燃煤锅炉测试过程中运行负荷测定方法探讨

毕勇

(葫芦岛市环境监测中心站，辽宁 葫芦岛 125000)

锅炉监测是日常环境监督管理、工程验收监测过程中的重要组成部分，而锅炉负荷率是锅炉监测中最为关键的一个参数，据有关资料介绍，当负荷为60%时，烟尘排放浓度仅为额定负荷的30%;当负荷为80%时，烟尘排放浓度上升到额定负荷的 65%［1］。

《锅炉烟尘测试方法》(GB 5468－91)是指导锅炉监测的标准。此标准规定了锅炉监测的最低负荷为70%，在不同负荷下的影响系数K是不同的。而且在此标准的“4.1锅炉负荷的测定”中也规定了“锅炉负荷的测定应采用流量孔板法、水表法或水箱法。当所测锅炉不具备上述设备时，方可采用耗煤量法。”但在实际监测过程中，由于锅炉种类繁多，热工测试繁琐，时间周期长，许多小锅炉房不具备测试的计量条件，加之大部分环境监测人员对锅炉的知识了解有限，因此，大部分情况下，只能由厂家来提供运行负荷，这无形中就增加了监测数据的不确定性。因此，研究一种通用、简便、快捷、准确的估算方法来替代上述受条件制约的方法已具有现实意义。通过锅炉热工测试的一些理论经验公式推导出一个简单的公式，经过验证，该公式与实测值有较好的一致性。

1 公式推导

根据文献可知锅炉负荷率可由下式表示

式中：B——监测期间耗煤量，kg/h;B0——额定负荷下耗煤量，kg/h。

监测期间耗煤量B可由下式表示

式中：Vnd——实测烟气流量，Nm3/h;V0——燃烧1 kg煤产生的理论烟气量，Nm3/kg;α——空气过量系数。

额定负荷下耗煤量B0可由下式表示

将(2)(3)式代入(1)中得

式中：V理——理论烟气流量，Nm3/h;

由(3)可知

式中：Q0——锅炉额定负荷下的有效利用热，kJ/kg(蒸汽锅炉)，kJ/MW(热水锅炉);η——锅炉的热效率;QL——燃煤的低位发热值，kJ/kg;D——锅炉蒸发量。

则将(6)(7)式代入(5)中，得V理

将(8)代入(4)中得

从(9)可知，锅炉负荷率与实测烟气量Vnd、锅炉热效率η、过量空气系数α、锅炉额定负荷下的有效利用热Q0、锅炉蒸发量D有关。由于节能部门每年都要对锅炉进行热工测试，因此锅炉热效率η可以在检测报告中查出。根据监测经验和文献［1］［5］可知，对于蒸汽锅炉，其Q0可按1 kg蒸汽需要2 512 kJ的热量计算，则1 t/h锅炉的Q0为2 512×1 000=2 512 000 kJ/h。对于热水锅炉其Q0可按每1MW需要3 600 000 kJ/h热量计算，则0.7 MW 的锅炉Q0为 3 600 000 ×0.7=2 520 000 kJ/h。目前大部分的蒸汽锅炉已改为水暖炉进行取暖，1 t/h的汽炉其热工率相当于0.7 MW。因此对于此公式中Q0可认为1 t/h(0.7 MW)锅炉的Q0为2 512 000 kJ/h(2 520 000 kJ/h)。由此可知，只要知道实测烟气量Vnd，过量空气系数α，锅炉蒸发量D就可以算出锅炉负荷率。而实测烟气量Vnd，过量空气系数α是锅炉监测的必要参数，可以在锅炉监测中从仪器中直接读出。由此，锅炉负荷率可以简单地计算出来。

2 实例监测

应用烟气参数确定锅炉负荷与标准方法数据见表1。

表1 应用烟气参数确定锅炉负荷与标准方法数据

3 小结

(1)在锅炉烟气污染物测试过程中，应用烟气参数通过计算得锅炉的负荷率，公式计算值与实测值具有较好的一致性，公式计算负荷率的相对误差为 － 4.1% ～3.4%。

(2)摆脱了标准方法测试所要求的一些条件限制，此法在监测的同时可以随时测出负荷率，从而更好地监督锅炉运行状态，及时调整，从而达到《锅炉烟尘测试方法》中要求锅炉的最低负荷为70%的要求。避免了由于条件不具备，而由厂家提供负荷率的错误方法。

(3)实测烟气量Vnd和过量空气系数α是计算锅炉负荷率的关键参数，为了减少测试值的误差影响。要保证做到定期检测仪器的动静压传感器;严格按照《锅炉烟尘测试方法》选取测试断面;准确量取测试断面烟道面积;适当增加断面的测点，适当增加含氧量的测定频率，取平均值。排除由于引(鼓)风机匹配不合理、漏风、不规则烟道、几台锅炉共用一烟筒等引起的风量和过量空气系数过大的现象。

(4)建议《锅炉烟尘测试方法》修订时，细化关于锅炉负荷的测定方法，对于不具备监测条件的，可否将该理论方法加入其中，从而简化对锅炉负荷的测定方法。

［1］锅(窑)炉运行管理及测试技术实用手册［M］.北京：中国环境科学出版社，1993.

［2］GB/T10180－2003 工业锅炉热工性能试验规程［S］.

［3］天津市锅炉压力容器学会，机械工业沈阳教材编委会.工业锅炉技术管理手册［M］.沈阳：东北工学院出版社，1987：156－181，850－919.

［4］GB 5468－1991 锅炉烟尘测试方法［S］.

［5］HJ/T 373－2003 固定污染源监测质量保证与质量控制技术规范［S］.