工业锅炉节能监测方法

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摘要：简要叙述了对工业锅炉的节能监测方法和锅炉监测测试所产生的节能效应，包括整个测试步骤和计算方法，从而达到节能监测的目的。

关键词：工业；锅炉；节能监测；方法

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：16723198（2013）23019102

1锅炉监测测试应在正常生产实际运行工况下进行

标准明确规定测试应在“正常生产实际运行工况”下进行，这一规定是和进行节能监测的宗旨相一致的。节能监测是要把锅炉使用中明显不合理、明显浪费能源的现象管住，监测是针对实际用能过程进行的。在整个能源消费管理体系中对用能过程实际状况的管理和监督，它和能源使用以前（进入终端浪费前）的管理，例如对加工转换环节的管理和优化，对生产、分配、输送环节的管理等，具有不同特色，它和能源浪费以后的统计分析、效果检查考核不同。它和能源使用环节和使用设备在使用能源以前的预计分析、设计计算也不同。监测工作的特点要求监测工作能反应使用过程实际。而监测又是在一个短时间内（一天内）进行的，那如何反映长期使用实际情况呢？这就是标准中提出的要求，即监测应在“正常生产的实际运行工况下”进行。

这就意味着锅炉在监测时的负荷率应和保证生产系统用汽设备用汽的经常运行负荷一致。这里所说经常只能是指多数情况，对监测单位来说这是可以通过对运行日记的检查了解到的。

另外标准中还特别强调了正常生产，这是指产品生产、用汽设备和装置正常工作。生产安排组织长期不合理的影响不能作为排除监测不合格的理由，但某些生产上的偶然因素要排除在监测结果评价影响因素之外，也即生产出现偶然异常情况时不进行监测，这是监测单位应注意到的。

在生产正常的情况下，锅炉设备不正常如负荷较低、参数配合不当等，在监测时应维持锅炉使用的本来面貌，不应人为的调整到某种“最佳状态”。

2监测时间

从热工况达到稳定状态开始，监测时间应不少于1小时。除需化验分析以外的测试项目每隔15分钟读数记录一次，取算术平均值。

关于监测时间的规定首先是考虑到获得必要可靠的具有权威性测试结果的需要。对小型锅炉，工况达到稳定状态的准备时间约需1小时，在稳定后的一小时内各种热力工况继续保持稳定一般说是可做到的，这就要求生产用汽在二小时内参数不变负荷不变。对于特殊企业难以维持稳定一小时以上者，将有可能要求采取一些非常措施，如放汽放水维持稳定保证测试条件，对较大型的工业锅炉4—10t/h以上，根据一般经验实现的可能性是有的。

从测试的准确性来讲，每小时监测四组数据从测量理论的角度说这是数理统计的基本要求，10个样品的样本属于大样本事件，4个样品的样本属B级和C级之间的样本，对母体的代表性较好，但又不是很高。

每隔15分钟测一组数这一规定是由锅炉热工参数变化的灵敏性和出现某一干扰使整个负荷达到基本稳定的时间要求决定的。对工业锅炉来说蓄热放热过程，工质变化过程都至少15分钟。另外从锅炉监测测试的工作量来看，如果我们认真的去做这些测定的话，完成一组数扰的测试周期也大约要15分钟，时间间隔太短将使测试工作过于匆忙并影响质量，特别是对烟气取样和较大型锅炉的锅炉壁面温度等非自动记录式的测定更应细致的去作。

3监测所用的仪表应能满足监测项目的要求

仪表必须完好，并应在检定周期内，其精度不度低于20级。

所谓满足监测项目的要求是指适应监测特点，即：要方便能在线进行测量，测头的安装拆卸不用大动土木，对原设备不带来破坏，适应监测人员的技术水平，高级人员可使用复杂仪表。

仪表必须完好，并在检定周期内，是保证监测结果权威性的要求，保证监测结果在执法争议中权威地位的要求。

监测用仪表精度的要求，规定不低于2.0级，这是最低要求，可能困难较大的是烟气分析，但不能再进一步放宽，否则将无法作为监测执法依据。

检定周期内，不论是进口还是国产仪表，只要所使用的仪表经过了法定的检验，符合精度要求，并在检定周期内，就满足了标准的规定。

4排烟温度的测试

排烟温度的测试应在工业锅断面最后一级尾部受热面后1米以内的烟道上进行，测温热电偶应插入烟道中心并保持电偶插入处的密封。

标准规定了排烟温度的测试，首先是规定了测试地点，即“排烟温度的测试应在工业锅炉最后一级尾部受热面后一米以内的烟道上进行”。锅炉烟气离开尾部受热面后，在烟道上由于散热，其温度不断有所降低，大约每米2℃，随尾部烟道保温不同略有不同。为正确反映排烟热损失的大小，所以要求其测点不能离尾部受热面太远。但同时我们也应考虑到烟气离开尾部受热面之后有一定混合均匀化的作用。有时在尾部受热面积灰结垢的情况下，烟气刚离于尾部受热面时具有较大的沿截面的不均匀性，测试结果代表性较差，排烟温度测点也不宜离受热面太近。

对于小型锅炉尾部烟道截面不大于1.2m2时我们忽略烟气成分和温度沿截面分布的不均匀性，以烟道中心点烟气温度代表烟气平均温度。

在排烟温度测试时，测温热电偶穿墙测试孔往往由于不严密而有冷空气漏入，尾部烟道烟气负压要比炉膛大得多，冷空气量增大影响烟气的成分和温度，这常常被测试者所忽视，所以标准特别指出应保持热电偶插入处的密封。

对于大于10t/h的锅炉，排烟温度应进行多点测量，测量点按烟道截面等面积布置，截面可分为二、四、六个，视容量大小而定。

5空气系数

烟气取样应在工业锅炉最后一级尾部受热面后1米以内的烟道中心位置处，烟气取样与测温应同步进行。

空气系数按公式（1）计算：

α=O2、RO2、CO、CH4、H2（1）

式中：O2、RO2、CO、CH4、H2……干燃烧产物的百分含量，为相应成分在干燃烧产物中的百分含量，%。由燃烧产物取样化验分析测得。对于固体和液体燃料不分析H2和CH4。

为了得到具有代表性的烟气我们要求：（1）取样和测量温度应同步进行，即取样同时测温；（2）每15分钟取样一次，每次不得少于2升；（3）注意取样管的密封不得有冷空气漏入。

一般烟道烟气的温度都低于600℃，可采用ф（8—12）mm的钢管作为取样管，取样管顶端封闭，测面按间距5—10cm均匀开孔ф（3～5）mm，在烟道深度方向均匀抽取烟气样。

取样时应首先将空气排出，抽出烟气后，用球胆接通出气孔，以烟气冲洗三次，再用球胆取样，密封送化验分析。

烟气成分分析可用奥氏气体分析器或其他分析仪器，注意按使用说明要求正确配制试剂和进行操作。

6炉渣含碳量

装有机械除灰设备的锅炉，可在出灰口处定期取样（一般每15—20分钟取一次），取样应注意均匀性和代表性。

原始灰渣样数量应不少于总灰渣量的2%，当煤的灰分大于等于40%时，原始灰渣样数量应不少于总灰渣量的1%，但总灰渣数在不少于20kg。当总灰渣量少于20kg。当总灰渣量少于20kg时应予全部取样，缩分后的灰渣样数量应不少于2kg，1kg送化验，1kg封存备查。

根据工业锅炉的热平衡分析，机械不完全损失是锅炉的主要热损失之一，机械不完全热损失的大小主要决定于炉渣含碳的多少。

炉渣的取样是测定炉渣含碳量的关键，因此锅炉监测中炉渣取样是一项十分关键的工作。为了减少测试误差，锅炉监测期间应尽量避免湿法除渣以保证取样的方便性和取样的代表性。标准规定对于装有机械除灰设备的锅炉，可在出渣口定期取样，取样可在每组测试数据抄读完后进行，间隔为15分钟到20分钟。如果使用小车人工除灰，则每次放灰时在小车取样，灰渣样从小车四角和中心位置等量检取，检取在适当考虑渣块的大小和残碳分布。不能专捡烧不透的或烧得好的。

灰渣原始样的数量应不少于总灰渣量的2%，当煤的灰分含量大于或等于40%时，原始灰渣样数量不少于灰渣总量的1%，每次监测原始灰渣样数量不少于20kg。在实际操作中如在一小时内取样四次按每次5kg取样。

灰渣分析样的制取：原始灰渣块粒一般较大，应首先破碎至10mm以下，然后在清洁地面（铁板上）采用四分法缩分，即先混合搅拌均匀，用人工自然堆积成圆锥体，再以顶点为中心进行十字分割，取相对两部分作为分析样品。标准规定缩分后的分析用灰渣样应不少于2kg，取1kg送化验室进行含碳量化验，1kg封存备查。从原始灰渣样到分析灰渣样一般要经过3次的缩分。

7炉体外表温度

炉体外表面温度测点应具有代表性，一般0.5～1平方米一个测点，取其算术平均值，在炉门、烧咀孔、探孔等附近边距300毫米范围内不应布置测点。

在进行锅炉节能监测的情况下，一般要求简单快捷、直观又能反映能源浪费（损失）的本质，从传热的机理来分析锅炉的散热损失根本上说是由于外壁温度高于周围环境温度而引起的，所以由于保温不好及维修较差使炉壁外表面温度过高才引起散热，外壁温度升高还引起热污染恶化锅炉房工作条件。因此监测时只要把外壁温度控制住就能控制其散热损失。外壁温度的测定并不困难，所以标准将其规定为监测项目，而不计算锅炉外壁散热损失的绝对值。

外墙壁面温度的测量可用多点表面温度计、表面热电偶或其他温度表进行。

为使所测表面温度能反映锅炉整体保温状况，标准规定应在炉壁外表面进行多点测量，大约0.5～1平方米表面积一个测点，取算术平均值作为测量结果。

为防止测量偏差过大，标准还规定表面温度的测点不应太靠近炉门、烧咀孔、探孔等受炉内辐射热影响较大的地方。

作者简介：孙瑞萍（1971-），女，就职于辽源矿业（集团）有限责任公司九台新型墙体材料分公司。