燃气锅炉现场检测报告一、检测背景、目的为配合北京市燃气置换工程及环保工程，北京世环节天能源技术开发有限责任公司（以下简称世环节天）从2000年开始利用世行贷款大力推广燃气锅炉的改造和应用，已陆续安装运行了350台锅炉，通过一个甚至几个采暖季的运行，一些用户反映锅炉运行费用较高，个别锅炉出现结垢、漏水等现象。
为此，世环节天委托北京市燃气及燃气用具产品质量监督检验站对已安装运行的150台锅炉进行效率、烟气排放、噪声等项目检验，以便通过分析数据，为用户提供维护、维修建议，改进燃气锅炉评估招标的采购程序。
二、检测活动总体情况本次检测活动是由世环节天委托北京市燃气及燃气用具产品质量监督检验站进行的，检验组由7人组成，其中包括1名高级检测工程师和4名检测工程师以及两名世环节天的工程师，检验组分成两个小组，各由一名世环节天的工程师和两名检测工程师组成。
世环节天的工程师负责安排检测计划，组织检测活动，检测工程师则负责燃气锅炉的检验和数据的采集。
检测活动从2004年2月16日开始，到2004年3月15日结束，共检测燃气锅炉150台，所检锅炉的分布情况见下表：表1在这次检验活动中，我们选用了Knae International Limited生产的KM9106型热效率分析仪进行烟气成分的采集和锅炉热效率的测算，该仪器可以检测出烟气中O2（0~25%）、NO（0~1000ppm）、NO2（0~1000ppm）、CO(0~10000ppm)、CO2(0~20%)、SO2(0~5000ppm)、排烟温度（0~1100℃）、黑度等，并测算出锅炉的热效率，用ND10型噪声仪（46~130dB）测试锅炉运行噪声，用MCT-100B型数字温度计(0~1100℃)测试炉体表面温度。
由于检测活动应在供暖期结束前完成，因此选派了四名较有经验的检测工程师进行检验，数据的采集、换算严格按照标准要求，两个检验小组平均每天检测8台锅炉，由于每台炉子的地点不同，检验人员一般白天检验，晚上对数据进行处理换算，并根据实际情况的需要，调整第二天的检验方案。
本次检测活动中，各项检验均在管网运行压力下进行，运行噪声是在距燃烧机1m与燃烧机等高的位置进行测试，燃烧工况、表面温度是在锅炉运行30min后测试，烟气成分、排烟温度、热效率则是在锅炉运行稳定后测试。
三、检测评价分析：本次检测活动共检测燃气锅炉150台，为了能充分体现锅炉的运行状态，我们主要检测以下三方面内容：一是环保性能，包括烟气中的一氧化碳含量、二氧化碳含量、一氧化氮含量、二氧化氮含量、氮氧化物含量、二氧化硫含量和黑度等；二是热工性能，包括燃气锅炉的热效率、排烟温度、噪声、燃烧工况等；第三就是安全性能，包括锅炉的各项安全保护功能，如：供气前吹扫时间、点火不成功自动断气功能、燃气检漏功能、超温、超压、风压、缺水、缺燃料等保护功能以及设备过电流保护功能等。
锅炉检测指标见下表：表2目前我国现行的燃气锅炉标准有GB 13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》、GB/T 10820-2002《生活锅炉热效率及热工试验方法》及GB/T 10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》。
前两个标准规定了燃气锅炉热效率和烟气排放指标，其指标要求见下表：表3对比表2和表3可以看出，本次锅炉检测指标要高于现行国家标准的要求。
在GB/T 10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》标准中，锅炉热效率的测定同时采用正平衡法和反平衡法，锅炉热效率取正平衡法与反平衡法测得的平均值。
热效率分析仪是通过测定各种燃烧产物热损失和锅炉散热损失来确定效率，由于其计算程式与标准规定的反平衡热效率计算方法有差异，因此通过热效率分析仪测得的热效率与通过标准计算得到的热效率有偏差，其偏差范围在2%以内，可以认为两者结果在合理的偏差范围之内。
通过对以上项目的检测，主要性能指标见下图：对所检验燃气锅炉的数据统计可以看出：多数锅炉的热效率为%~%，烟气中氧含量为%~%，一氧化碳含量为：mg/m3~ mg/m3，二氧化碳含量为%~%，氮氧化物含量为：mg/m3~ mg/m3，硫化物含量为：mg/m3~ mg/m3，排烟温度为：℃~℃。
此外，所检锅炉的表面温度在℃~℃之间，噪声在dB~dB 之间，烟气黑度均小于1。
在所检的150台燃气锅炉中，热效率指标都达不到90%，其中热效率<80%的锅炉有35台，占总数的23.3%，烟气中CO 含量>100 mg/m 3的锅炉有26台，占总数的17.3%，氮氧化物含量>100 mg/m 3的锅炉有8台，占总数的9.5%，二氧化硫含量>50 mg/m 3的锅炉有9台，占总数的6%，噪声>70dB 的锅炉有117台，占总数的78%，表面温度>42℃的锅炉有45台，占总数的30%。
造成以上不合格指标的原因，固然有燃烧机质量、锅炉炉体设计不合理、使用维护不当等原因，也有锅炉厂商技术人员调试不当的原因。
由于燃气锅炉燃烧的复杂性，造成上述指标不合格的原因，有可能是一个，也有可能是多个因素造成的，下面对造成各项不合格的原因作进一步分析。
1、热效率在这次所检的150台锅炉中，热效率低于80%的锅炉有35台，造成热效率偏低的原因，一是由于锅炉在运行了1~2个采暖季后，受热面结有烟炱和垢，1毫米厚的烟炱，其热阻与400毫米厚钢板的热阻相当，1毫米水垢的热阻相当于40毫米钢板的热阻。
还有就是厂家技术服务人员未能将锅炉调整到最佳运行状态，过剩空气系数过大。
下面以安装在北京京工服装集团公司的蓝博基尼锅炉为例，它的测试数据见下表表4通过下式可计算出该台锅炉运行时的过剩空气系数………………………………（1） )'2'2(100'2792121O RO O +--=α式中：α—过剩空气系数；O2’—烟气中氧含量%；RO2‘—烟气中三原子气体含量%；从上式计算可得该台锅炉的过剩空气系数为3.0。
在锅炉燃烧过程中，控制过剩空气系数的大小十分重要，过剩空气系数过大或过小都会产生不良的后果，过大会导致烟气体积增大，炉膛温度降低，增加了排烟热损失，热效率降低，过小会使燃气燃烧不充分，产生大量的一氧化碳，污染环境，同时也增大了不完全燃烧热损失。
可以说过剩空气系数的大小直接影响燃气锅炉的热工性能，一般将过剩空气系数控制在 1.05~1.20之间。
在GB/T15317-94《工业锅炉节能监测方法》标准中规定过剩空气系数应不大于1.6。
本台锅炉的过剩空气系数过大，过量的空气从周围环境进入炉内，经加热后排出炉外并带走了大量的热量，同时，锅炉的表面温度偏高，说明锅炉的保温性能不好，散热损失较大，这两个因素造成该台锅炉热效率偏低。
另一个造成热效率偏低的原因是锅炉的排烟温度较高，如安装在首钢冶金研究院的江西江联生产的锅炉，其测试数据见下表表5该台锅炉的排烟温度大大超过了《工业锅炉节能监测方法》标准中规定的200℃，提高了排烟处烟气焓，增加了排烟热损失。
2、烟气中一氧化碳含量本次检测中共有26台锅炉的烟气中一氧化碳含量超标，烟气中的一氧化碳是由于燃气不完全燃烧产生的，下表是安装在北京市民政局房管所由泰山集团生产的燃气锅炉的测试数据表6该台锅炉的烟气中一氧化碳含量折算成过剩空气系数等于1时的含量为7344 mg/Nm3（5871ppm）远远超过了标准要求，通过式（1）计算出锅炉的过剩空气系数为1.02。
说明造成烟气超标的原因是由于过剩空气量过少，且燃气与空气混合不均匀。
此外，烟气中一氧化碳含量大小，还与炉膛压力和烟气流速等因素有关。
3、烟气中氮氧化物含量本次检测共有9台锅炉烟气中氮氧化物含量超过指标要求。
氮氧化物的生成机理比较复杂，大致可以认为是由氮气与氧气在高气温下生成一氧化氮，一氧化氮与氧气在高温下反应生成二氧化氮。
可见，氮氧化物的生成与氧的浓度有关，也与火焰温度有关。
减少过剩空气量，则氧浓度变小，火焰温度降低，氮氧化物生成量下降。
如果过剩空气量增加，虽然氧浓度增高有利于氮氧化物的生成，但由于燃烧温度降低，总的结果是氮氧化物生成量减少。
因此，当过剩空气系数为某一值时（与燃气热值、燃烧器等因素有关），氮氧化物的生成量最高，增大或减少过剩空气系数，氮氧化物的生成量都会减少。
由此可见，只要是当地增大或减少过剩空气量，就可以减少氮氧化物的生成，从而降低烟气中氮氧化物含量。
4、二氧化硫烟气中的二氧化硫是由于燃气中的硫化物与空气中的氧气反应而生成的，烟气中二氧化硫含量的大小主要取决于燃气成份中硫化物含量的多少，因此为了降低二氧化硫对大气的污染，必须对燃气进行脱硫。
也可以采用烟气中二氧化硫净化方法，不过这种方法通常用于燃煤锅炉。
由于天然气在输送到客户端时均经过脱硫，成份中硫化物的含量较低，即便有锅炉烟气中二氧化硫超标，也是偶尔的随机现象，无需对锅炉进行特殊改造处理。
5、噪声本次检验燃气锅炉的噪声是由机械噪声、空气动力性噪声、传热噪声和燃烧噪声综合组成的。
其中风机运转产生机械噪声和空气动力性噪声，机械噪声是由固体振动产生的，而空气动力性噪声是由于气体振动产生的，风机转动，翼片产生紊流噪声和涡流噪声。
传热噪声是由于流体加热或冷却，液体流动状态发生振动性变化而产生的噪声，由于这种变化是在密闭容器内产生的，故而对外部影响不大。
燃烧噪声是由于气体进行热量交换，温度和压力发生变化，在空气动力性噪声以外附加的噪声。
由此可见，锅炉噪声主要包括机械噪声、空气动力性噪声和燃烧噪声，前两项噪声是由风机造成的，降低噪声，除了在风机的出口管和入口管加装消声器外，就是选用性能良好的燃烧机。
燃烧噪声则与燃烧机和炉膛结构有关，通常通过改善燃烧机燃烧状态来降低燃烧噪声。
6、表面温度由于炉膛内各部位的温度不同，所以炉体各部位的表面温度也不一样，表面温度不仅与燃烧温度有关，也与保温层的材质、厚度有关。
表面温度过高，炉体散热损失加大，热效率降低。
本次检测是在相对标准的状态下进行的，与锅炉实际运行状况有差异，如在检测的比例调节控制的锅炉中，检测锅炉是将热功率调节到最大时进行的，在锅炉实际运行过程中，为保证出水温度恒定，热功率会随着回水温度而变化，一般燃烧机的风机是不会随着热功率的变化而变化，因此当热功率降低时，过剩空气系数加大，热效率降低。
并且随着热功率的变化，烟气成分、排烟温度、表面温度都会发生相应的变化。
还有就是，表面温度的测量，是选择温度较高的测点，而不是炉体平均温度。
通过以上分析我们可以看出，调整好锅炉的运行状态是至关重要的。
以上各项技术指标或多或少都与过剩空气量有关，这就要求锅炉厂家加强对技术人员的培训，针对各自的锅炉，提出适当的过剩空气系数，在初调锅炉时，不是单单凭借技术人员的感官经验，而是通过仪器对燃气锅炉进行调整，这种活动不仅仅是初调时进行，还应定期检查，使锅炉始终运行在良好的状态中。