王義廂安徽省特種設(shè)備檢測(cè)院

測(cè)量不確定度對(duì)CFB鍋爐熱效率反平衡法測(cè)試的影響

王義廂
安徽省特種設(shè)備檢測(cè)院

王義廂（1979-）男，山東臨沂人，工程師，長(zhǎng)期從事鍋爐檢驗(yàn)、節(jié)能等研究。

CFB鍋爐是20世紀(jì)八九十年代發(fā)展起來(lái)的一種環(huán)保新型鍋爐，該類(lèi)型鍋爐具有燃料適應(yīng)性廣泛、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、燃燒效率高、污染物排放少的優(yōu)點(diǎn)，在企業(yè)自備電站中得到了廣泛應(yīng)用。該類(lèi)型鍋爐在二三十年的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行中不斷總結(jié)與優(yōu)化，部分爐型仍存在可靠性差、運(yùn)行效率偏低等缺點(diǎn)，鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行得不到保證。提高鍋爐的熱效率，降低煤耗，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，是鍋爐設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行特別重視的環(huán)節(jié)。而評(píng)價(jià)電廠運(yùn)行狀態(tài)的重要手段是鍋爐熱效率測(cè)試，也是每個(gè)CFB鍋爐使用優(yōu)化燃燒、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)的主要判斷依據(jù) 。鍋爐的熱效率測(cè)試有正平衡法和反平衡法兩種，正平衡法直接測(cè)量確定效率的主要參數(shù)（輸入、輸出），但采用正平衡法來(lái)獲取鍋爐輸入熱量的數(shù)值誤差很大，并且鍋爐輸出熱量的有效利用數(shù)據(jù)也存在很多的誤差；而反平衡法雖然需要較多的測(cè)量，且某些損失實(shí)際上無(wú)法測(cè)量，其值必須估計(jì)，但反平衡測(cè)量根據(jù)各項(xiàng)損失所得的數(shù)據(jù)，可以?xún)?yōu)化運(yùn)行參數(shù)，對(duì)實(shí)際的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有指導(dǎo)意義。

為了更科學(xué)的對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行評(píng)判，美國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究院及中國(guó)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局都提出了測(cè)量不確定度的概念。不確定度的數(shù)值大小表達(dá)了測(cè)試水平和測(cè)試結(jié)果的質(zhì)量和應(yīng)用價(jià)值，也把它作為定量表達(dá)試驗(yàn)結(jié)果精確度的一種方法。表征鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的重要指標(biāo)采用鍋爐熱效率反平衡法，其各項(xiàng)數(shù)據(jù)測(cè)量的不確定度顯得尤為重要。

CFB鍋爐熱效率反平衡法

對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐（CFB）來(lái)說(shuō)，反平衡法計(jì)算鍋爐熱效率公式為：η=1-q2-q3-q4-q5-q6，式中η：為鍋爐熱效率；q2：為排煙熱損失；q3：為化學(xué)未完全燃燒熱損失；q4：為機(jī)械未完全燃燒熱損失；q5：為散熱損失；q6：為灰渣物理熱損失。對(duì)于大容量CFB鍋爐，鍋爐在正常工況運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合入爐煤提供足夠的風(fēng)量和適宜的煙氣氧含量，可燃性氣體在煙氣中所占份額已相當(dāng)少，采取措施降低該項(xiàng)熱損失對(duì)提高鍋爐熱效率已基本沒(méi)多大意義；制造完成并投入運(yùn)行的鍋爐結(jié)構(gòu)，本體的散熱面積和保溫條件基本成型，保溫措施良好的情況下，再采取別的措施去降低鍋爐散熱損失也幾乎不可能；CFB鍋爐的熱渣排放已基本采用冷渣器，已極大的回收了這部分熱量，本身灰渣物理熱損失所占比例相對(duì)很小。在反平衡法熱效率計(jì)算中，排煙熱損失最大，而循環(huán)流化床鍋爐燃料適應(yīng)性范圍廣，機(jī)械未完全燃燒熱損失也是一個(gè)值得重視的指標(biāo)，因而減少這兩項(xiàng)損失是提高鍋爐經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。

測(cè)量不確定度的影響

誤差分析

測(cè)量誤差有三類(lèi)，一是隨機(jī)誤差：由隨機(jī)出現(xiàn)的偶然因素而引起的誤差，數(shù)值大小和正負(fù)方向不定，并有抵償性，其分布符合正態(tài)分布定律；二是系統(tǒng)誤差：由于儀表自身存在缺陷、客觀因素的改變、測(cè)試者的習(xí)慣與偏向等因素引起的誤差。可分為已定系統(tǒng)和未定系統(tǒng)兩種誤差。疏失誤差：在測(cè)量過(guò)程中，由某些突然發(fā)生的不正常因素或測(cè)量中的疏忽而引起的明顯測(cè)量結(jié)果的誤差。對(duì)于已定系統(tǒng)誤差可根據(jù)產(chǎn)生的原因加以清除，未定系統(tǒng)誤差也可作為隨機(jī)誤差計(jì)算。對(duì)疏失誤差應(yīng)對(duì)其消除，但不能因?yàn)闇y(cè)量過(guò)程中工況變化引動(dòng)的測(cè)量值的變化也進(jìn)行消除。

熱損失的主要影響因素

機(jī)械未完全燃燒熱損失中，最重要的影響指標(biāo)是灰渣中含碳量，該項(xiàng)數(shù)據(jù)需要在實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)才能獲得，取樣過(guò)程、測(cè)量?jī)x器、儀器及儀表讀數(shù)等都是不確定度的主要來(lái)源。對(duì)于鍋爐排煙熱損失來(lái)說(shuō)，其不確定度的影響指標(biāo)也存在多個(gè)方面，主要有煤質(zhì)分析，灰、渣含碳量，排煙溫度、煙氣成分等多個(gè)參數(shù)的不確定度。

測(cè)量實(shí)例分析

根據(jù)某電廠130t/h循環(huán)流化床鍋爐熱效率試驗(yàn)中多次測(cè)量的數(shù)值，計(jì)算得到的測(cè)量參數(shù)的不確定度（如表1）。

表1 測(cè)量參數(shù)的不確定度

采用靈敏系數(shù)來(lái)判別不確定度的影響大小，在相關(guān)文獻(xiàn)中在合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算過(guò)程中采用數(shù)值擾動(dòng)法進(jìn)行估值。根據(jù)得到的靈敏系數(shù)與不確定度的乘積（如表2）。

表2 靈敏系數(shù)與不確定度的乘積

由上表可以看出，排煙溫度、爐渣含碳量、煙氣含氧量的數(shù)據(jù)較大，對(duì)排煙熱損失、機(jī)械不完全燃燒熱損失的不確定度影響比較大。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析鍋爐熱效率不確定度的分析方法，同時(shí)結(jié)合實(shí)際的測(cè)量總結(jié)，得出了排煙溫度、爐渣含碳量、煙氣含氧量的測(cè)量數(shù)值的準(zhǔn)確程度對(duì)熱損失的不確定度影響比較大。因此為提高鍋爐熱效率反平衡法測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度，應(yīng)采用如下方法最盡量減少測(cè)試過(guò)程中的不確定因素：首先，保證儀器、儀表及測(cè)量設(shè)備的精度；其次保證測(cè)試期間鍋爐運(yùn)行工況的穩(wěn)定，增加重復(fù)采樣的次數(shù)；然后專(zhuān)人負(fù)責(zé)采樣計(jì)數(shù)，中間不得隨意更換；最后偏差較大的數(shù)據(jù)應(yīng)重新測(cè)量。