燃油冷凝式锅炉反平衡热效率测量方法技术

本发明专利技术提供了一种燃油冷凝式锅炉反平衡热效率测量方法，该测量方法基于燃料的高位发热值，从质量和能量守恒的角度建立了燃油冷凝式锅炉热效率的反平衡计算测量方法：１）选定基准温度和参比温度；２）测定燃料成分；３）测定燃料发热值；４）测定当地大气压力和空气相对湿度；５）测定排烟中各成分体积含量；６）测定排烟温度；７）测定燃料消耗量；８）测定排烟中冷凝水量；９）选定热效率计算方法；１０）利用计算模型求得锅炉的热效率。通过本发明专利技术可以方便地测量和分析不同冷凝液量下的锅炉热效率，同时还可以判断空气湿度以及燃料含水量对锅炉效率的影响，从而为锅炉的设计提供了计算分析的依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热能工程的锅炉领域，特别涉及一种燃油冷凝式锅炉反平衡热效率的测量方法。
技术介绍
常规锅炉热效率测量和计算模型普遍采用原苏联的热力计算模型。而这一常规模型是基于燃料低位发热值的热效率分析方法，因为常规锅炉(包括电站锅炉以及工业锅炉)的排烟温度一般都高于170℃，锅炉排出的湿烟气中的水蒸气以气态直接排出，没有发生冷凝，水蒸气的汽化潜热没有得到利用，此时，该计算模型是适合常规锅炉的热工性能试验规程的。对于燃油(或燃气)冷凝式锅炉而言，排烟中的部分水蒸气产生了冷凝，排烟中水蒸气的汽化潜热得到了有效地回收利用，冷凝式锅炉的排烟温度可降低到40℃～75℃左右，热效率提高10％以上。目前国外大量的冷凝式锅炉开始涌入国内市场，国内有些企业也开始设计开发冷凝式锅炉，但目前缺少一种计算和测试燃油(或燃气)冷凝式锅炉热工性能(热效率)的计算模型和测试方法，本专利技术的意义在于填补这一技术空白，以本专利技术为基础还将建立新型的高效节能的锅炉热工性能试验规范用以计算、测试、评价、监测冷凝式锅炉的热工性能，极大地促进我国燃油节能工作的进行，并督促国内企业实施节能新技术，增加国内产品的节能竞争力。最重要的是，节约燃料用油，能够提高我国的能源战略的安全性。我国加入WTO以后，工业化标准的竞争将是较高层次的竞争，本专利技术也可以直接用于建立工业化标准。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了使燃油冷凝式锅炉的设计能够实现高效环保的要求，提出了基于燃料高位发热值的燃油冷凝式锅炉反平衡热效率的测量方法。锅炉的热效率计算和测量是整个锅炉热力设计的基础，燃料的消耗量以及锅炉结构的设计确定都以此为设计依据；本专利技术的测量方法首次从质量守恒以及能量守恒的角度，建立了适用于燃油冷凝式锅炉的反平衡热效率通用计算测量模型，利用该模型，通过测量冷凝液量，可方便快捷地得到燃油冷凝式锅炉的热效率。本专利技术基于燃料高位发热值的反平衡热力设计方法，通过以下步骤得以实现1)选定基准温度和参比温度取0℃为热力计算的基准温度t0，即0℃时，烟气焓值取为0，燃料和空气入炉前的比热、焓值取参比温度下的值，参比温度即指环境温度，根据锅炉运行时的当地实际环境温度ta取值；2)测定燃料成分从油箱或燃烧器前的管道上抽取不少于2L的样品，取1L倒入容器并加盖密封，测定燃料所含的组分Car、Har、Oar、Nar、Sar、Mar、的收到基质量百分比；3)测定燃料发热值从步骤2采集的样品中取不少于1L的液体燃料，采用氧弹量热计，测定燃料高位发热值Qgr，v；4)测定当地大气压力和空气相对湿度用气压计测得当地大气压pb，用湿度仪测得空气相对湿度ψ，所测得的大气压力和空气相对湿度值应为整个锅炉设计运行期的平均值；5)测定排烟中各成分体积含量在锅炉稳定运行条件下，采用烟气分析仪测定排烟中RO2，O2，CO的体积百分比；6)测定排烟温度在锅炉稳定运行条件下，使用热电偶在锅炉烟道中测定排烟温度tf；7)测定燃料消耗量在锅炉稳定运行条件下，采用流量计测量锅炉连续运行1小时所消耗的燃料量(kg/h)，通过换算得到单位时间1秒内的燃料消耗量B(kg/s)；8)测定排烟中冷凝水量在锅炉稳定运行条件下，用量筒在锅炉烟气冷凝水排出口接取烟气中的冷凝水，测量得到冷凝水温度，每5分钟记录一次冷凝液量；上述步骤一共重复操作5次，取平均值计算得到单位时间内的冷凝液量Mc(kg/s)和冷凝水平均温度tFW；9)选定热效率计算方法采用热效率的反平衡计算方法得到锅炉的各项热损失，然后按下式计算得出锅炉的热效率 η＝100-q2-q3-q4-q5-q6式中q2＝100Q2/Qgr，v—排烟热损失q3＝100Q3/Qgr，v—气体不完全热损失q4＝100Q4/Qgr，v—机械不完全热损失q5＝100Q5/Qgr，v—散热损失q6＝100Q6/Qgr，v—灰渣物理热损失10)计算求得锅炉的热效率将上述测量或计算得到的步骤1)、2)、3)、4)、5)、6)、7)、8)的数值代入计算模型，求得q2、q3、q4、q5、q6，之后将其代入锅炉反平衡热效率计算公式η＝100-q2-q3-q4-q5-q6，得到锅炉的热效率η。该测量方法的特点是概念清晰，通用性强，易于程序化，能够全面分析影响锅炉热效率的各项因素，并找出提高热效率的途径，为燃油冷凝式锅炉的设计或改造提供依据。附图说明附图为冷凝式锅炉的物质与能量的平衡系统图。附图所示平衡系统中，锅炉示意图外箭头所指方框主要有两部分构成方框内部上面一行为所研究项的名称，下面一行左端为所研究项的质量字母符号，其单位为(kg/kg燃料)；右边为所研究项的焓值字母符号，其单位为(kJ/kg)。具体实施例方式以下结合平衡系统图对本专利技术作更详细的描述。本专利技术基于质量和能量守衡理论，在进行燃油锅炉的热力计算测量时，涉及的各种选定参数和物理量均以单位质量的燃料作为测量标准，建立了适用于燃油锅炉的基于燃料高位发热值的反平衡热力计算测量方法，该测量方法包括以下步骤1)选定基准温度和参比温度取0℃为热力计算的基准温度t0，即0℃时，烟气焓值取为0，燃料和空气入炉前的比热、焓值等物理特性取参比温度下的值。这里的参比温度即环境温度，根据锅炉运行时的当地实际环境温度ta取值；本实施例中，基准温度t0取0℃，参比温度取环境温度ta为20℃。2)测定燃料成分从油箱或燃烧器前的管道上抽取不少于2L的样品，取1L倒入容器并加盖密封，送化验室测定燃料所含的组分Car、Har、Oar、Nar、Sar、Mar的收到基质量百分比。本实施例中，燃料所含的组分Car、Har、Oar、Nar、Sar、Mar的收到基质量份额分别为83.98，12.23，0.57，0.2，1.0，2.0。3)测定燃料发热值从步骤2采集的样品中取不少于1L的液体燃料，采用氧弹量热计，测定燃料高位发热值Qgr，v。本实施例中，燃料高位发热值Qgr，v为44662kJ/kg。4)测定当地大气压力和空气相对湿度用气压计测得当地大气压pb，用湿度仪测得空气相对湿度ψ，所测得的大气压力和空气相对湿度值应为整个锅炉设计运行期的平均值；本实施例中，当地大气压pb为1.013×105Pa；相对湿度ψ为0.4。5)测定排烟中各成分体积含量在锅炉稳定运行条件下，采用烟气分析仪测定排烟中RO2，O2，CO的体积份额。本实施例中，测定排烟中RO2，O2，CO的体积份额分别为12.85，3.6，1.08。6)测定排烟温度在锅炉稳定运行条件下，使用热电偶在锅炉烟道中测定排烟温度tf。本实施例中，测定排烟温度tf为40℃。7)测定燃料消耗量在锅炉稳定运行条件下，采用流量计测量锅炉连续运行1小时所消耗的燃料量(kg/h)，通过换算得到单位时间1秒内的燃料消耗量B(kg/s)。本实施例中，测定燃料消耗量B为0.056kg/s。8)测定排烟中冷凝水量。在锅炉稳定运行条件下，用量筒在锅炉烟气冷凝水排出口接取烟气中的冷凝水，测量得到冷凝水温度。每5分钟记录一次冷凝液量。上述步骤一共重复操作5次，取平均值计算得到单位时间内的冷凝液量Mc(kg/s)和冷凝水平均温度tFW。本实施例中，测定冷凝液量Mc为0.0474kg/s；冷凝水温tFW为35℃。9)选定热效率计算方法采用热效率的反平衡计算方法，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃油冷凝式锅炉反平衡热效率测量方法，其特征在于该方法包括以下步骤：１）选定基准温度和参比温度取０℃为热力计算的基准温度ｔ↓［０］，即０℃时，烟气焓值取为０，　燃料和空气入炉前的比热、焓值取参比温度下的值，参比温度 即指环境温度，根据锅炉运行时的当地实际环境温度ｔ↓［ａ］取值；２）测定燃料成分从油箱或燃烧器前的管道上抽取不少于２Ｌ的样品，取１Ｌ倒入容器并加盖密封，测定燃料所含的组分Ｃ↓［ａｒ］、Ｈ↓［ａｒ］、Ｏ↓［ａｒ］、Ｎ↓［ａｒ］、 Ｓ↓［ａｒ］、Ｍ↓［ａｒ］的收到基质量百分比；　３）测定燃料发热值从步骤２采集的样品中取不少于１Ｌ的液体燃料，采用氧弹量热计，测定燃料高位发热值Ｑ↓［ｇｒ，ｖ］；４）测定当地大气压力和空气相对湿度用气压计测得 当地大气压ｐ↓［ｏ］，用湿度仪测得空气相对湿度ψ，所测得的大气压力和空气相对湿度值应为整个锅炉设计运行期的平均值；５）测定排烟中各成分体积含量在锅炉稳定运行条件下，采用烟气分析仪测定排烟中ＲＯ↓［２］，Ｏ↓［２］，ＣＯ的体积 百分比；６）测定排烟温度在锅炉稳定运行条件下，使用热电偶在锅炉烟道中测定排烟温度ｔ↓［ｆ］；７）测定燃料消耗量在锅炉稳定运行条件下，采用流量计测量锅炉连续运行１小时所消耗的燃料量（ｋｇ／ｈ），通过换算得到单位 时间１秒内的燃料消耗量Ｂ（ｋｇ／ｓ）；８）测定排烟中冷凝水量在锅炉稳定运行条件下，用量筒在锅炉烟气冷凝水排出口接取烟气中的冷凝水，测量得到冷凝水温度，每５分钟记录一次冷凝液量；上述步骤一共重复操作５次，取平均值计算得到单位时 间内的冷凝液量Ｍ↓［ｃ］（ｋｇ／ｓ）和冷凝水平均温度ｔ↓［ＦＷ］；９）选定热效率计算方法采用热效率的反平衡计算方法得到锅炉的各项热损失，然后按下式计算得出锅炉的热效率：η＝１００－ｑ↓［２］－ｑ↓［３］－ｑ↓［４］－ ｑ↓［５］－ｑ↓［６］［％］式中：ｑ↓［２］＝１００Ｑ↓［２］／Ｑ↓［ｇｒ，ｖ］－排烟热损失ｑ↓［３］＝１００Ｑ↓［３］／Ｑ↓［ｇｒ，ｖ］－气体不完全热损失ｑ↓［４］＝１００Ｑ↓［４］／Ｑ↓［ｇｒ，ｖ］－机械不完全热 损失ｑ↓［５］＝１００Ｑ↓［５］／Ｑ↓［ｇｒ，ｖ］－散热损失ｑ↓［６］＝１００Ｑ↓［６］／Ｑ↓［ｇｒ，ｖ］－灰渣物理热损失１０...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵钦新，贾晓琳，康子晋，郑蕾，张蕾，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]