第二节　锅炉热效率

一、加强锅炉房管理

要提高锅炉热效率，必须设法降低各项热损失。为此就需要定量确定各项热损失的分布与流向，通常要进行锅炉正反热平衡测试或节能诊断。

对于锅炉热平衡测试或节能诊断的用途与作用，目前仅限于执法监测。锅炉设计单位与用户应该运用这一技术，来指导和改造锅炉结构，加强锅炉房管理，制订针对性节能措施。例如：

①对锅炉经济运行现状进行真实的分析与评价。经过测试或诊断，对该锅炉结构是否合理，燃烧调整与控制是否良好，操作技术是否得当，各项热损失大小与流向是否合理，能耗高的原因何在等问题，均应作出科学分析与评价，并提出针对性的改进意见与建议。

②新锅炉投产后，应按照国家标准规范进行热工试验。对能否达到设计水平与合同要求，作出科学鉴定。锅炉经过技术改造后，也应进行测试，评定其经济效果。

③为了加强锅炉房的科学管理，制订合理的技术操作规程、燃烧调整方法，优选有关操作参数以及制订合理的燃料消耗定额等，都应该进行实际测定，不断修改完善。

④目前环保监测仅限于执法，对于如何加强燃料管理与加工，改进设备与操作技术，既提高锅炉热效率，又降低污染物排放量、提高脱硫效果，应加强指导，进行深入研究。把二者结合起来，通过实际试验研究，达到双赢效果。

二、锅炉热平衡原理

所谓锅炉热平衡就是在连续稳定运行工况下，弄清锅炉总收入热量与有效利用热量和各项热损失之间的平衡关系，编制热平衡表，绘制热流图，计算出锅炉热效率，并对测试结果进行分析与评价，提出改进意见和建议。有关测试与计算方法，在国家标准GB/T 10180《工业锅炉热工试验规程》和GB/T 15317《工业锅炉节能监测方法》中都有明确的规定，在此不再赘述。现仅对热平衡原理与热效率概念作一点说明。

通常为简化计算，取环境温度为基准，在没有外来热源加热的情况下，可认为燃料与空气带入的物理显热为“0”，即

Q入≈0

因此，可建立锅炉热平衡方程式：

∑Q收入=Q有效+Q排　　（2-1）

锅炉正平衡热效率为：

锅炉反平衡热效率为：

国家标准规定，小型工业锅炉热效率以正平衡为准，大中型工业锅炉以反平衡为准，新标准规定按正反平衡平均值。但在测试时必须都做正反平衡测试，且二者相差不得大于±5％。

三、对锅炉热效率的界定与剖析

锅炉热效率是经济运行的综合性指标，它是评价锅炉经济性，并对其进行技术改造与报废的主要评判依据。通常所说的锅炉效率是一个总称，根据不同情况，采用不同的细分名称，各自含义不同，数值也不同。如设计效率与鉴定效率，测试效率与平均运行效率，毛效率与净效率及燃烧效率等。有时还会用到现场仪表指示效率、煤汽比等其他一些效率名称。明确这些名称的确切含义与不同应用场合，并正确应用与考察，对经济运行是很有必要的。

1.锅炉设计效率

在设计锅炉时，根据锅炉设计参数和设计燃料品种，以及所确定的结构，经热工计算而得出的效率，称为锅炉设计效率。锅炉厂家在设计时有一定的效率要求，并载入设计任务书或者产品说明书内，作为锅炉出厂质量标准的一项重要性能指标，代表了设计水平，是向用户作出的公开承诺。前已提到，目前我国工业锅炉设计效率，约72％～80％。JB/T　10094《工业锅炉通用技术条件》规定了设计条件下工业锅炉新产品鉴定、检验、验收的最低热效率指标。

2.鉴定效率（验收效率）

新产品开发试验或新安装锅炉投产，以及技术改造完成后，按照GB/T 10180《工业锅炉热工试验规程》要求，在规定燃料品种和规定工况下，经过正确运行调试，实际测定的热效率，作为新产品鉴定或验收依据，称为锅炉鉴定效率，用以考核是否达到了设计效率指标或合同约定要求，作出相应的鉴定或验收结论。

锅炉鉴定效率不应低于设计效率，它们之间的差别过大，说明设计或运行调试存在问题，应查明原因，加以改进。

3.运行测试效率

按GB/T 15317《工业锅炉节能监测方法》或各省市出台的有关地方标准，在正常生产运行工况条件下，测取各项实际运行参数，计算出锅炉正反平衡热效率，称为锅炉运行效率。它与鉴定效率的区别在于鉴定试验时所规定的试验条件比较严格，达到或接近于设计要求且锅炉是新的。而运行测试效率是在锅炉运行数年时间且在关闭排污条件下测试的，受热面难免会发生结垢、积灰、结渣，影响传热效率，所用燃料多数不完全符合设计要求，炉体可能不太严密，存有跑漏风现象，一般低于鉴定效率。锅炉运行测试效率，主要反映该锅炉在生产运行状态与所用燃料条件下的测试效率水平，即在实际运行条件下所能达到的不包括排污热损失的最佳测试水平。

4.平均运行效率

锅炉平均运行效率或称实际使用效率，所代表的是对锅炉某一考核期内的平均运行水平或者称实际达到的水平。它并非直接测试的锅炉效率，可用统计计算法间接求得，也可根据测试值再加上考核期内排烟温度、空气系数、灰渣含碳量以及排污率、负荷率等的变化情况经经验修正得出。因为在测试时，主要是依据这些参数的测试平均值计算出来的。在一个较长的考核期内，如一个月以至一年内，这些与热效率相关的参数是变化的，还有正常维护、检修或者事故等情况的停炉影响。因此，锅炉平均运行效率必然低于测试效率。但它在一定程度上综合反映了生产管理方面的影响，更能表征锅炉房的实际燃料消耗水平，是管理节能的重要内容。

5.仪表指示效率

由于工业计算机的快速发展，在锅炉控制技术方面的广泛应用，以及先进检测仪表的研制出台，借鉴或结合一些有关经验数据，可以在线直接测取并显示运行锅炉的某些有关参数，通过计算机编程运算，直接显示锅炉的瞬时热效率与主要热损失值。此种效率值虽没有前述方法精确，但很直观，对现场操作调试非常方便实用，目前在电站锅炉和大型工业锅炉已有应用，值得推广。

6.煤汽比

蒸汽锅炉在统计期内（如一班、一个月或一年），根据实际耗煤量与实际产汽量的累计统计值，来计算煤汽比，求得生产每吨蒸汽的实际耗煤量。既可反映锅炉的实际燃料消耗指标，是能源统计报表与成本核算的主要数据，又可依燃煤发热量和蒸汽压力等相关参数换算成锅炉平均运行效率。可用于班组与厂际之间的评比考核。

7.毛效率与净效率

锅炉设计效率、鉴定效率、测试效率都是毛效率。只要燃料燃烧的热量传给工质水就认为是有效的，不管排污热损失与自用蒸汽等。而净效率则要扣除自用蒸汽与辅助设备耗电等能量，以便更全面地综合评价能耗与产生有效热量之间的关系。一般净效率比毛效率低2％～4％，但很少用净效率评价锅炉热效率。

8.燃烧效率

锅炉热效率的高低，不能完全正确地说明燃烧技术水平的优劣，因为还有排烟温度、锅炉系统漏风和保温状况等与燃烧技术无关的因素，影响锅炉效率。燃烧效率的计算式为η2=100％-（q3+q4），％，表明燃料燃烧的完全程度。

9.锅炉不同效率的用途

通过以上对工业锅炉热效率的讨论分析，明确了各种热效率的不同含义、界定情况与所对应的工况，因而，各具有不同的用途。

①锅炉设计效率主要用作考察设计计算依据、设计水平，是设计、制造厂家对用户的公开承诺。而产品鉴定是为了评价锅炉是否达到设计水平或合同约定要求，依据GB/T 10180，测取的鉴定效率来评判。在JB/T10094《工业锅炉通用技术条件》中规定了锅炉试验、检验以及新产品投产鉴定时的最低热效率值，起码要达到国家标准规定，方可认定合格。

②依据GB/T 10180或GB/T 15317测取的锅炉测试效率，主要用于锅炉热平衡分析，对反平衡的各项热损失进行分析，并找出原因；对其耗能水平进行诊断，是否达到标准规定，提出改进意见与建议，必要时评判锅炉是否淘汰或需要进行更新改造。节能监测是执法行为，可依据上述标准是否合格作出评判，并依据GB/T 17954《工业锅炉经济运行》与GB/T 3486《评价企业合理用热导则》等，对其耗能情况进行综合考评。

③评价一个单位锅炉房的管理水平或者对其进行考核评比、能耗统计报表、成本核算时，应当用考核期内的锅炉平均运行效率或产品燃料单耗来进行评判。因为这些指标除与设备状况、操作技术有关外，还与管理水平、人员素质、各项规章制度贯彻执行情况有关。

④依据国家企业能量平衡通则与统计法的相关规定，在作统计报表或作企业热平衡时，企业的热能利用率通常是能源转换效率（锅炉效率）、输送效率（供汽管网）和耗能设备使用效率（设备热效率）三者的乘积。在此情况下，应用锅炉平均运行效率或用煤汽比进行换算。

⑤现场操作、燃烧调整时，可参照在线锅炉仪表的指示效率进行。

⑥燃烧效率是评价燃烧技术的主要依据。不论固体、液体或气体燃料，用某种燃烧设备进行燃烧时，q3和q4表明了各自的燃尽程度，因而可评判燃料完全燃烧程度的优劣。

四、工业锅炉热效率计算方法

有关各项热损失的测试与计算方法详见国家标准《工业锅炉热工试验规程》，在此不赘述。这里着重介绍锅炉平均运行热效率计算方法。

实际上工业锅炉热平衡测试所测得的正反平衡热效率，只是测试期间的一个瞬间平均值，不能代表一个月或一年的实际平均运行热效率。因为在某一段考核期内，与热效率密切相关的排烟温度、空气系数、灰渣含碳量与锅炉负荷率等是变化的，而且在测试时并未包括排污热损失和锅炉检修、维护等影响。因此，应该在保持供热负荷与燃料质量相对稳定的条件下，寻找一种计算平均运行热效率的方法。现介绍两种方法，供参考。

1.用煤汽比换算平均运行效率

从锅炉正平衡热效率计算式得知，影响热效率高低的最主要因素是燃料发热量、煤汽比（D/B）、蒸汽压力，此外还有给水温度（一般可取20℃）、蒸汽湿度（一般可取5％）等，影响很小。因此，它们之间的函数关系可用下式表达：

ηsr=KmKη，％　　（2-4）

式中，Km为煤汽比，按实际耗煤量与产汽量计算；Kη为热效率换算系数，见表2-1；ηsr为考核期内锅炉平均运行热效率，％。

根据多年来对中小型工业锅炉大量测试资料得知，所用煤的收到基发热量在18820～25100kJ/kg之间（4500～6000kcal/kg），蒸汽压力一般为0.3～1.0MPa，煤汽比为4～7左右，特好煤可能达到8。通过计算发现，在一定的发热量和蒸汽压力条件下，热效率换算系数Kη为一个常数，与煤汽比无关，因而可利用表2-1算出锅炉平均运行热效率。当燃煤发热量和蒸汽压力与表中数值不一致时，可用插入法求取换算系数。

2.用校正法求取平均运行效率

为了将工业锅炉测试的瞬时热效率值换算为代表考核期内的平均运行效率，需用考核期内的统计平均排烟温度、空气系数、灰渣含碳量和排污率等平均值进行修正。这样比较科学、公正、合理，可作为运行锅炉分级考核评判依据。用下式表示：

ηsr=ηp±Δη　　（2-5）

式中，ηsr为考核期内锅炉平均运行热效率，％；ηp为锅炉正平衡与反平衡平均热效率，％；Δη为锅炉热效率综合修正值，％。

Δη=KTΔT+KαΔα+KCΔC+KpΔp，％　　（2-6）

式中，KT为排烟温度修正值，％，即排烟温度对锅炉热效率的影响值，可经试验确定；Kα为空气系数修正值，％，即空气系数对锅炉热效率的影响值，可经试验确定；KC为灰渣含碳量修正值，％，即灰渣含碳量对锅炉热效率的影响值，可经试验确定；Kp为锅炉平均排污率修正值，％，即排污热损失对锅炉热效率的影响值，可经试验确定；ΔT为测试排烟温度与考核期内平均排烟温度之差，℃；Δα为测试空气系数与考核期内平均空气系数之差；ΔC为测试灰渣含碳量与考核期内平均灰渣含碳量之差，％；Δp为考核期内锅炉平均排污率，％。