箱，然后再由水箱给锅炉供水。（图6）,这种系统可用二种测试方法： 1）可按被加热的工质不进锅炉，对外供热的方法进行测量

14、。 2）视水箱为整个系统的一部份，按被加热的水直接进锅炉方法进行测量。注意二点： a、此时水箱中的水位和水温应在测试开始和结束保持一致，如有偏差需进行修正。 b、应计算水箱的散热表面积。,含有尾部受热面的锅炉报告编制注意事项： 1、被加热的工质直接进锅炉的测试报告与普通锅炉报告相同。 2、被加热的工质不直接进锅炉的 1）在锅炉测点图中需标明尾部受热面中工质的流程。 2）应说明水箱中的水位和温度变化情况。 3、被加热的工质不进锅炉对外供热的 1）在锅炉测点图中需标明尾部受热面中工质的流程，并在说明中予以说明。 2）其尾部受热面有效吸收热量，在计算锅炉效率时，应计入Q1中；计算锅炉出力时，根据设计

15、文件决定是否计入锅炉出力中。并需在报告中注明。,（二）测试中存在的较常见的问题 一、RO2+O2的合理性 RO2+O2之和是与它燃料特性有关： 21-O2=(1+ )RO2 1、烟煤： 为0.11左右， 正常燃烧RO2+O2之和为19.5左右。 2、轻油： 为0.37左右。 正常燃烧RO2+O2之和为16.0左右。 3、天然气： 为0.75左右。 正常燃烧RO2+O2之和为13.0左右。,二、烟气中的H2和CmHn的含量 一般锅炉在正常燃烧CO含量较低的情况下， H2和CmHn的含量是极其低下的，用我们使用的传感器式烟气分析仪是很难测出来的。特别是燃煤锅炉正常燃烧下几乎是没有的。只有燃油燃气锅

16、炉在化学燃烧不完全中CO浓度很高的情况下，烟气中的H2和CmHn的浓度会达到较高值。,三、灰的百分比 燃煤锅炉的灰渣百分比之和为100 正常燃烧的燃煤锅炉： 1、链条炉：炉渣85左右；漏煤5；飞灰10左右。 2、往复炉：炉渣80左右；漏煤8；飞灰12左右。,3、循环流化床：炉渣60左右；飞灰40左右。 4、沸腾炉（鼓泡床）：炉渣50左右；飞灰50左右。 5、煤粉锅炉：炉渣20左右；飞灰80左右。 6、水煤浆锅炉：炉渣30左右；飞灰70左右。,四、飞灰取样 飞灰取样的是否具有代表性，会直接影响测量的准确性，特别是采用飞灰百分比较大的燃烧方式锅炉，如煤粉锅炉、水煤浆锅炉和流化床锅炉。 取样建议使用

17、飞灰取样（采样）仪。小型的锅炉可以在除尘器放灰处取样，湿式除尘器放灰处取样特别应注意取样的代表性。,五、冷凝式锅炉反平衡热量 冷凝式锅炉中的水汽发生相变，导致烟气容积发生变化，因此使用目前的GB/T10180测试标准计算排烟热损失，此时会产生偏差。,六、炉渣、漏煤温度选取 层燃锅炉渣选600 ； 流化床锅炉（无冷渣器）炉渣（冷渣）选800 ； 漏煤选50 。,七、散热损失 一般散热损失可查表或用公式进行计算 1、散装锅炉按查表，查表散热损失偏大； 2、组装和整体出厂的散热损失按公式计算。计算散热面积时，包含：锅炉本体、节能器、以及在测试边界内的烟道等所有散热面积。,八、蒸汽取样和锅水取样 由于

18、测试标准中规定蒸汽冷凝水和锅水要常流，蒸汽需等速取样。因此在取样，特别是蒸汽取样时是有一定量的要求。,九、蒸汽湿度选取数据 蒸汽湿度一般是按NB/T 47034 工业锅炉技术条件进行选取： 1）水管锅炉选3； 2）火管或水火管锅炉选4。,十、天然气标态换算 1、测试标准中规定所有的气体都是在标准状态下进行，即在101325Pa大气压和0 。因此天然气流量需换算到标准状态。 2、热值也是指的是101325Pa大气压和0 状态下的。 3、目前天然气公司提供的流量表上一般它显示的标态是指101325Pa大气压和20 。因此需换算到101325Pa大气压和0 下。同样热值也需换算到101325Pa大气压和0 下。,（三）案例,一、焚烧炉测试项目： 1、 生物质计量和取样； 2、炉渣计量和取样； 3、漏煤计量和取