高炉煤气锅炉热效率计算方法

第４４卷第３期　热力发　电　ＶｏｌＪ４４　Ｎｏ．３　Ｍａｒ．２０１５　２０１５年３月　ＴＨＥＲＭＡＬ　ＰＯＷＥＲ　ＧＥＮＥＲＡＴ１０Ｎ　高炉煤气锅炉热效率计算方法　叶亚兰　，司风琪　，徐治皋　（１．江苏海事职业技术学院，江苏南京２１１１７０；　２．东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室，江苏南京２１００９６）　［摘　要］对于高炉煤气锅炉，由于其特有的燃料性质以及由此带来的锅炉尾部受热面的不同设置方　式，使得其锅炉效热率的计算和修正有别于传统方法。在ＧＢ　１０１８４－－１９８８＜＜电站锅炉性能试　验规程》的基础上，结合高炉煤气的特性和锅炉尾部受热面的设置特点，分析得到了适用于　高炉煤气锅炉的热效率计算和修正方法，并以某钢铁厂２２０　ｔ／ｈ全烧高炉煤气锅炉为研究对　象进行实例分析，其结果可为该类锅炉的效率测试和计算提供参考。　［关键词］高炉煤气；锅炉；热效率；计算模型；修正方法　［中图分类号］ＴＫ２１２．　４　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１００２．３３６４（２０１５）０３－００２１－０７　［ＤＯＩ编号］１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—３３６４．２０１５．０３．０２１　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｈｅａｔ　ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｆｏｒ　ｂｌａｓｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｇａｓ　ｂｏｉｌｆｅｒｓ　ＹＥ　Ｙａｌａｎ　，ＳＩ　Ｆｅｎｇｑｉ　，ＸＵ　Ｚｈｉｇａｏ　（１．Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｍａｒｉｔｉｍｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｍｉｎｇ　２１　１　１７０，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｅｎｅｒ￣Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００９６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ｏｆ　ｂｌａｓｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｇａｓ（ＢＦＧ）ｂｏｉｌｅｒｓ　ｉｓ　ｄｉｆｆｅｒ—　ｅｎｔ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｗａｙ，ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＢＦＧ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ　ｂｏｉｌｅｒ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒ—　ｅｎｔ　ｓｅｔｔｉｎｇｓ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ＧＢ１０１８４－－１９８８　Ｐｅｒｉｏｒｍａｎｃｅ　ｔｅｓｔ　ｃｏｄｅ　ｏｆ　ｕｔｉｌｉｔｙ　ｂｏｉｌｅｒ，ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ＢＦＧ　ｂｏｉｌｅｒｓ　ｗａｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＢＦＧ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｔｔｉｎｇｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｏｉｌｅｒ　ｔａｉｌ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｓｕｒｆａｅｅ．Ｔａｋｉｎｇ　ａ　２２０　ｔ／ｈ　ｂｏｉｌｅｒ　ｂｕｒｎｉｎｇ　ｐｕｒｅ　ＢＦＧ　ｉｎ　ａｎ　ｉｒｏｎ　ａｎｄ　ｓｔｅｅｌ　ｃｏｎ—　ｐａｎｙ　ａｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｍｏｄｅｌ　ｗａｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｆｏｒ　ｃａｓｅ　ｓｔｕｄｙ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｆｆｏｒ　ＢＦＧ　ｂｏｉｌｅｒｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｌａｓｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｇａｓ，ｂｏｉｌｅｒ，ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ，ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　近年来，随着高炉煤气燃烧技术的日益进步和　推广，高炉煤气锅炉发电机组在钢铁企业得到了广　泛应用Ｈ　。与此同时，高炉煤气锅炉的参数及容　算一般均根据ＧＢ　１０１８４－－１９８８（电站锅炉性能试验　规程》　提供的计算公式进行。然而，其中一些计　算公式是建立在一定假设条件下的简化公式，适用　于大多数气体燃料，对于高炉煤气却并不适用。此　量也在逐步提高，尤其是国内首台４００　ｔ／ｈ超高压　煤气锅炉在宁钢余能电厂的成功投运，标志着全烧　高炉煤气发电技术已迈入新的台阶　ｊ。　目前工程上对高炉煤气锅炉热效率的测试和计　收稿日期：２０１４－０５．２５　外，随着余热综合利用技术的发展，越来越多的高炉　煤气锅炉增设了煤气加热器，改变了传统锅炉以空　气预热器为末级换热器的布置特点，使得锅炉热效　作者简介：叶亚兰（１９８６～），女，硕士，讲师，主要研究方向为锅炉燃烧性能等技术。　Ｅ－ｍａｉｌ：　ｙｙｌｊｅｓｓｉｅａ＠ｓｉｎａ．ｅＯｌＴｌ　＿２２　热力发电　２０１５正　率的计算和修正不能再沿用ＧＢ　１０１８４－－１９８８提供　某钢铁厂高炉煤气的具体成分及热值见表１。　的方法。基于此，本文结合高炉煤气锅炉的燃料特　高炉煤气的组成成分包括ＣＯ，Ｈ：，ＣＨ　等可燃气体　性及尾部受热面设置特点，对高炉煤气锅炉的热效　和ＣＯ　，Ｎ　等不可燃气体，此外，还有少量混杂气体　率计算模型及修正方法进行分析，其结果可为高炉　及其他杂质，如水蒸气、灰尘等，其主要特点如　煤气锅炉的热效率测试和计算提供参考。　下　。　１高炉煤气特性　１）由于高炉一般采用空气作为气化剂，导致煤　气中的含氮量非常高；　１．１高炉煤气成分及特点　２）煤气中的可燃成分含量较低，且可燃成分中　高炉煤气（ＢＦＧ）是高炉炼铁工艺中生成的副产　以热值相对较低的ＣＯ为主，而高热值的Ｈ：和ＣＨ　品，在高炉的热风环境中，送入炉内的焦炭着火燃烧　含量很少，导致高炉煤气的热值较低；　产生ＣＯ：，而生成的ＣＯ：又与未燃烧的焦炭相接触　３）由于高炉炉渣的脱硫率达到９０％以上，加之　并被还原成ＣＯ，并由ＣＯ对铁矿石进行还原，生成　铁水和炉尘的吸收，使得高炉煤气的含硫率非常低，　的烟气最终从高炉炉顶排出，称之为高炉煤气。　几乎可以忽略。　表１高炉煤气各成分的体积分数及热值　Ｔａｂｌｅ　１　Ｖｏｌｕｍｅ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈｅａｔ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｉｎ　ＢＦＧ　１．２高炉煤气的燃烧特点【９　ｕ＿　于计算中所用的干煤气成分不会随煤气含湿量的变　１）理论燃烧温度低高炉煤气的理论燃烧温度　化而变化。　与其他燃料相比要低很多，即使将其预热到１８０　ｃｌＣ　２．１理论干空气量和理论干烟气量　后再送入炉膛，其理论燃烧温度也仅有ｌ　３００℃左　由表１所示的煤气特性可知，高炉煤气成分可　右，造成燃烧火焰不太稳定，容易产生脉动及脱火等　用式（１）表示：　问题。　（ｃｏ）＋　（Ｈ２）＋∑　（ｃ　Ｈ　）＋　（ｏ２）＋　２）火焰及烟气辐射力弱　由于炉膛火焰的热辐　（Ｎ２）＋　（ＣＯ２）＝１００　（１）　射力与燃烧温度的４次方成正比，高炉煤气较低的　式中，　（ＣＯ），　（Ｈ　），　（Ｃ　Ｈ　），　（０　），　（Ｎ２），　燃烧温度必然造成其燃烧火焰的辐射力较弱。此　（ＣＯ　）分别为煤气中各组分的体积分数，％。　外，燃用高炉煤气时，烟气中不含有碳黑和灰粒，仅　根据气体燃烧反应方程式，高炉煤气燃烧所需　依靠三原子气体进行辐射热传递，造成烟气辐射力　理论干空气量可按下式计算：　较弱，大大低于煤粉燃烧所产生烟气的辐射力。　＝　１［０．５￣ｏ（Ｈ２）＋０．５　（ｃｏ）＋　３）燃烧产生的烟气量大相同热负荷情况下，　燃用高炉煤气所产生的烟气量要比燃用煤粉所产生　∑ｍ＋詈）　（ｃ　Ｈ　）一　（ｏ　）］　（２）　的烟气量多３０％～４０％，无疑会造成高炉煤气锅炉　式中，　为理论干空气需要量，ｍ　／ｍ　（煤气）。　的烟气流速较快，使其对流换热面的换热强度高于　高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量可按下式计　煤粉锅炉。　算：　２燃烧计算模型　加　（ＣＯ２）＋　（ｃｏ）＋∑ｍ　（ＣａＨ　．　ｇＹ一　１００　燃料燃烧计算是锅炉热效率计算的首要工作，　主要内容包括燃烧所需空气量、燃烧产生烟气量等。　Ｏ．７９￣　＋　（３）　工程上进行煤气燃烧计算时，一般以１　ｍ　（标准状　式中，　为理论干烟气量，ｍ。／ｍ　（煤气）。　态，下同）干煤气为基准，对含有１　ｍ　干煤气及　２．２过量空气系数　ｄ　（ｋｇ）水蒸气的湿煤气进行计算，这样做的好处在　对于过量空气系数Ｏｔ，工程上一般根据ＧＢ／Ｔ　ｈｔｔｐｔ　ｆＷＷＷ．ｒｌｆｄ　ｃｏｍ．ｃｎ　ｈｔｔｐ：ｆ｝　ｐｅｉｒｏｄｉｃａｌｓ．ｎｅｔ．ｃｎ　第３期　叶亚兰等高炉煤气锅炉热效率计算方法　２３　１０１８４－－１９８８按照式（４）进行计算：　２１　，。、　将　Ｉｊｄ和Ｖｇ　。的平均值作为新的　，＇ｊｄ重复上述过　＿二　丽　辞　程，直到　和Ｖｇ　的差值满足设定的　，此时再将　．计算得到的　式中，　表示干烟气中各组分的体积分数，％。　然而，式（４）是假定燃料含Ｎ量很少并且理论　干空气量与理论干烟气量很接近时（烟气中含Ｎ量　接近７９％）的简化公式，对于高炉煤气锅炉并不适　用。由于高炉煤气中Ｎ元素含量高达５０％～６０％，　用式（４）计算Ｏｔ必然带来较大误差，此时过量空气系　数应该按照式（５）进行计算：　（５）　ｉ　作为最终的干烟气量，将计算得到　的　作为最终的过量空气系数。　事实上，单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气　量还可通过式（７）进行求解：　，　（ＣＯ２）＋　（ＣＯ）＋∑ｍ　（ＣｍＨ　）／　、　（ＣＯ２）＋　（ＣＯ）　’ｇＹ　式（７）可根据Ｃ元素的平衡追踪推导得到。此　时，应先求出干烟气量　，然后将其数值代入式（５）　求解得到过量空气系数　。采用此方法求解高炉煤　气燃烧产生的实际干烟气量更为方便，且无须迭代　计算，已知煤气成分和烟气成分数据便可求得干烟　２．３实际干烟气量　气量。　在燃烧计算中，单位体积煤气燃烧产生的实际　采用以上２种方法计算得到的结果相同。　干烟气量一般通过理论干烟气量和过量空气量计算　２．４烟气中水蒸气量　得到：　烟气中水蒸气主要来源包括煤气中氢元素燃烧　Ｖｓ　：　＋（ＯＬ一１）吆　式中，　为实际干烟气量，ｍ。／ｍ　（煤气）。　（６）　产生的水蒸气、随煤气带人的水分以及随空气带人　的水蒸气３部分，可按式（８）计算：　：。　由式（５）和式（６）可见，高炉煤气锅炉的干烟气　量和过量空气系数需要进行联合求解，其流程如图１　所示。　志［　（Ｈｚ）＋∑　（ｃ　Ｈ　）】＋　１．２（ｄ　＋１．２９３ａ￣ｋｄｋ）　（８）　式中：ＶＨ２０为烟气中所含水蒸气容积，ｍ　／ｍ　（煤气）；　ｄ　为煤气含湿量，ｋｇ／ｍ　（煤气）；　为空气的绝对湿　度，ｋｇ／ｋｇ（干空气）。　３热效率计算模型　３．１　高炉煤气锅炉尾部受热面布置　目前，高炉煤气锅炉尾部受热面最常见的布置　方式有２种（图２）：一种是常规的高炉煤气锅炉，其　尾部受热面的设置与传统的电站锅炉相同，即在锅　炉尾部烟道中，省煤器与空气预热器沿烟气流程顺　次布置，锅炉的最后一级受热面为空气预热器；另一　种为设置有煤气加热器的高炉煤气锅炉，其尾部烟　道增加了一级受热面——煤气加热器。由于煤气换　图１　干烟气量与过量空气系数联合求解流程　Ｆｉｇ．１　Ｄｒｙ　ｌｆｕｅ　ｇａｓ　ａｎｄ　ｅｘｃｅｓｓ　ａｉｒ　ｃｏｅｆｉｃｉｆｅｎｔ　ｊｏｉｎｔ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｓｏｌｖｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　热器系统在冷端是低温煤气，与锅炉排烟温度的温　差较大，因此能够大幅降低锅炉的排烟温度，提高锅　炉热效率；而低热值的高炉煤气被加热后再送入炉　首先，假定一个初始的干烟气量　，ｊｄ，根据式　膛燃烧，可使炉内着火和燃烧状况得到改善，有利于　（５）求解得到过量空气系数　，然后将ＯＬ值代入式　解决全烧高炉煤气锅炉着火难、炉膛温度低、燃烧不　（６）得到计算出的干烟气量　ｙ，ｊ　，并将　，ｊｄ和　稳定等问题。因此，该系统自推出以来便迅速得到　进行比较，如果二者差值超过设定的误差范围ｓ，则　推广和应用。　热力发电　２０１５拒　的热量最终又被热煤气携带回到锅炉炉内，故这部　分热量实际上属于内部循环热量，其性质与空气预　热器类似，只是换热介质由空气换成了高炉煤气。　因此，锅炉的系统边界（烟气侧）应定义为煤气加热　器出口。　２）排烟温度　由于系统边界为煤气加热器出　口，因此锅炉的排烟温度应定义为煤气加热器出口　烟气温度。　机　３）基准温度　ＧＢ　１０１８４—８８中并未对基准温　ａ）常规高炉煤气锅炉　度进行说明，而从气体燃料锅炉的热损失计算公式　出发（与基准温度相关的热损失只有排烟热损失），　可认为是排烟可达的理论最低温度，或者是锅炉系　Ｉ三兰　给出出口　Ｉ苫三　一给水进口　统边界内最后一级换热器的冷端进口介质温度。因　皇：　此，对于设置煤气加热器的高炉煤气锅炉，应将其基　准温度定义为煤气加热器进口煤气温度。　４）输入热量　由于基准温度的改变，锅炉输入　热量也应作相应调整，变化后其计算公式如下：　Ｑ　＝ＱｙｎＭ＋ＶｋＣｋ（ｔｋ—ｔ０）　（１０）　一．＿　煤气进口　３．２　常规高炉煤气锅炉热效率计算　式中：ＱｙＤ　为煤气低位发热量，ｋＪ／ｍ　（煤气）；　为人　炉空气量，ｍ　／ｍ　（煤气）；ｔ　为空气预热器进口风　温，℃；　ｏ为基准温度，℃；ｃｋ为空气在ｔ０至ｔｋ温度　间的平均比定压热容，ｋＪ／（１ＴＩ。・Ｋ）。　结合燃料燃烧计算结果，采用热损失法对锅炉　热效率进行计算：　叼＝１００一（ｑ２＋ｑ３＋ｑ４＋ｑ５＋ｑ６）　（９）　４锅炉效率修正计算　对于常规的高炉煤气锅炉，由于其尾部烟道受　热面的设置与常规电站锅炉相同（即省煤器与空气　式中：叼为锅炉热效率，％；ｑ：为排烟热损失，％；ｑ，　预热器沿烟气流程顺次布置），因此可直接套用ＧＢ　为可燃气体未完全燃烧热损失，％；ｑ　为固体不完全　１０１８４—８８中的修正公式进行效率修正。而对于带　燃烧热损失，％；ｇ　为锅炉散热损失，％；ｇ　为灰渣物　有煤气加热器的高炉煤气锅炉，由于最后一级换热　理热损失，％。　器由常规的空气预热器变成了煤气加热器，因此不　对于常规的高炉煤气锅炉，可直接参照ＧＢ　能完全套用ＧＢ　１０１８４．＿８８中的锅炉效率修正方法，　１０ｌ８４—８８进行各项热损失计算，进而求解得到锅炉　其中最主要的不同之处在于对排烟温度的修正。　热效率。但对于高炉煤气锅炉，由于不存在机械不完　全燃烧热损失ｑ　和灰渣物理热损失ｑ　，因此，只需要　计算出排烟热损失ｑ　、化学不完全燃烧热损失　以及　散热损失ｑ　，即可得到高炉煤气锅炉的热效率。　３．３带煤气加热器的高炉煤气锅炉热效率计算　４．１排烟温度修正思想　当煤气加热器进口煤气温度偏离设计值时，直　接影响煤气加热器的换热温差和换热量，排烟温度　随之将发生明显的变化，因此需要进行煤气加热器　进口煤气温度对排烟温度的修正。　在ＧＢ　ｌ０１８４　８中，对常规锅炉排烟温度的修　对于带有煤气加热器的高炉煤气锅炉，最后一　级换热器由常规的空气预热器变成了煤气加热器，　正计算主要考虑空气预热器的进口空气温度和省煤　从而使得锅炉热效率计算有别于传统方法，其不同　器的进口给水温度这两项因素偏离设计值所导致的　之处主要体现在锅炉系统边界的改变以及由此带来　排烟温度变化，且当进口空气温度和给水温度都偏　的排烟温度、基准温度和输入热量等的变化。　离设计值时，应先对前者进行修正，然后结合该修正　１）系统边界　由于煤气加热器在锅炉尾部吸收　结果对后者进行修正。　ｈｔｔｐ：／／ｒｆｄ．ｐｅｆｉｏｄｉｃ￣ｓ．ｎｅｔ．Ｃｎ　第３期　叶亚兰等高炉煤气锅炉热效率计算方法　对于带煤气加热器的锅炉，对排烟温度的修正　不仅要考虑空气预热器进口空气温度和给水温度的　修正，还需要考虑煤气加热器进口煤气温度的修正，　（ｃ　）；Ｊ，ｂ（　，ｍｊ．ｂ—　ｂ　）　（ｃ　）拳（　ｒｍｊ—Ｏｐｙ）　叼ｖ＝　ｃ　）　（　，　一　。）　（ｃ　）　（　，ｍＪ—ｔｏ）　（１３）　且当三者都偏离设计值时，应先进行煤气加热器进　口煤气温度的修正，然后结合其修正结果进行空气　预热器进口空气温度的修正，最后进行给水温度的　烟气在　ｂ，至　修正。这不仅会增加修正计算的工作量，而且修正　项目过多很可能会降低修正结果的有效性（因为每　一式中：叼　为煤气加热器烟气侧换热效率；（ｃ　）移　为　，　温度间的平均Ｉ：Ｌ定压热容，　ｋＪ／（ｍ　・Ｋ）；ｃ　）ｃＯｎｍｊ　，为烟气在　ｏ至　，ｍＪ，　温度间的　　为烟气在０　项修正计算都是基于某些假定条件下的模拟计　平均比定压热容，ｋＪ／（ｍ　・Ｋ）；（ｃ　）　算）。实际上，无论是空气预热器进口空气温度变化　至　温度间的平均比定压热容，ｋＪ／（ｍ　・Ｋ）；导致的空气预热器的换热参数变化，还是给水温度　（ｃ　）　为烟气在ｔ。至　，ｍ．温度问的平均比定压热容，　变化造成的省煤器换热参数发生变化，最终都是通　ｋＪ／（ｍ。・Ｋ）。　过煤气加热器的进口烟气温度的变化来影响煤气加　热器的换热，并进而导致排烟温度的变化。因此，对　于空气预热器和省煤器的运行条件变化对排烟温度　假设烟气在一定温度范围内的平均比定压热容　几乎相同，即有（ｃ　）Ｏ％ｍｉ　（ｃ　）　ｔｏ　，　以及（ｃ　）　一　　，则式（１３）可转换为：　的影响，可统一通过煤气加热器进口烟气温度的偏　（ｃ　）差来进行修正，这样显得更加简便，也更加合理。　４．２煤气加热器进口煤气温度偏差修正　二　一　二　ｆ】４、　ｉ．ｂ—ｔ０　，ｍ｝一ｔｏ　当煤气加热器的进口煤气温度偏离设计值时，　对排烟温度的修正公式如下：　式（１４）经过进一步转换即可得到式（１２）所示　的排烟温度修正公式，由该修正公式可知，已知实测　的煤气加热器进口烟气温度、出口烟气温度（即排烟　％ｂ＝巡　（１１）　温度）、进口煤气温度，以及保证的进口烟气温度，即　可求得修正后的排烟温度。　式中：　：　为换算到保证进口煤气温度时的排烟温　度，℃；ｔ　为保证的进口煤气温度，ｏＣ；ｔ。为实测的基　准温度（进口煤气温度），℃；ｅ＇ｍｊ为煤气加热器进ＩＳｌ　实测烟气温度，ｏＥ；　。　为实测排烟温度，℃。　式（１　１）可根据煤气加热器的热平衡推导得出，　也可直接将ＧＢ　１０１８４—８８修正公式中空气预热器　的参数换成煤气加热器的相应参数得到。　４．３煤气加热器进口烟气温度偏差修正　当煤气加热器的进口煤气温度和进口烟气温度　均偏离设计值时，应分别按式（１１）和式（１２）进行排烟　温度修正，并分别求得修正后排烟温度与实测排烟温　度的差值，然后根据差值求得最终的修正排烟温度：　：　：０　＋△　，１＋△　ｐ　。２　（１５）　式中：Ａ０。　为对进口煤气温度修正后的排烟温度与　实测排烟温度的差值，℃；Ａ０　。为对进口烟气温度　修正后的排烟温度与实测排烟温度的差值，℃。　将修正后的排烟温度和保证的煤气加热器进口　煤气温度代入相关热损失计算公式，结合其他常规　修正，即可求得修正后的锅炉热损失，进而得到修正　后的锅炉热效率。　当煤气加热器的进口烟气温度偏离设计值时，　对排烟温度的修正公式如下：　％ｂ＝　（１２）　式中，　，ｍ　为保证的进１３：烟气温度，℃。　由于高炉煤气具有易燃、易爆、有毒等特点，为　了避免换热器管道发生泄漏带来的安全隐患，目前　５　计算实例　分别选取１台常规高炉煤气锅炉（机组１）和１台　几乎所有的煤气加热器采用的都是热管式换热器，　设置有煤气加热器的高炉煤气锅炉（机组２）作为研究　这样可以很好地确保系统的安全可靠运行。因此，　对象，这２台锅炉均为２２０　ｔ／ｈ高温高压自然循环炉，　煤气加热器可不考虑漏风（漏气）问题，这就为排烟　其过热蒸汽温度为５４０℃，过热蒸汽压力９．８１　ＭＰａ。　温度的修正计算带来很大便利。基于此条件，当煤　选取１个典型运行工况，将本文提出的模型分别应用　气加热器进口烟气温度偏离设计值时，假设煤气加　于其锅炉热效率计算。锅炉的煤气特性和主要运行　热器烟气侧换热效率不变，则有：　数据见表２，锅炉效率计算结果见表３。　ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ．ｒｌｆｄ．ｅｏｍ．ｃｎ　ｈｔｔｐ：∥ｒｌｆｄ．ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｓ．ｎｅｔ．ｃｎ　２６　热力发电　表２锅炉效率计算原始数据　Ｔａｂｌｅ　２　Ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｄａｔａ　ｆｏｒ　ｂｏｉｌｅｒ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　表３锅炉效率计算过程及结果　Ｔａｂｌｅ　３　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｏｉｌｅｒ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　６　结　论　１）锅炉热效率是表征锅炉和机组运行经济性　的重要指标，目前工程上对钢铁企业自备电厂高炉　方法进行，但该方法不能直接用于含Ｎ量很高的冶　金高炉煤气。　２）高炉煤气锅炉尾部受热面有与传统电站锅炉　相同的常规形式和以煤气加热器为末级受热面的特　有形式２种，前者的锅炉效率计算和修正可沿用ＧＢ　煤气锅炉的热效率测试和计算一般均按ＧＢ　１０１８４－－１９８８￣电站锅炉性能试验规程》提供的计算　１０１８４－－１９８８提供的方法，而后者则不能直接使用。　ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ．ｒｌｆｄ．ｃｏｒｎ．ｃｎ　ｈｔｔｐ：／／ｒｌｆｄ．ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｓ．ｎｅｔ．Ｃ１３　第３期　叶亚兰等高炉煤气锅炉热效率计算方法　２７　３）本文结合高炉煤气锅炉的燃料特性及尾部　［５］　汪洪涛，程艳玲，杨天助．２２０ｔ／ｈ全烧高炉煤气高温高　受热面设置特点，在ＧＢ　１０１８４－－１９８８的基础上，对　压电站锅炉的研究［Ｊ］．节能技术，２００５，２３（５）：４２２—　高炉煤气锅炉的热效率计算模型及修正方法进行分　４２５．　析，得到了适用于高炉煤气锅炉的热效率计算模型　ＷＡＮＧ　Ｈｏｎ￣ａｏ，ＣＨＥＮＧ　Ｙａｎｌｉｎｇ，ＹＡＮＧ　Ｔｉａｎｚｈｕ．Ｒｅ—　ｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　２２０　ｔ／ｈ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｐｌａｎｔ　及修正方法，结果可为该类锅炉的效率测试和计算　提供参考。　ｂｏｉｌｅｒ　ｗｉｔｈ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｎｇ　ｐｕｒｅ　ＢＦＧ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｓｅｒｖａ—　ｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇ，２００５，２３（５）：４２２－４２５．　［６］　陶红卫，付宁文．４００　ｔ／ｈ超高压煤气锅炉在宁钢的应　［参考文献］　用实践［Ｊ］．冶金动力，２０１２（６）：５３—５６．　葛海标．全烧高炉煤气锅炉的发展前景和经济性分析　ＴＡＯ　Ｈｏｎｇｗｅｉ，ＦＵ　Ｎｉｎｇｗｅｎ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　４００　ｔ／ｈ　ｓｕｐｅｒ—　［Ｊ］．冶金动力，２００５（４）：４４４６．　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｇａｓ—ｆｉｒｅｄ　ｂｏｉｌｅｒ　ｉｎ　Ｎｉｎｇｂｏ　Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏ．．Ｌｔｄ　ＧＥ　Ｈａｉｂｉａｏ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ａｎｄ　ｅｃｏｎｏｍｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　［Ｊ］．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｐｏｗｅｒ，２０１２（６）：５３－５６．　ｏｆ　ｂｌａｓｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｇａｓ－ｉｆｒｅｄ　ｂｏｉｌｅｒ［Ｊ］．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｐｏｗｅｒ，　［７］　ＧＢ／ＴｌＯ１８４—１９８８，电站锅炉性能试验规程［ｓ］．　２００５（４）：４４＿４６．　ＧＢ／Ｔ１０１８４—１９８８，Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｔｅｓｔ　ｃｏｄｅ　ｆｏｒ　ｕｔｉｌｉｔｙ　ｂｏｉｌ—　［２］　顾洁，王少军．高炉煤气利用的研究［Ｊ］．冶金能源，　ｅｒ［Ｓ］．　２００６，２５（１）：３２—３４．　［８］　尹建威，孙国龙．高炉煤气燃烧发电的现状和展望　ＧＵ　Ｊｉｅ，ＷＡＮＧ　Ｓｈａｏｊｕｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｌａｓｔ　［Ｊ］．燃气轮机技术，２００２，１５（１）：２７—２９．　ｆｕｒｎａｃｅ　ｇａｓ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｇｙ　ｆｏｒ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，２００６，　ＹＩＮ　Ｊｉａｎｗｅｉ．ＳＵＮ　Ｇｕｏｌｏｎｇ．Ｓｔａｔｕｓ　ａｎｄ　ｏｕｔｌｏｏｋ　ｆｏｒ　ｐｏｗｅｒ　２５（１）：３２—３４．　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｂｙ　ｂｕｒｎｉｎｇ　ｂｌａｓｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｇａｓ［Ｊ］．Ｇａｓ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　［３］　庄正宁，曹子栋，唐桂华，等．５０　ＭＷ高压锅炉全燃高　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００２，１５（１）：２７－２９．　炉煤气的研究［Ｊ］．热能动力工程，２００１，９３（１６）：２７１—　［９］　秦小东，朱宇翔．纯燃高炉煤气锅炉特点及运行［Ｊ］．　２７４．　锅炉技术，２０１１，４２（３）：２７—３０．　ＺＨＵＡＮＧ　Ｚｈｅｎｇｎｉｎｇ，ＣＡＯ　Ｚｉｄｏｎｇ，ＴＡＮＧ　Ｇｕｉｈｕａ，ｅｔ　ａ１．　ＱＩＮ　Ｘｉａｏｄｏｎｇ，ＺＨＵ　Ｙｕｘｉａｎｇ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ　ｏｆ　ｐｕｒｅ　ｆｉｉｒｎｇ　Ａ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｂｌａｓｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｇａｓ－ｉｆｒｅｄ　５０　ＭＷ　ｈｉｇｈ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｂｌａｓｔｅｒ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｇａｓ　ｂｏｉｌｅｒ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｂｏｉｌｅｒ　Ｔｅｃｈ—　ｂｏｉｌｅｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ　ｆｏｒ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　ｎｏｌｏｇｙ，２０１１，４２（３）：２７—３０．　Ｐｏｗｅｒ，２００１，９３（１６）：２７１－２７４．　［１０］朱宇翔，秦小东．全燃高炉煤气高温高压锅炉的运行　［４］　费宝祥，李贵吉，张荣静．１３０　ｔ／ｈ燃高炉煤气锅炉经济　特性［Ｊ］．锅炉技术，２０１０，４１（１）：２３－２７．　运行操作探索［Ｊ］．冶金动力，２００６（３）：４７４８．　ＺＨＵ　Ｙｕｘｉａｎｇ，ＱＩＮ　Ｘｉａｏｄｏｎｇ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍ—　ＦＥＩ　Ｂａｏｘｉａｎｇ，ＬＩ　Ｇｕｉｊｉ，ＺＨＡＮＧ　Ｒｏｎｇｊｉｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｅ—　ｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｂｏｉｌｅｒ　ｏｆ　ｐｕｒｅ　ｆｉｒｉｎｇ　ｂｌａｓｔｅｒ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｃｏｎｏｍｉｃ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　１３０　ｔ／ｈ　ｂｏｉｌｅｒ　ｆｉｉｒｎｇ　ｂｌａｓｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｇａｓ（ＢＦＧ）［Ｊ］．Ｂｏｉｌｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，４１（１）：２３－２７．　ｇａｓ［Ｊ］．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｐｏｗｅｒ，２００６（３）：４７４８．　ｈｔｔｐ　ｆ　．ｒｌｆｄ．ｃｏｍ．ｃａ　ｈｔｔｐ　｝ｆ　ｒｌｆｄ．ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｓ．ｎｅｔ．ｃｎ