专利名称：燃油冷凝式锅炉反平衡热效率测量方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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，本发明的意义在于填补这一技术空白，以本发明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，本发明也可以直接用于建立工业化标准。
发明内容
本发明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；本发明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。
本发明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发明作更详细的描述。
本发明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＝100Q/Qgr，v——排烟热损失q3＝100Q3/Qgr，v——气体不完全热损失q4＝100Q4/Qgr，——机械不完全热损失q5＝100Q5/Qgr，v——散热损失q6＝100Q6/Qr——灰渣物理热损失10)计算求得锅炉的热效率利用上述测量或计算得到的步骤1)、2)、3)、4)、5)、6)、7)、8)的数值，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[％] 即可得到锅炉的热效率η。
本发明的计算模型由以下步骤进行计算(1)以输入1kg燃料为计算基准。
(2)燃料实际稳定燃烧时的过量空气系数αfαf=2121-79O2-0.5CO100-(RO2+O2+CO)]]>式中O2—排烟中O2所占体积份额％RO2—排烟中RO2所占体积份额 ％CO—排烟中CO所占体积份额％(3)将式(2)所得结果代入，燃料实际稳定燃烧时的干空气质量mama=αf(2.67Car100+8Har100+Sar100)0.233]]>(kg/kg燃料)式中0.233—氧气占空气的质量份额Car—燃料中C所占的质量百分比％Har—燃料中H所占的质量百分比％Sar—燃料中S所占的质量百分比％(4)将式(3)所得结果代入，空气中携带的水蒸气质量MAMA＝0.622mapsψ/(pb-psψ)(kg/kg燃料)
式中ps—空气中水蒸气在参比温度ta下的饱和压力ps(Pa)ψ——相对湿度0≤ψ≤1pb——当地大气压力(Pa)(5)燃料中氢燃烧生成的水蒸气的质量MHMH＝9Har/100(kg/kg燃料)(6)将式(4)(5)所得结果代入，烟气中总的水蒸气的质量MFMF＝MA+MH+Mar/100(kg/kg燃料)式中Mar—燃料中水分所占的质量百分比 ％(7)排烟温度tr下，干烟气的摩尔定压比热Cp，flueCp.flue=Cp,CO28CarRO28Car+3Sar+Cp,SO23SarRO28Car+3Sar+Cp,COCO+Cp,O2+Cp,N2(100-RO2-CO-O2)100]]>(kJ/(kmol·K))式中Cp，CO2，Cp，SO2，Cp，CO，Cp，O2，Cp,N2——CO2，SO2，CO，O2，N2的平均摩尔定压比热RO2—排烟中RO2所占体积份额％CO—排烟中CO所占体积份额 ％O2—排烟中O2所占体积份额 ％(8)干烟气的摩尔分子量MM=448CarRO28Car+3Sar+32O2+643SarRO28Car+3Sar+28CO+28(100-RO2-O2-CO)100]]>(kg/kmol)(9)将式(7)(8)所得结果代入，干烟气的质量定压比热cpCp＝Cp，flue/M(kJ/(kg·K))(10)将式(3)(4)(6)所得结果代入，干烟气的质量mfmf＝1+ma+MA-MF(kg/kg燃料)(11)将式(9)(10)所得结果代入干烟气携带的热量HfHf＝mfcptf(kJ/kg燃料)式中tf——排烟温度(℃)(12)烟气中冷凝水的质量MFw
MFw=McB]]>(kg/kg燃料)式中Mc——平均冷凝液量(kg/s)B——燃料消耗量 (kg/s)(13)将式(12)所得结果代入，烟气中冷凝的水蒸气带走的热量HFwHFw＝MFwhw(kJ/kg燃料)式中hw—冷凝水温度tFW℃下的饱和冷凝水焓(kJ/kg)(14)将式(6)(12)所得结果代入，烟气中未冷凝的水蒸气的质量MFvMFv＝MF-MFw(kg/kg燃料)(15)将式(14)所得结果代入，烟气中未冷凝的水蒸气携带的热量HFvHFv＝MFvhv(kJ/kg燃料)式中hv—烟气中水蒸气在排烟温度tf下饱和水蒸气的焓值(kJ/kg)(16)燃料中氢燃烧生成水分在参比温度ta，一个标准大气压下的过冷水焓与其饱和水焓相差很小，因此可取其饱和水焓hs将式(5)所得结果代入，燃料中氢燃烧生成水分在参比温度ta下显热 Hs＝MHhs(kJ/kg燃料)式中hs——参比温度ta下的饱和水焓(kJ/kg)(17)干燃料显热以及燃料中所含水分在燃料参比温度ta下显热之和Hr=(1-Mar100)crta+Marhs100]]>(kJ/kg燃料)式中Mar——燃料中水分所占的质量百分比Cr——干燃料的平均质量比热(kJ/(kg·K))(18)空气中携带的水蒸气的分压力为psψ，查水蒸气物性表可得到参比温度ta下过热水蒸气的焓值ha，将式(4)所得结果代入，空气携带水蒸气在参比温度下ta的焓HAHA＝MAhA(kJ/kg燃料)式中hA—水蒸气分压力psψ下，ta时过热水蒸气的焓值(kJ/kg)(19)将式(3)所得结果代入，干空气焓Ha＝maCata(kJ/kg燃料)式中Ca—干空气的平均定压质量比热(kJ/(kg·K))(20)将式(11)(13)(15)(16)(17)(18)(19)所得结果代入，排烟热损失
q2＝100Q2/Qgr，v＝100(Hf+HFv+HFw-Hs-Hr-Ha-HA)/Qgr，v(21)不完全热损失q3(＝100Q3/Qgr，v)，在公式中直接取0.5～1；(22)机械不完全热损失q4(＝100Q4/Qgr，)，在公式中直接取0；(23)散热损失q5(＝100Q5/Qgr，v)在公式中直接取1；(24)灰渣热损失q6(＝100Q6/Qgr，v)在公式中直接取0；(25)将式(20)(21)(22)(23)(24)所得结果代入下式η＝100-q2-q3-q4-q5-q6[％]，可得到冷凝式锅炉的热效率。
附图所示的锅炉系统，输入锅炉的质量有锅炉入口工质m，燃料mr，空气携带水蒸气MA，干空气ma。
输出锅炉的质量有锅炉出口工质m(1-y)，锅炉排污m·y，干烟气mf，烟气携带水蒸气MFv，冷凝水MFw.(y为锅炉排污率，单位％)由质量守恒定律输入锅炉的质量＝输出锅炉的质量可以得到m+mr+MA+ma＝m(1-y)+m·y+mf+MFv+MFw输入锅炉的能量有锅炉入口工质焓H1，燃料高位发热量Qgr，v，气体不完全热损失(-Q3)，机械不完全热损失(-Q4)，燃料中氢燃烧生成水分在燃料参比温度下的显热Hs，干燃料显热以及燃料中水分显热之和Hr，空气携带水蒸气在空气参比温度下的焓HA，干空气焓Ha。
这里之所以将气体不完全热损失以及机械不完全热损失列为输入热量是因为，燃料在理想燃烧条件下放出的热量为燃料高位发热值，在实际运行条件下放出的热量为高位发热值减去气体不完全热损失和机械不完全热损失(如附图所示)，故而Q3和Q4都取负值。
燃料中氢燃烧生成水分在燃料参比温度下的显热Hs的物理意义为锅炉的整个热平衡计算取0℃为基准温度，也就是说将输入输出锅炉系统的物质在0℃时的焓值取为0。因为燃料的高位发热值取为燃烧反应冷却到参比温度时燃料放出的全部热量。反应生成的水分从参比温度到0℃之间的热量未计算在高位发热值内，故需单独列出为Hs。
单位时间内输出锅炉的能量有锅炉出口工质焓H2，锅炉排污水焓Hb，锅炉散热损失Q5，排烟损失中的干烟气焓Hf，排烟损失中的未冷凝水蒸气焓HFv，排烟损失中已凝结水蒸气带走的冷凝水焓HFw。
由能量守恒定律输入锅炉的能量＝输出锅炉的能量，可以得到
H1+(Qgr，v-Q3-Q4)+Hs+Hr+Ha+HA＝H2+Hb+Q5+Hf+HFv+HFw上式变换可以得到Qgr，v＝(H2+Hb-H1)+(Hf+HFv+HFw-Hs-Hr-Ha-HA)+Q3+Q4+Q5上式中等号左边为燃料的高位发热量Qgr，v。等号右边第一项为锅炉的有效吸收热量Q1，第二项为锅炉的排烟热损失Q2，第三项锅炉的气体不完全热损失Q3和第四项机械不完全热损失Q4很小。偏保守取值，对于燃油锅炉q3可取0.5～1，q4一般可取为0。另外，冷凝式锅炉一般都采用高性能的外壳保温和密封材料，故而第五项散热损失Q5相对于常规锅炉也较小，q5可直接取1，对于燃油冷凝式锅炉，几乎不存在灰渣热损失Q6，所以此处Q6＝0。
因此，燃油冷凝式锅炉利用反平衡法建立的热效率公式为η＝100-[100(Hf+HFv+HFw-Hs-Hr-Ha-HA)/Qgr，v+q3+q4+q5+q6] [％]利用本发明的测量方法可以清楚明了的看到锅炉各项热损失所占的比重，因此可以详尽了解锅炉的运行情况。
实施例对于冷凝式锅炉，其热损失主要集中于排烟损失q2，本发明通过参数的选定及测量数据分析，利用反平衡法，从能量守恒角度建立了排烟损失q2以及热效率η的计算测量方法。该计算测量方法简洁易行，可以很方便借助微软EXCEL软件或其它编程语言实现计算与测量的自动化。下面将利用以上测量及计算方法，使用EXCEL软件作为工具，给出一个具体的计算测量实例空气、燃料(200号重油)等测量的已知数据和设定参数见表1；利用本发明所测得的各项排烟损失构成以及热效率可见表2。
得到冷凝式锅炉热效率之后，可根据具体锅炉容量或供热量求得其燃料消耗量，并进行一系列后续热力计算。
表1 热平衡测量已知数据和设定参数
(此处q3取1；q4取0；q5取1。)表2排烟热损失Q2各项构成
q2＝100Q2/Qgr，v＝100(Hf+HFv+HFw-Hs-Hr-Ha-HA)/Qgr，v发明效果本发明基于燃料的高位发热值，利用反平衡法建立了燃油冷凝式锅炉的热效率计算测量方法，并提供了相应的计算实例。本方法建立在质量和能量守衡的基础上，其物理概念清晰，通用性强，易于程序化，能够全面分析影响锅炉热效率高低的各项因素，从而为完善和改进冷凝式锅炉的设计与制造提供计算分析的依据。本计算模型的建立对燃油冷凝式锅炉的设计具有重要工程应用价值。
权利要求
1.一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p0，用湿度仪测得空气相对湿度φ，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。
2.根据权利要求1所述的燃油冷凝式锅炉反平衡热效率测量方法，其特征在于所述的计算模型为η＝100-q2-q3-q4-q5-q6[％]，由以下步骤进行计算(1)以输入1kg燃料为计算基准；(2)燃料实际稳定燃烧时的过量空气系数αfαf=2121-79O2-0.5CO100-(RO2+O2+CO)]]>式中O2—排烟中O2所占体积份额 ％RO2—排烟中RO2所占体积份额％CO—排烟中CO所占体积份额 ％(3)将式(2)所得结果代入，燃料实际稳定燃烧时的干空气质量mama=αf(2.67Car100+8Har100+Sar100)0.233]]>(kg/kg燃料)式中0.233—氧气占空气的质量份额Car-燃料中C所占的质量百分比 ％Har—燃料中H所占的质量百分比 ％Sar—燃料中S所占的质量百分比 ％(4)将式(3)所得结果代入，空气中携带的水蒸气质量MAMA＝0.622mapsφ/(pb-psφ)(kg/kg燃料)式中ps—空气中水蒸气在参比温度ta下的饱和压力ps(Pa)φ——相对湿度 0≤φ≤1pb——当地大气压力 (Pa)(5)燃料中氢燃烧生成的水蒸气的质量MHMH＝9Har/100(kg/kg燃料)(6)将式(4)(5)所得结果代入，烟气中总的水蒸气的质量MFMF＝MA+MH+Mar/100(kg/kg燃料)式中Mar—燃料中水分所占的质量百分比％(7)排烟温度tf下，干烟气的摩尔定压比热Cp，flueCp,flue=Cp,CO28CarRO28Car+3Sar+Cp,SO23SarRO28Car+3Sar+Cp,COCO+Cp,O2O2+Cp,N2(100-RO2-CO-O2)100]]>(kJ/(kmol·K))式中Cp，CO2，Cp，SO2，Cp，CO，Cp，O2，Cp，N2——CO2，SO2，CO，O2，N2的平均摩尔定压比热RO2—排烟中RO2所占体积份额 ％CO—排烟中CO所占体积份额％O2—排烟中O2所占体积份额％(8)干烟气的摩尔分子量MM=448CarRO28Car+3Sar+32O2+643SarRO28Car+3Sar+28CO+28(100-RO2-O2-CO)100]]>(kg/kmol)(9)将式(7)(8)所得结果代入，干烟气的质量定压比热CpCp＝Cp，flue/M(kJ/(kg·K))(10)将式(3)(4)(6)所得结果代入，干烟气的质量mfmf＝1+mα+MA-MF(kg/kg燃料)(11)将式(9)(10)所得结果代入干烟气携带的热量HfHf＝mfCptf(kJ/kg燃料)式中tf—排烟温度(℃)(12)烟气中冷凝水的质量MFwMFw=McB]]>(kg/kg燃料)式中Mc—平均冷凝液量(kg/s)B—燃料消耗量(kg/s)(13)将式(12)所得结果代入，烟气中冷凝的水蒸气带走的热量HFwHFw＝MFwhw(kJ/kg燃料)式中hw—冷凝水温度tFW℃下的饱和冷凝水焓(kJ/kg)(14)将式(6)(12)所得结果代入，烟气中未冷凝的水蒸气的质量MFvMFv＝MF-MFw(kg/kg燃料)(15)将式(14)所得结果代入，烟气中未冷凝的水蒸气携带的热量HFvHFv＝MFvhv(kJ/kg燃料)式中hv—烟气中水蒸气在排烟温度tf下饱和水蒸气的焓值(kJ/kg)(16)燃料中氢燃烧生成水分在参比温度ta，一个标准大气压下的过冷水焓与其饱和水焓相差很小，因此可取其饱和水焓hs将式(5)所得结果代入，燃料中氢燃烧生成水分在参比温度ta下显热Hs＝MHhs(kJ/kg燃料)式中hs—参比温度ta下的饱和水焓(kJ/kg)(17)干燃料显热以及燃料中所含水分在燃料参比温度ta下显热之和Hr=(1-Mar100)crta+Marhs100]]>(kJ/kg燃料)式中Mar—燃料中水分所占的质量百分比Cr—干燃料的平均质量比热(kJ/(kg·K))(18)空气中携带的水蒸气的分压力为psφ，查水蒸气物性表可得到参比温度ta下过热水蒸气的焓值hA，将式(4)所得结果代入，空气携带水蒸气在参比温度下ta的焓HAHA＝MAhA(kJ/kg燃料)式中hA—水蒸气分压力psφ下，ta时过热水蒸气的焓值(kJ/kg)(19)将式(3)所得结果代入，干空气焓Ha＝macata(kJ/kg燃料)式中ca—干空气的平均定压质量比热(kJ/(kg·K))(20)将式(11)(13)(15)(16)(17)(18)(19)所得结果代入，排烟热损失q2＝100Q2/Qgr，v＝100(Hf+HFv+HFw-Hs-Hr-Ha-HA)/Qgr，v；(21)不完全热损失q3(＝100Q3/Qgr，v)，在公式中直接取0.5～1；(22)机械不完全热损失q4(＝100Q4/Qgr，)，在公式中直接取0；(23)散热损失q5(＝100Q5/Ggr，v)在公式中直接取1；(24)灰渣热损失q6(＝100Q6/Qgr，v)在公式中直接取0；(25)将式(20)(21)(22)(23)(24)所得结果代入下式η＝100-q2-q3-q4-q5-q6[％]即得到冷凝式锅炉的热效率。
全文摘要
本发明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。
文档编号G01N25/18GK1584572SQ20041002620
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月3日 优先权日2004年6月3日
发明者赵钦新, 贾晓琳, 康子晋, 郑蕾, 张蕾 申请人:西安交通大学