CN101949831A - 锅炉固体未完全燃烧热损快速测试方法及煤渣含碳量比色卡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锅炉固体未完全燃烧热损快速测试方法及煤渣含碳量比色卡，根据计算得出不同情况下灰渣及飞灰所含可燃物质的重量百分数与q₄的对应关系，再根据灰渣及飞灰所含可燃物质的重量不同而颜色存在差异的特征标定得到灰渣及飞灰-固体不完全燃烧热损失比色卡，即煤渣含碳量比色卡；在测定锅炉热效率时，将采集的灰渣及飞灰按一定比例混合并磨成细小颗粒，将其与比色卡比对，在测试现场迅速得到固体不完全燃烧热损失。本发明在测试现场根据煤渣含碳量比色卡迅速得到固体不完全燃烧热损失，测试途径简化，测试速度迅速，测试结果精确，测试成本降低，实时掌握锅炉运行情况，减少碳排放，保护环境。

Description

锅炉固体未完全燃烧热损快速测试方法及煤渣含碳量比色卡

技术领域

本发明涉及锅炉热效率测试方法，具体涉及锅炉固体未完全燃烧热损快速测试方法及煤渣含碳量比色卡。

背景技术

随着国家产业政策的调整，对节能减排工作越来越重视，2009年05月01日颁布实施的新《特种设备安全监察条例》第二十八条规定“检验检测机构接到定期检验要求后，应当按照安全技术规范的要求及时进行安全性能检验和能效测试”，第二十九条规定“特种设备不符合能效指标的，特种设备使用单位应当采取相应措施进行整改”，在各类特种设备中，工业锅炉是生产、生活中最常见的耗能设备，消耗的原煤约占全国原煤产量的三分之一，开展锅炉能效测试，推动企业提高节能减排成效，是实现可持续发展的重要途径。

锅炉热效率测试方法一般有两种，即正平衡法和反平衡法。正平衡法只能测试热效率和出力，一般不单独采用。反平衡法较复杂，但可以研究和分析影响热效率的种种原因，从而寻求提高锅炉热效率的途径。

反平衡法测定锅炉的各项热损失，涉及面比较广，与燃料分析、烟气分析、飞灰和炉渣化验等有密切关系，但比较复杂。可用下式计算：

η₂＝100-q₂-q₃-q₄-q₅-q₆％

上式中，η₂：锅炉反平衡热效率，％；

q₂：排烟热损失热量占输入热量百分比，％

q₃：气体未完全燃烧损失热量占输入热量百分比，％

q₄：固体未完全燃烧损失热量占输入热量百分比，％

q₅：锅炉散热损失热量占输入热量百分比，％

q₆：灰渣物理热损失热量占输入热量百分比，％

其中，固体不完全燃烧热损失一般是工业锅炉各项热损失中的最大值，它由炉渣、漏煤、烟道灰和飞灰四部分组成。其计算公式为：

$q_4=({\mathrm{\α}}_{\mathrm{lz}}\frac{C_{\mathrm{lz}}}{100-C_{\mathrm{lz}}}+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{lm}}\frac{C_{\mathrm{lm}}}{100-C_{\mathrm{lm}}}+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{yh}}\frac{C_{\mathrm{yh}}}{100-C_{\mathrm{yh}}}+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{fh}}\frac{C_{\mathrm{fh}}}{100-C_{\mathrm{fh}}})\×\frac{{32866A}^y}{Q_t}\%$

其中， $G_{\mathrm{lz}}=G_{\mathrm{lz}}^s(1-\frac{W_{\mathrm{lz}}}{100})$

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{lz}}=\frac{G_{\mathrm{lz}}(100-C_{\mathrm{lz}})}{{\mathrm{BA}}^y}$

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{lm}}=\frac{G_{\mathrm{lm}}(100-C_{\mathrm{lz}})}{{\mathrm{BA}}^y}$

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{yh}}=\frac{G_{\mathrm{yh}}(100-C_{\mathrm{yh}})}{{\mathrm{BA}}^y}$

α_fh＝1-(α_lz+α_lm+α_yh)

式中，W_lz：炉渣淋水后的含水量，％；

湿炉渣质量，kg/h；

G_lz：炉渣质量，kg/h；

G_lm：漏煤质量，kg/h；

G_yh：烟灰道质量，kg/h；

C_lz：炉渣可燃物含量，％；

C_lm：漏煤可燃物含量，％；

C_yh：烟灰道可燃物含量，％；

C_fh：飞灰可燃物含量，％；

α_lz：炉渣中含灰量占燃煤总灰量份额；

α_lm：漏煤中含灰量占燃煤总灰量份额；

α_yh：烟灰道中含灰量占燃煤总灰量份额；

α_fh：飞灰中含灰量占燃煤总灰量份额。

固体不完全燃烧热损失q₄的影响因素有燃料特性、燃烧方式、炉膛结构和运行情况等，其影响变量很多，且其热损失数值较大，一般达到10％-25％。但在煤种一定时，其影响因素是炉渣和飞灰中的含碳量，炉渣和飞灰中的含碳量越高，炉渣和飞灰的颜色越深，固体不完全燃烧热损失就越高。

锅炉热效率测定工作，目前仅局限于节能监测部门、科研院所和部分锅炉制造厂，采用现场数据测试和实验室分析以及热力计算，目的在于对锅炉产品的性能鉴定或锅炉用户的能耗测试，多侧重于新设计制造和容量较大的锅炉，需在现场采集煤样、灰渣、飞灰并送至实验室进行化验，现场还要测量很多数据，并需要使用单位做很多配合工作，测试成本较高，不适用于检验机构的现场快速检测。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种锅炉固体未完全燃烧热损快速测试方法及煤渣含碳量比色卡，该测试方法在测试现场根据煤渣含碳量比色卡迅速得到固体不完全燃烧热损失，简化测试途径，降低测试成本，指导锅炉安全、稳定运行。

本发明的技术解决方案是：根据计算得出不同情况下灰渣及飞灰所含可燃物质的重量百分数与q₄的对应关系，q₄为固体未完全燃烧损失热量占输入热量百分比；再根据灰渣及飞灰所含可燃物质的重量百分数不同而颜色存在差异的特征，标定得到灰渣及飞灰-固体不完全燃烧热损失比色卡，即煤渣含碳量比色卡；在测定锅炉热效率时，将采集的灰渣及飞灰按一定比例混合并磨成细小颗粒，将其与煤渣含碳量比色卡比对，在测试现场迅速得到固体不完全燃烧热损失。

其中，本发明的煤渣含碳量比色卡的制备方法：首先，根据计算得出不同情况下灰渣及飞灰所含可燃物质的重量百分数与q₄的对应关系，q₄为固体未完全燃烧损失热量占输入热量百分比；其次，根据灰渣及飞灰所含可燃物质的重量百分数不同而颜色存在差异的特征，标定得到灰渣及飞灰-固体不完全燃烧热损失比色卡，即煤渣含碳量比色卡。

其中，本发明的热损快速测试方法包括以下具体步骤：

1)炉渣及飞灰的取样：在出渣机出口处每隔若干分钟取炉渣样一次，共取两次；在除尘器出口处每隔若干分钟取飞灰样一次，共取两次；炉渣与飞灰的重量比为4∶1；

2)制备混合试样：将两次取样的炉渣和飞灰进行混合研磨，采用堆掺四分法混合缩分得到不小于0.5公斤的炉渣及飞灰的混合试样，对混合试样进行研磨，粒度控制在50～100目；

3)与比色卡比对：将炉渣及飞灰混合试样装入透明塑料袋中，根据混合试样的颜色与煤渣含碳量比色卡比对，得出固体未完全燃烧热损。

本发明在测试现场根据煤渣含碳量比色卡迅速得到固体不完全燃烧热损失，测试途径简化，测试速度迅速，测试结果精确，测试成本降低，实时掌握锅炉运行情况，减少碳排放，保护环境。

附图说明

图1为煤渣含碳量比色卡。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，实施例不应理解为是对技术方案的限制。

煤渣含碳量比色卡的制备：首先，根据计算得出不同情况下灰渣及飞灰所含可燃物质的重量百分数与q₄的对应关系，q₄为固体未完全燃烧损失热量占输入热量百分比；其次，根据灰渣及飞灰所含可燃物质的重量百分数不同而颜色存在差异的特征，标定得到灰渣及飞灰-固体不完全燃烧热损失比色卡，即煤渣含碳量比色卡，如图1所示。

热损快速测试方法依以下具体步骤进行：

1)炉渣及飞灰的取样：在出渣机出口处每隔10分钟取炉渣样一次，共取两次，每次取样重量为2公斤；在除尘器出口处每隔10分钟取飞灰样一次，共取两次，每次取样重量1公斤；炉渣与飞灰的重量比为4∶1；

2)制备混合试样：将两次取样的炉渣和飞灰进行混合研磨，采用堆掺四分法混合缩分得到不小于0.5公斤的炉渣及飞灰混合试样，对混合试样进行研磨，粒度控制在50～100目；

3)与比色卡比对：将炉渣及飞灰混合试样装入透明塑料袋中，根据混合试样的颜色与如图1所示的煤渣含碳量比色卡比对，得出固体未完全燃烧热损。

应用示例：

以淮安某工厂的一台型号为DZL4-1.25-A II的锅炉为例，到现场采集一定数量的炉渣和飞灰；称取炉渣和飞灰各20g，利用电炉加热，使其可燃物充分燃烬，得到燃烬的炉渣重量为16g，燃烬的飞灰重量为14g；通过计算，得知，炉渣可燃物含量为：

$C_{\mathrm{lz}}=\frac{20-16}{20}=20\%$

飞灰可燃物含量为：

$C_{\mathrm{fh}}=\frac{20-14}{20}=30\%$

取飞灰和炉渣占炉煤总灰量的重量百分比为1∶4，即

$\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{fh}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{lz}}}=\frac{20}{80}=\frac{1}{4}$

根据该锅炉使用的煤炭化验数据报告，收到基灰分A^y＝30％，低位发热量Q_τ＝17000kJ/kg

根据公式

$q_4=({\mathrm{\α}}_{\mathrm{lz}}\frac{C_{\mathrm{lz}}}{100-C_{\mathrm{lz}}}+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{lm}}\frac{C_{\mathrm{lm}}}{100-C_{\mathrm{lm}}}+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{yh}}\frac{C_{\mathrm{yh}}}{100-C_{\mathrm{yh}}}+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{fh}}\frac{C_{\mathrm{fh}}}{100-C_{\mathrm{fh}}})\×\frac{{32866A}^y}{Q_t}\%$

上式可以得到一定的简化，即

$q_4=({\mathrm{\α}}_{\mathrm{lz}}\frac{C_{\mathrm{lz}}}{100-C_{\mathrm{lz}}}+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{fh}}\frac{C_{\mathrm{fh}}}{100-C_{\mathrm{fh}}})\×\frac{{32866A}^y}{Q_t}\%$

$=(0.8\×\frac{20}{100-20}+0.2\×\frac{30}{100-30})\×\frac{32866\×30}{17000}\%$

$=16.57\%.$

现场取样，在出渣机出口处每隔10分钟取炉渣样一次，共取两次，每次取样重量为2公斤；在除尘器出口处每隔10分钟取飞灰样一次，共取两次，每次取样重量1公斤，即炉渣与飞灰的重量比4∶1；将两次取样的炉渣和飞灰进行混合研磨，采用堆掺四分法混合缩分得到0.5公斤的炉渣及飞灰混合试样，对混合试样进行研磨，粒度控制在80目；将炉渣及飞灰混合试样装入透明塑料袋中，与煤渣含碳量比色卡比对，颜色与固体未完全燃烧热损失16％最接近，取q₄为16％。

由上可知，理论计算与实际测量的误差为0.57％，因此，用比色卡测量固体未完全燃烧热损失具有较高的精确度。

Claims (3)

1.锅炉固体未完全燃烧热损快速测试方法，其特征在于：根据计算得出不同情况下灰渣及飞灰所含可燃物质的重量百分数与q₄的对应关系，q₄为固体未完全燃烧损失热量占输入热量百分比；再根据灰渣及飞灰所含可燃物质的重量百分数不同而颜色存在差异的特征，标定得到灰渣及飞灰-固体不完全燃烧热损失比色卡，即煤渣含碳量比色卡；在测定锅炉热效率时，将采集的灰渣及飞灰按一定比例混合并磨成细小颗粒，将其与煤渣含碳量比色卡比对，在测试现场迅速得到固体不完全燃烧热损失。

2.根据权利要求1所述的锅炉固体未完全燃烧热损快速测试方法，其特征在于：其中，热损快速测试方法包括以下具体步骤：

1)炉渣及飞灰的取样：在出渣机出口处每隔若干分钟取炉渣样一次，共取两次；在除尘器出口处每隔若干分钟取飞灰样一次，共取两次；炉渣与飞灰的重量比为4∶1；

2)制备混合试样：将两次取样的炉渣和飞灰进行混合研磨，采用堆掺四分法混合缩分得到不小于0.5公斤的炉渣及飞灰的混合试样，对混合试样进行研磨，粒度控制在50～100目；

3)与比色卡比对：将炉渣及飞灰混合试样装入透明塑料袋中，根据混合试样的颜色与煤渣含碳量比色卡比对，得到固体未完全燃烧热损。

3.煤渣含碳量比色卡，其特征在于该煤渣含碳量比色卡的制备方法包括以下步骤：首先，根据计算得出不同情况下灰渣及飞灰所含可燃物质的重量百分数与q₄的对应关系，q₄为固体未完全燃烧损失热量占输入热量百分比；其次，根据灰渣及飞灰所含可燃物质的重量百分数不同而颜色存在差异的特征，标定得到灰渣及飞灰-固体不完全燃烧热损失比色卡，即煤渣含碳量比色卡。

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