《能源监测与评价》——电力企业的节能监测（二）

锅炉的炉墙表面散热损失，一般占锅炉总输入热量的3%～5%。显然该项热损失不是锅炉的主要热损失。但与大容量的锅炉相比，锅炉的炉墙表面散热损失要大得多。这说明锅炉的炉体保温状况不及大容量锅炉，这不仅造成能源的浪费，还严重地恶化劳动条件。护墙保温结构的完整性差，密封不严时，不仅会造成墙面局部温度增高，使散热量增加。同时由于漏风也会导致其他热损失增加。炉墙表面散失热量是因炉墙温度高于环境温度而产生辐射、对流传热所造成的。加强墙体绝热，降低炉墙表面温度，就可减少炉墙表面散失热量。由于炉墙是锅炉设备的一部分。一旦安装完毕，再要改变其结构就不容易了。因此，从这个角度讲，炉墙表面温度对运行中的锅炉又是一个不可控制或调整的参数，对其监测并评价主要是作为维修与改造锅炉、实施炉体保温措施的依据。

锅炉效率的定义式为

锅炉热效率是反映其能源利用水平的综合指标。国家对不同类型、不同容量锅炉的热效率都有具体的规定范围;而且蒸汽(热水)生产的工艺过程相对比较简单，又有一套比较完整、成熟、易于掌握的测试技术，因此可选定锅炉的正平衡热效率作为监测项目。

综上所述，一般锅炉的节能监测可以通过对一项综合指标(正平衡热效率)和5个单项指标[排烟温度Tpy、排烟空气系数apy、炉渣(或炉灰)含碳量CLZ、排烟黑度和炉墙表面温度]的正确测定，来考核评价锅炉的运行状况和用能水平。

应该指出：对上述所列监测项目，应视燃料、燃烧装置和监测目的的不同，本着突出重点、简化方法，点面结合。以求实效的原则，根据具体情况决定取舍。如燃用气体、液体燃料的锅炉就无需监测灰渣含碳量;又如锅炉热效率属不定期监测项目，它只在新设备鉴定试验、燃烧调整试验，改变燃料或设备改造后，要对其经济性进行评价时，方可进行监测。

(2)检测方法及计算结果。锅炉属于连续生产设备，对其监测要求简捷迅速，除锅炉热效率监测持续时间较长，需4～5h外，其他项目的监测时间可定为1～2h。为使监测数据正确可靠，反映实际情况，实施锅炉监测，应在锅炉热工况稳定，并处于正常运行负荷时进行。监测结果计算宜以环境温度为基准。

1)排烟温度的测量。排烟温度的测量一般是采用热电偶(配以自动记录仪)进行连续或定时记录，或使用燃烧效率监测仪测量。其测点布置：无尾部受热面的锅炉布置在锅炉烟气出口约1m处烟道截面的中心点上;有尾部受热面的锅炉布置在尾部受热面烟气出口1m内烟道截面的中心点上。取样点应避开烟道转弯或有局部收缩的位置。排烟温度每隔10min记录一次，计算时取其算术平均值。

2)空气系数的监测。空气系数是通过烟气分析结果计算得到的。烟气成分的测量一般是采用烟气全分析仪、气相色谱仪或燃烧效率监测仪。测点位置的布置与排烟温度监视点相同。取样管或探头的插入，应严格遵守烟气取样的要求，要严格密封不能使冷空气吸入，应把取样管或探头插至接近烟道中心部位。对于超过4m的宽烟道应在两侧分设测点，取样后应及时分析。

另外，还可以用烟气中的含氧量来直接量度过量空气。因为烟气中的O2含量只随过量空气的增加而增加，而且，当过量空气相同时，烟气中O2含量随燃料种类的变化很小。因此，可选取烟气中O2含量作为监测对象来计算过量空气。过量空气正比于烟气中O2摩尔百分数，即过量空气百分数=K(O2/(21-O2))，其中的K值，对天然气为90;对液体燃料为97;对煤为97。O2的体积是以干燥基(奥式分析仪等)为准的。过量空气也可根据烟气中O2含量的测量结果，采用图解法求得。

在很广的燃料范围内，烟气中O2含量正比于过量空气的这种单一函数关系，使它无论是对单一燃料，还是复合燃料都极其有用。这也是烟气氧分析仪(如氧化锆式氧测定仪、磁式氧测定仪等)能够在运行和试验中被广泛应用的原因。

3)排烟黑度的篮测。排烟黑度可用林格曼黑度计进行监测。

4)炉渣、飞灰含碳量的监测。飞灰采样用采样器，应基本保证“等速取样。

5)炉墙外壁面温度的监测。炉墙外壁面温度监测，可使用热电偶表面温度计和半导体点温计，或用非接触式红外测温仪进行。测定炉墙外壁面温度的测点布置，可按在锅炉炉体散热面上每间距1m均布一个测点，凡遇炉门、检查门时，应在离开门边沿0.5m处设测点。

用红外测温仪扫描测试时，应事先按上述布点原则画出应扫描的区域，按划定的区域进行扫描测定，在测试前应核定出炉墙表面材质的黑度值，然后再进行正式测量。

6)锅炉热效率。锅炉热效率的测算：包括蒸汽(或热水)所载有效热量和以燃料低位发热量为主的供入热量的测算。有效热量的测算应区分过热蒸汽、饱和蒸汽和热水而对其温度、压力，乃至蒸汽湿度有选择性地进行测试。锅炉供人热的测算应根据不同燃料和锅炉装备情况选择测试项目和参数。现以燃煤锅炉为例，简述其测试和计算。

燃煤锅炉热效率的计算公式为

说明：(1)当使用锅炉系统以外的热源对燃料和空气进行加热时，来热量QwL。(kj/kg或kj/m3)应测算并计入锅炉输入热量中。

(2)对于燃油锅炉。用以加热燃油和燃油进行雾化所消耗的自用蒸汽带入锅炉的热量Qzy(kj/kg或kj/m3)应测算并计人锅炉输入热量中。

在测量锅炉热效率时，要尽量利用现场的计量检测仪表。

耗煤量的测定一般以磅计量并累计。不符合颗粒要求的大块煤，应在过磅前拣出。在原煤过磅的同时进行煤样采集，采样可在过磅前的车上或炉前地面上采用三点法或五点法进行。采集的煤样应及时置于密封箱或塑料袋内，以避免外水分的散失。煤样经过破碎、过筛、掺合、缩分，然后进行煤的工业分析。其采样和工业分析应分别符合GB474-2008《煤样制备方法》、GB475-2008《商品煤样人工采取方法》和GB/T212-2008《煤的工业分析方法》。

准确地测量锅炉的蒸发量，对于保证监测的精度，具有特别重要的意义。蒸发量可通过测定蒸汽流量或给水流量来确定。蒸汽流量的测定可利用现场经校验标定的蒸汽流量表。对于锅炉，一般采用测定给水量的办法来确定蒸发量，这种办法既简单又准确。

在测定给水量时，给水管路，特别是水泵不能有泄漏。当避免不了泄漏时，应收集泄漏水量，从测算的给水总量中减去泄漏水量，才是实际的锅炉给水量。若多台锅炉运行时，应在给水系统中单独设立监测炉台的计量水箱。蒸汽湿度可用“热平衡法”、“氯根法”、“碱皮法”三种方法中的任一方法测定。为使蒸汽取样有代表性，应进行蒸汽等速取样。

用氯根法测算蒸汽湿度的公式为

根据上述各项测算数据和监测期内经过校验的锅炉运行监督仪表记录的蒸汽压力、温度，查出蒸汽(或热水)的有关热物性参数，即可按前述热效率公式计算得到监测期的锅炉热效率。

(3)检测评定技术指标。根据节能监测的要求，监测应对影响锅炉能耗的重点项目进行现场测试，并做出定性定量的判断评定。其考核评定可根据GB3486-1993《评价企业合理用热技术导则》的有关规定进行，该导则中暂无限定值的监测项目，例如，煤粉炉的飞灰含碳量Cfh、沸腾炉溢流灰和冷炉灰的含碳量(Cyl和CLL)等可根据被监测锅炉的设计值并参考同类型锅炉的运行测试数据进行综合评价。锅炉排烟黑度的考核评价指标——林格曼黑度应低于1度。应该指出的是：在考核评价锅炉排烟温度时，任何锅炉的排烟温度都不允许低于烟气的露点。

3.风机机组节能监测

风机机组由原动机(电动机、热机等)、联轴节(耦合器)和风机本体组成，风机主要由叶轮转子和壳体及其他一些辅助部件组成。风机是一种能源转换设备，风机机组是把供给它的电能或其他形式的能量转换成气体的压力能。风机作为配套或辅助设备，广泛用于国民经济各个部门。据不完全统计，全国的风机使用最近200万台，年耗电量约占全国用电量的1/10。调查表明，由于风机用户选型、安装、维护和管理不当，特别是风机的调速技术没有广泛推广应用，风机机组不能得到充分的发挥，风机机组的运行效果较差，效率较低，造成能源的很大浪费。因此很有必要对运行风机机组进行节能监测。风机的主要性能参数有风压、风量、功率、效率和转速。

(1)检测项目的选择。

1)风压和风量。风压和风量是风机选型及使用时的两项重要指标。监测这两项指标的目的是看其运行参数接近铭牌值的程度，进而分析判定风机选型是否合理，与拖动电功机是否匹配。

2)效率。风机机组的效率表明了供给机组的能量有多大比例转换为有效利用能量(压力能)，它是衡量风机机组运行经济性的前提。