燃气锅炉烟尘测试计算中出力影响系数K的必要性及燃气锅炉出力负荷的计算方法

黄假 蔡小艳 季俊彪

青岛谱尼测试有限公司 山东青岛 266000

《锅炉烟尘测试方法》（GB 5468-91）[1]规定，烟尘测试时，锅炉须在设计出力70%以上进行，并按锅炉运行三年内及以上两种情况，将不同出力下实测的烟尘排放浓度乘以表1中所列出力影响系数K，作为该锅炉额定出力情况下的烟尘排放浓度。现行《锅炉大气污染物排放标准》（GB 13271-2014）[2]中颗粒物按照《锅炉烟尘测试方法》（GB 5468-91）进行[1]。

表1 锅炉负荷与出力影响系数K

现在的采样工作中遇到的燃气锅炉居多，废气中烟尘量极小，燃气锅炉是否需要测试烟尘项目，即使测试此项计算时是否考虑锅炉出力负荷；二、锅炉出力负荷的实际计算方法较多：蒸汽流量表法、量水箱法、水表法、折算烟气流量法，还有针对燃煤的燃煤量控制法等。方法中要么操作不便，要么不适合燃气锅炉。本文主要讨论这两点

1 锅炉出力负荷及出力影响系数K在燃气锅炉烟尘测试中的意义

1.1 燃气锅炉烟尘的产生

燃气锅炉烟气烟尘由烟和尘组成。烟是燃料燃烧时其挥发分在缺氧时热分解生成的极难燃烧的炭黑微粒。尘产生量极少。所以燃气锅炉废气排放没有除尘设施。但在天然气燃烧不充分时会产生炭黑，烟气黑度小于1时，玻璃纤维滤筒可以扑捉到这些炭黑，且增重量明显。燃气锅炉烟尘项目的测试是有必要的。

1.2 锅炉运行负荷及出力影响系数K对烟尘浓度的影响

烟尘浓度是伴随着负荷率的上升而增加，负荷率为60%时，烟尘浓度为额定负荷的30%，负荷率为80%时，烟尘浓度为额定负荷的65%，超负荷时，烟尘排放浓度急剧上升。这也表明测试烟尘浓度时须同时测定负荷率，再从表1中获得出力影响系数K，从而得到真实的锅炉烟尘排放浓度[3]。

2 燃气锅炉出力负荷计算

2.1 方法概述

电厂大型锅炉配有蒸汽流量表，通过流量表可直接得出锅炉蒸发量，计算出出力负荷。对未配有蒸汽流量表或非蒸汽锅炉不适用；吨位较小的锅炉可以用量水箱法，通过测量水箱水位的变化计算。本方法操作相对较为复杂，且不能在采样前确定其负荷是否大于70%；水表法也同样操作滞后。

本文讨论一种针对燃气锅炉方便快捷的操作方法：燃气量控制法。即在采样进行前，通过沟通确定待测锅炉的额定锅炉容量（单位MW或t/h）和实际燃气量（单位m3/h），换算后得知该待测锅炉负荷是否大于70%。燃气锅炉进气管路大都装有流量计，可直接读取用气量，方便快捷。

2.2 换算过程

蒸汽锅炉用蒸发量表示容量，单位是t/h。热水锅炉用热功率表示容量，单位是MW。国际上对各种锅炉的容量通行用热功率MW表示。蒸汽锅炉的容量要换算成MW。蒸汽锅炉在蒸发量相同、额定压力不同、温度不同时，所提供的蒸汽焓值不同。为方便统计，一律按1t/h等于0.7MW进行换算。遇到蒸汽锅炉时，单位先换算成MW再进行下一步换算为燃气量，单位是m3/h。

本方法涉及单位换算关系如下：

1MW=1000kW

1kW=3.6×106J=3.6MJ

1t/h=0.7MW

燃气的热值分为高位热值和低位热值：

高位热值是指每标准立方米甲烷完全燃烧后烟气冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量QH=890943kJ/kmol，其热值为39.8MJ/Nm3。低位热值是指每标准立方米甲烷完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，烟气中的水蒸气仍为蒸气状态时所放出的热量Q L=802932kJ/kmol，其热值为35.9MJ/Nm3。燃气的高位热值在数值上大于其低位热值，差值为水蒸气的气化潜热。在工业与民用燃气设备中，燃气中的水通常是以气体状态排出，因此，实际应用中常用燃气低位热值进行计算[4]。

对于热水锅炉的额定燃气量

式中

V--锅炉额定天然气用量，m3/h

P--锅炉额定容量，MW

对于蒸汽锅炉的额定燃气量

式中

V--锅炉额定天然气用量，m3/h

S--锅炉额定容量，t/h

2.3 出力负荷的计算

根据上述两个公式，在结合燃气流量表上的实际燃气用量就可以计算出该锅炉的出力负荷。

3 结语

为了测试数据的科学性要求，必须准确掌握锅炉的出力负荷。这种计算方法在大多数测试环境下能轻松进行计算，需要注意的是，在调查结束后进行现场测试时，需要测试人员现场对天然气流量计进行复核，以免受锅炉管理人员意志左右（为了达标谎报用气量）