实验3-小型燃气锅炉热工性能实验

小型燃气锅炉热工性能实验

一、实验目的

1、了解燃气锅炉的基本结构和特点；

2、学习对燃气锅炉各项指标的测试方法；

3、掌握压力、流量、温度等测量仪表的使用方法。

二、实验原理

小型壁挂式供暖燃气锅炉，近些年在我国刚刚兴起，随着我国住房结构的改变、住宅供暖的多元化和人们生活水平的不断提高。壁挂式供暖、热水两用燃气锅炉为热源的户式供暖系统，在实际的工程应用中显示了巨大的优越性。由于欧洲的地理纬度较高，冬季采暖为生活所必需，所以它的供暖设备较先进发达，所以燃气锅炉多以欧洲机型为主，在国内供暖市场上容量从8升到20升以上，功率从十几千瓦到几十千瓦都有。性能较好的是带板式换热器的燃气锅炉。其特点是用板式换热器进行二次热交换。采暖时回水经集热器加热后送至采暖系统（走大循环）。而当需要洗浴时，通过换向阀让供暖水走小循环流经板式换热器，利用板式换热器将热量传给洗浴用水。其气路系统、燃烧系统、集热器等跟普通燃气热水器一样。

实验台的检测项目依照国标GB/T10820-2002《生活锅炉热效率及热工试验方法》执行，试验装置和仪器依照国标CJ/T3075.2-1998《燃气燃烧器具实验室--——试验装置和仪器》执行，试验方法依照GB16411-1996《家用燃气用具的通用试验方法》执行。

在实验室对燃气锅炉测试时，为了减少因实验室温度、压力、湿度对测试精度的影响，实验室应具备以下条件：

（一）温度的影响：测量仪表是在一定的环境温度下进行标定的，当环境温度变化时，必然引起测温的误差。此外，周围空气温度的高低直接影响到火焰温度和燃烧器具的热效率，实验表明：室温每变化1℃，燃烧器具的热效率差值约为0.2%。所以，燃烧器具的测试实验室环境温度应为25-40℃，并在同一次测试过程中周围环境温度的波动不得大于±3℃。

（二）湿度的影响：空气湿度的大小影响燃气在热量计中燃烧时进、出气体的湿平衡，过高或过低的空气湿度都将引起燃气热值测量的误差。另一方面，实验室中空气湿度变化过大也会影响设备的热效率。因此在测试时，室内空气中湿度应控制在65±20%范围内。

（三）压力的影响因为气体是可压缩流体，其密度随压力不同而异。同一台燃气设备在不同大气压力的地区用同一种燃气进行热负荷的测试，其实测负荷会有较大的差异。所以，应将工作状况的湿燃气体积折算为标准状况下的干燃气体积，按下式进行修正。

（四）室内CO、CO2的影响：室内应有良好的通风换气，空气中的一氧化碳含量应小于0.002%；二氧化碳含量应小于0.2%。室内气流速度不得大于0.5m/s。

（五）试验用气器前压力：所谓器前压力是指燃烧设备入口处燃气的静压力。工程上，设计燃烧设备时选用的器前燃气压力称为额定器前压力。为使燃烧设备标准化，《城镇燃气设计规范》中规定了额定压力。见下表：

由于燃气管网中压力的变化，实际燃烧设备的器前压力允许在0.5～1.5倍额定压力之间波动。使用瓶装液化石油气的燃烧设备前装有调压器，实际压力值允许在额定压力的±15%范围内波动。

三、实验装置结构

本实验台由小型壁挂式燃气锅炉、燃气压力和流量计量仪表、冷水流量和压力计量仪表、温度传感器和温度测量仪表等组成，实验台的使用气根据燃气锅炉的用气要求为为液化石油气。

液化气通过减压阀后分别经过压力和流量仪表的计量以及燃气进口的温度测量，并可在前面板相应位置接通由用户自行准备的气体热值仪或热量计对燃气进行使用燃气低位发热量的测定，然后进入燃气锅炉；冷水则直接连接自来水管道，并经过压力和流量仪表的计量后进入燃气锅炉，并有温度传感器对热水出口温度和冷水进口温度进行测量，冷水进入锅炉后锅炉可自行点火加热，加热后到一定温度的热水既可以直接排入下水，又可以进行管道连接后作为供暖水和洗浴水使用。

四、试验项目内容

（一）燃料消耗量的测定：用气体流量计在燃气入口处检测进入锅炉的燃气消耗量。

（二）水流量的测定：用浮子流量计在冷水入口处检测水流量。

（三）压力的测定：测定锅炉入口处的气体燃料压力、进水压力。

（四）温度的测定：测定环境干湿温度、锅炉的出水温度、进水温度、气体燃料温度。

（五）一氧化碳含量的测定：参照国家对燃烧产物的排放标准，测定燃烧设备的燃烧产物中有害物质CO 、CO 2、及SO 2等的浓度。稳定燃烧一段时间后进行烟气采样。1、采样：经采样器采集的烟气进行冷却、干燥；2、测定（分析仪器由用户自行配置）：将烟气分析仪与采样口用软管连接，并开启采样泵电源进行采样。有条件时可采用气相色谱仪或自动烟气分析装置。如果采用奥式气体分析仪时，应采用比色管或比长管配合测量微量的CO 含量。

（六）燃气低位发热量的测定：由设备设置的工作燃气接口接出（用户自备燃气热值仪或热量计）进行测定。

（七）锅炉供热量的计算：调整器前燃气压力达到额定压力值，将燃气阀门开到最大位置，点着燃烧器，待燃烧稳定后测量燃气的消耗量。连续测定两次，测定值之差在±2%以内者为有效值，取它们的算术平均值作为实际状态下的燃气消耗量。同时需记下气体流量计上燃气温度和燃气压力，并用水流式燃气热值仪（用户自备）测定燃气的低热值，计算出燃气锅炉的供热量：

()cs js Q G h h =-

式中：Q ——锅炉供热量(/)KJ h ；

G ——锅炉出水量或进水量(/)Kg h ；

cs h ——锅炉出水焓(/)Kj Kg

js h ——锅炉进水焓(/)Kj Kg （进出水焓值通过查表得出，也可以用水温度值的4.2倍大

致代替）。

（八）热效率的计算：热效率是燃烧设备的有效利用热量占供给热量的百分比，它反映了燃烧与传热的综合效果。测定在燃气额定压力下，稳定运行15min 后测定热负荷和热水流出量，按下式计算出热效率：

100%()q D q

Q B f Q η=⨯ 式中：η——燃气锅炉热效率（%）；

Q ——锅炉供热量(/)KJ h ；

q B ——气体燃料消耗量3(/)m h ；

()D q Q ——气体燃料低位发热量3(/)KJ m ；

f ——折算系数（将工作状态的湿燃气体积折算为标准状态下的干体积）

； 23273101.310276ab B H H f t

+-=

⨯⨯+ 式中：B ——工作时的大气压力()a P ；

2H ——燃气压力()a P ；

t ——燃气温度（℃）

； ab H ——根据温度值查压力为101.3×103 a P 时的气体饱和水蒸气分压力mmHg （将查得

的压力值换算为法定单位的值后计算）。

热效率至少应在相同条件下进行两次实验，连续两次热效率之差小于两次测试平均值的5%时，将平均值作为实测热效率值。

五、实验设备操作

（一）将设备放置在平坦处，周围不得有易燃物，空气流通良好，并将附带的排烟筒与设备连接好后，伸出至室外。

（二）电源插头与电源插座连接良好。

(三)将燃气进口与液化石油气管道或液化石油气钢瓶相连（注：本设备已经连接有液化气减压

阀）。自来水进口与自来水管道相连。热水出口用联结至下水道或采暖设备。

（四）有条件的实验室，可分别在燃气出口处连接燃气热值仪或燃气热量计；在废气出口处连

接气体采样分析仪对燃烧后的气体进行采样分析。以上设备有用户自备。

（五）开通冷水阀，并保证水压最低能够达到1Mpa 左右（否则将不能自动点火），确认在热水

出口处流出冷水。

（六）在确认没有液化气泄漏的情况下，将燃气锅炉上的“冬”、“夏”转换旋钮根据季节转换，调节冷水水阀，并控制水压在1Mpa 左右；接通并调节燃气阀使燃气压力控制在2.8Kpa 以下，此时锅炉将自行点火，通过观火窗可以观察到燃烧情况，热水出口将即时流出热水。

（七）调节燃气锅炉上的火力调节旋钮和水温调剂旋钮，使出水温度稳定。稳定五分钟后，开

始记录测量数据并计算。调节的冷水流量作为不同的工况进行实验。

六、实验台使用注意事项

（一）本设备使用的是液化石油气燃气热水锅炉，不得使用其它气体！强行使用其它燃气会发生