掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率测算方法

摘要

本发明公开一种掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率测算方法，主要为了提供一种适合于燃料含氮量不可忽略的掺烧高炉煤气的煤粉锅炉热效率的测算方法。本发明首先获取各项输入参数，然后对实际入炉燃煤量和混合燃料的特性数据进行联合求解，再进行混合燃料的燃烧计算，接着进行各项热损失计算，最后得到锅炉热效率。本发明构建了燃煤和高炉煤气混合燃烧条件下的锅炉热效率测算方法，适合于高炉煤气含氮量较高的特点，避免了传统计算方法中忽略燃料含氮量带来的计算误差，所以本发明求出的锅炉热效率准确率较高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率测算方法。

背景技术

钢铁企业在冶炼的过程中产生大量的高炉煤气，由于高炉煤气具有热值低、含氮量高及燃烧稳定性差的特点，目前许多钢铁厂对高炉煤气的利用都不充分，大量的高炉煤气都被放散，造成能源的浪费，所以如何充分利用钢铁生产工艺中副产的高炉煤气资源，成为相关技术人员普遍关心的问题。

近年来，掺烧高炉煤气的煤粉锅炉在一些钢铁厂取得了成功应用并逐步推广，通过将高炉煤气引入煤粉锅炉，解决了高炉煤气单独燃烧较为困难的问题，有效地降低了高炉煤气的放散率。并且从钢铁厂的角度来看，采用煤粉与高炉煤气混烧的方式能较好地利用高炉煤气，有助于实现高炉煤气管网的平衡。此外，煤粉锅炉掺烧高炉煤气后，SO₂、NO_x和粉尘颗粒物的排放量与传统的煤粉锅炉相比均有较大幅度的降低。因此，煤粉锅炉掺烧高炉煤气的方式具有广阔的的应用前景，尤其是在当前资源日益紧张和环保要求越来越高的形势下，更能凸显其经济效益和社会效益。

锅炉的热效率是机组性能考核的关键指标，目前，对于工业用锅炉的热效率测算主要依据GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》或者GB/T10184-1988《电站锅炉性能试验规程》进行。然而，规程GB/T10180-2003并未提及煤粉和高炉煤气混烧锅炉的效率计算方法，而规程GB/T10184-1988中虽然给出了燃煤混烧气体混合燃料的计算方法，该方法可用于大多数气体混合燃料与煤粉的混烧，但是对于混烧高炉煤气的情况却不适用，这是因为传统的燃煤计算方法基于混合燃料含氮量较低的简化条件，而高炉煤气的含氮量很高，一般高达50％～60％，即使高炉煤气的掺烧比例不高，折算后的收到基含氮量仍然不可忽略，若套用传统方法必然带来较大误差，导致结果的失真。此外，要准确计算掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率，必须已知入炉燃煤量和入炉高炉煤气流量的配比。对于高炉煤气流量，目前其计量技术已经较为成熟，但是对于入炉燃煤量，尤其是对于配置中储式制粉系统的锅炉，很难准确获取对应工况下的入炉燃煤量，而目前大多数掺烧高炉煤气的煤粉锅炉配置的都是中储式制粉系统，这就给锅炉热效率的测算带来很大困难。

因此，构建一个适用于掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率测算方法，成为目前亟待解决的一个难题，具有重要的实用意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种燃料含氮量不可忽略的掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率测算方法。

为达到上述目的，本发明掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率测算方法包括:

获取各项输入参数，所述各项输入参数包括燃煤的特性数据、高炉煤气的特性数据、灰渣参数、干烟气参数、大气参数以及流量参数；

利用所述各项输入参数对实际入炉燃煤量和混合燃料的特性数据进行联合求解，所述混合燃料的特性数据至少包括混合燃料收到基硫元素质量含量百分率、混合燃料收到基氮元素质量含量百分率；

利用所述各项输入参数和求解出来的混合燃料的特性数据进行混合燃料的燃烧计算，所述燃烧计算至少包括计算每千克混合燃料燃烧产生的实际干烟气量和计算排烟处过量空气系数，

所述每千克混合燃料燃烧产生的实际干烟气量的计算公式为V_gy为所述每千克混合燃料燃烧产生的实际干烟气量，为混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率，S_ar为所述混合燃料收到基硫元素质量含量百分率，φ′(RO₂)为干烟气中三原子气体的容积含量百分率的实测值，φ′(CO)为干烟气中CO的容积含量百分率的实测值；

所述排烟处过量空气系数的计算公式为

α_py为所述排烟处过量空气系数，φ′(O₂)为干烟气中O₂的容积含量百分率的实测值，φ′(N₂)为干烟气中N₂的容积含量百分率的实测值，N_ar为所述混合燃料收到基氮元素质量含量百分率；

根据燃烧计算的结果进行热损失的计算；

根据所述热损失求解锅炉热效率。

进一步地，所述利用所述各项输入参数对实际入炉燃煤量和混合燃料的特性数据进行联合求解的过程包括：

步骤a，预定一入炉燃煤量B_c；

步骤b，计算所述预定入炉燃煤量B_c条件下混合燃料的特性数据，所述混合燃料的特性数据还包括混合燃料收到基低位发热量、混合燃料收到基灰分质量含量百分率、混合燃料收到基水分质量含量百分率、混合燃料收到基碳元素质量含量百分率、混合燃料收到基氢元素质量含量百分率、混合燃料收到基氧元素质量含量百分率；

步骤c，计算所述预定入炉燃煤量B_c条件下的混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率；

步骤d，计算所述预定入炉燃煤量B_c条件下的混合燃料特性系数；

步骤e，计算出所述预定入炉燃煤量B_c条件下干烟气中三原子气体的容积含量百分率φ′_js(RO₂)；

步骤f，将计算出的所述干烟气中三原子气体的容积含量百分率φ′_js(RO₂)与所述干烟气中三原子气体的容积含量百分率的实测值φ′(RO₂)进行比较，若二者的差值超过预定误差范围，则将作为新的预定入炉燃煤量B_c，重新执行步骤b～步骤f，直至计算出φ′_js(RO₂)和φ′(RO₂)的差值在预定误差范围内，再将最终预定入炉燃煤量B_c作为实际入炉燃煤量B_c；

步骤g，输出最终的混合燃料的特性数据、混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率和混合燃料特性系数。

进一步地，所述混合燃料的特性数据的计算通式为

y_i＝b_coalx_coal,i+b_gasx_gas,i，

其中，$>b_{\mathrm{coal}}=\frac{B_c}{B_c+B_g/{\rho }_{\mathrm{gas}}},b_{\mathrm{gas}}=\frac{B_g/{\rho }_{\mathrm{gas}}}{B_c+B_g/{\rho }_{\mathrm{gas}}},$>y_i为所述混合燃料的特性数据，x_coal,i、x_gas,i分别为与混合燃料的特性数据对应的燃煤的特性数据和高炉煤气的特性数据，b_coal、b_gas分别为燃煤消耗量和高炉煤气消耗量占混合燃料消耗量的份额，B_g为标准状态下的入炉高炉煤气流量，ρ_gas为标准状态下高炉煤气的密度。

进一步地，所述混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率的计算公式为

$>C_{\mathrm{ar}}^r=C_{\mathrm{ar}}-\frac{A_{\mathrm{ar}}}{100}[\frac{r_{\mathrm{lz}}{C}_{\mathrm{lz}}^C}{100-C_{\mathrm{lz}}^C}+\frac{r_{\mathrm{fh}}{C}_{\mathrm{fh}}^C}{100-C_{\mathrm{fh}}^C}],$>

其中，为所述混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率，C_ar、A_ar分别为所述混合燃料收到基碳元素质量含量百分率和所述混合燃料收到基灰分质量含量百分率，r_lz、r_fh分别为炉渣、飞灰中灰量占燃煤总灰量的份额，为炉渣含碳量，为飞灰含碳量。

进一步地，所述混合燃料特性系数的计算公式为

$>\beta =2.35\frac{H_{\mathrm{ar}}-{0.126O}_{\mathrm{ar}}+{0.038N}_{\mathrm{ar}}}{C_{\mathrm{ar}}^r+{0.375S}_{\mathrm{ar}}},$>

其中，β为所述混合燃料特性系数，H_ar、O_ar、N_ar和S_ar分别为所述混合燃料收到基氢元素质量含量百分率、所述混合燃料收到基氧元素质量含量百分率、所述混合燃料收到基氮元素质量含量百分率和所述混合燃料收到基硫元素质量含量百分率。

进一步地，所述干烟气中三原子气体的容积含量百分率φ′_js(RO₂)的计算公式为

$>{\phi }_{\mathrm{js}}^{\prime }\left({\mathrm{RO}}_2\right)=\frac{21-{\phi }^{\prime }\left(O_2\right)-(0.605+\beta ){\phi }^{\prime }\left(\mathrm{CO}\right)}{1+\beta }.$>

进一步地，所述混合燃料的燃烧计算还包括：

计算每千克混合燃料燃烧所需的理论空气量所述每千克混合燃料燃烧所需的理论空气量的计算公式为

$>V_{\mathrm{gk}}^0=0.0889(C_{\mathrm{ar}}^r+{0.375S}_{\mathrm{ar}})+{0.265H}_{\mathrm{ar}}-{0.0333O}_{\mathrm{ar}};$>

计算每千克混合燃料燃烧产生的水蒸气量所述每千克混合燃料燃烧产生的水蒸气量的计算公式为

$>V_{H_{2}O}=1.24[\frac{{9H}_{\mathrm{ar}}+M_{\mathrm{ar}}}{100}+{1.293\alpha }_{\mathrm{py}}{V}_{\mathrm{gk}}^0{d}_k],$>

其中，M_ar为所述混合燃料收到基水分质量含量百分率，d_k为空气的绝对湿度，d_k的计算公式为p_s为环境温度下的水蒸气饱和压力，p_a为当地大气压力，φ为大气相对湿度。

进一步地，所述热损失包括排烟热损失q₂、化学不完全燃烧热损失q₃、机械不完全燃烧热损失q₄、散热损失q₅和灰渣物理热损失q₆；

所述排烟热损失q₂的计算公式为$>q_2=\frac{V_{\mathrm{gy}}{c}_{p,\mathrm{gy}}+V_{H_{2}O}{c}_{p,H_{2}O}}{Q_{\mathrm{ar},\mathrm{net}}}({\theta }_{\mathrm{py}}-t_0)\times 100,$>

其中，t₀为环境温度，θ_py为排烟温度，为水蒸气在t₀至θ_py温度间的平均比定压热容，c_p,gy为排烟处干烟气在t₀至θ_py温度间的平均比定压热容，Q_ar,net为所述混合燃料收到基低位发热量；

所述化学不完全燃烧热损失q₃的计算公式为

$>q_3=12363\frac{V_{\mathrm{gy}}{\phi }^{\prime }\left(\mathrm{CO}\right)}{Q_{\mathrm{ar},\mathrm{net}}};$>

所述机械不完全燃烧热损失q₄的计算公式为

$>q_4=\frac{{3337.27A}_{\mathrm{ar}}}{Q_{\mathrm{ar},\mathrm{net}}}[\frac{r_{\mathrm{lz}}{C}_{\mathrm{lz}}^C}{100-C_{\mathrm{lz}}^C}+\frac{r_{\mathrm{fh}}{C}_{\mathrm{fh}}^C}{100-C_{\mathrm{fh}}^C}];$>

所述散热损失q₅的计算公式为D_e为掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的额定蒸发量，D为掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的实际蒸发量，q_5e为掺烧高炉煤气的煤粉锅炉在额定负荷下的散热损失；

所述灰渣物理热损失q₆的计算公式为

$>q_6=\frac{A_{\mathrm{ar}}}{Q_{\mathrm{ar},\mathrm{net}}}[\frac{r_{\mathrm{lz}}(t_{\mathrm{lz}}-t_0)c_{\mathrm{lz}}}{100-C_{\mathrm{lz}}^C}+\frac{r_{\mathrm{fh}}({\theta }_{\mathrm{py}}-t_0)c_{\mathrm{fh}}}{100-C_{\mathrm{fh}}^C}],$>其中c_lz为炉渣的比热容，c_fh为飞灰的比热容，t_lz为由炉膛排出的炉渣温度。

进一步地，所述热效率的计算公式为η_b＝100-(q₂+q₃+q₄+q₅+q₆)，其中η_b为所述热效率。

本发明掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率测算方法，通过将预定入炉燃煤量条件下求出的干烟气成分数据和对烟气取样分析得到的干烟气成分数据进行比较，若两者比较的差值在预定误差范围外，则对入炉燃煤量进行调整并重新计算，直至两者的差值在预定误差范围内，从而确定实际入炉燃煤量，克服了现有技术中配置中储式制粉系统的锅炉无法精确计量入炉燃煤量的困难，从而使得掺烧高炉煤气的煤粉锅炉热效率测算得以顺利进行。

本发明构建了燃煤和高炉煤气混合燃烧条件下的锅炉热效率测算方法，适合于混合燃料含氮量较高的特点，避免了传统计算方法中忽略混合燃料含氮量带来的计算误差，所以本发明求出的锅炉热效率准确率较高。

本发明测算出的锅炉的各项热损失，可以反映锅炉的运行状况，可用于分析影响锅炉热效率的不利因素，为锅炉的改造和优化提供指导，从而达到节能降耗的目的。

附图说明

图1是本发明的流程示意图；

图2是本发明联合求解实际入炉燃煤量和混合燃料的特性数据的流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

本发明中的当地大气压力是指煤粉锅炉所在地点的大气压力。

本发明掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率测算方法，包括以下步骤：

步骤1，进行各项输入参数的采集与测定，所述各项输入参数包括燃煤的特性数据、高炉煤气的特性数据、灰渣参数、干烟气参数、大气参数和流量参数：

对原煤和煤粉进行取样并分析：分别在给煤机和取粉管上进行原煤取样和煤粉取样，对原煤样品和煤粉样品进行化验分析和计算处理，得到燃煤的特性数据。燃煤的特性数据包括燃煤收到基低位发热量、工业分析数据和元素分析数据，其中工业分析数据包括燃煤收到基灰分和燃煤收到基水分，元素分析数据包括燃煤收到基碳元素质量含量百分率、燃煤收到基氢元素质量含量百分率、燃煤收到基氧元素质量含量百分率、燃煤收到基氮元素质量含量百分率和燃煤收到基硫元素质量含量百分率；

对高炉煤气进行取样和分析：在锅炉前高炉煤气管道上对高炉煤气进行取样，然后对高炉煤气样品进行化验分析和计算处理，得到高炉煤气的特性数据。高炉煤气的特性数据包括高炉煤气低位发热量和高炉煤气成分数据，其中高炉煤气成分数据包括高炉煤气中的CO的容积含量百分率φ(CO)、H₂的容积含量百分率φ(H₂)、CO₂的容积含量百分率φ(CO₂)、N₂的容积含量百分率φ(N₂)、O₂的容积含量百分率φ(O₂)、各类碳氢化合物C_mH_n的容积含量百分率φ(C_mH_n)和水分的容积含量百分率φ(H₂O)；

对飞灰、炉渣进行取样和分析：在空气预热器出口烟道内进行飞灰取样，对飞灰样品进行飞灰可燃物含量分析，得到飞灰含碳量在除渣机出口处进行炉渣取样，对炉渣样品进行炉渣可燃物含量分析，得到炉渣含碳量

对烟气进行取样和分析：在空气预热器出口烟道内按等截面网格法的原则，对烟气取样，并对烟气样品进行分析得到干烟气参数。干烟气参数包括干烟气中O₂的容积含量百分率的实测值φ′(O₂)、CO的容积含量百分率的实测值φ′(CO)、N₂的容积含量百分率的实测值φ′(N₂)和三原子气体RO₂的容积含量百分率的实测值φ′(RO₂)；

对大气参数进行测量：大气参数包括当地大气压力p_a、大气相对湿度φ和环境温度t₀，采用大气压力计测得当地大气压力p_a，采用湿度计测得大气相对湿度p_a、采用温度计测得环境温度t₀；

对流量参数进行测量：流量参数包括入炉高炉煤气流量和锅炉蒸发量，在锅炉前高炉煤气总管上安装流量计，通过流量计测量得到入炉高炉煤气流量，通过测量给水流量和减温水流量，将给水流量和减温水流量求和计算得到锅炉蒸发量。

步骤2，利用所述各项输入参数对实际入炉燃煤量和混合燃料的特性数据进行联合求解：

步骤a，预定一个初始的入炉燃煤量B_c。

步骤b，计算预定入炉燃煤量B_c条件下的混合燃料的特性数据。

所述混合燃料的特性数据包括混合燃料收到基低位发热量Q_ar,net、混合燃料收到基灰分质量含量百分率A_ar、混合燃料收到基水分质量含量百分率M_ar、混合燃料收到基碳元素质量含量百分率C_ar、混合燃料收到基氢元素质量含量百分率H_ar、混合燃料收到基氧元素质量含量百分率O_ar、混合燃料收到基氮元素质量含量百分率N_ar、混合燃料收到基硫元素质量含量百分率S_ar。

混合燃料的特性数据的计算通式为：y_i＝b_coalx_coal,i+b_gasx_gas,i，

其中，y_i为上述混合燃料的特性数据中的某一项特性数据，x_coal,i、x_gas,i分别为与y_i相对应的燃煤的特性数据和高炉煤气的特性数据，其中高炉煤气的特性数据x_gas,i为经过换算后的特性数据，b_coal、b_gas分别为燃煤消耗量和高炉煤气消耗量占混合燃料消耗量的份额。

b_coal、b_gas的计算公式为

$>b_{\mathrm{coal}}=\frac{B_c}{B_c+B_g/{\rho }_{\mathrm{gas}}}$>和

$>b_{\mathrm{gas}}=\frac{b_g/{\rho }_{\mathrm{gas}}}{B_c+B_g/{\rho }_{\mathrm{gas}}}$>

其中，B_c的单位为kg/h；B_g为标准状态下的入炉高炉煤气流量，单位为m³/h；ρ_gas为标准状态下高炉煤气的密度，单位为kg/m³。

ρ_gas的计算方法为

ρ_gas＝0.0125φ(CO)+0.0009φ(H₂)+∑(0.0054m+0.00045n)φ(C_mH_n)+0.0196φ(CO₂)+0.0125φ(N₂)+0.0143φ(O₂)+0.008φ(H₂O)

式中，φ(CO)、φ(H₂)、φ(CO₂)、φ(N₂)、φ(O₂)、φ(C_mH_n)、φ(H₂O)分别为步骤1中对高炉煤气进行采样和分析后得到的高炉煤气中CO、H₂、CO₂、N₂、O₂、C_mH_n、H₂O的容积含量百分率，单位为％。

由于高炉煤气的特性数据和燃煤的特性数据在表达方式上有差异，需要预先对高炉煤气的特性数据进行换算，才能与燃煤对应的特性数据进行合成。

以元素分析成分为例，高炉煤气的特性数据中的容积含量百分率需要预先换算为高炉煤气收到基质量含量百分率，才能与燃煤收到基元素成分合成，同样高炉煤气收到基水分也是如此。以下为碳元素、氢元素、氧元素、氮元素和水分的换算公式：

$>{\left(C_{\mathrm{ar}}\right)}_{\mathrm{gas}}=\frac{0.54}{{\rho }_{\mathrm{gas}}}[\phi \left(\mathrm{CO}\right)+\phi \left({\mathrm{CO}}_2\right)+\mathrm{\Sigma m\phi }\left(C_m{H}_n\right)]$>

$>{\left(H_{\mathrm{ar}}\right)}_{\mathrm{gas}}=\frac{0.045}{{\rho }_{\mathrm{gas}}}[2\phi \left(H_2\right)+\mathrm{\Sigma n\phi }\left(C_m{H}_n\right)]$>

$>{\left(O_{\mathrm{ar}}\right)}_{\mathrm{gas}}=\frac{0.715}{{\rho }_{\mathrm{gas}}}[\phi \left(\mathrm{CO}\right)+2\phi \left({\mathrm{CO}}_2\right)+2\phi \left(O_2\right)]$>

$>{\left(N_{\mathrm{ar}}\right)}_{\mathrm{gas}}=\frac{1.25}{{\rho }_{\mathrm{gas}}}\phi \left(N_2\right)$>

$>{\left(W_{\mathrm{ar}}\right)}_{\mathrm{gas}}=\frac{0.8}{{\rho }_{\mathrm{gas}}}\phi \left(H_{2}O\right)$>

式中，(C_ar)_gas、(H_ar)_gas、(O_ar)_gas、(N_ar)_gas、(W_ar)_gas分别为换算后的高炉煤气收到基碳元素质量含量百分率、高炉煤气收到基氢元素质量含量百分率、高炉煤气收到基氧元素质量含量百分率、高炉煤气收到基氮元素质量含量百分率、高炉煤气收到基水分的质量含量百分率，单位为％。

需要说明的是，由于高炉煤气含硫量非常少，几乎可以忽略，因此换算后的硫元素含量(S_ar)_gas可按零处理；同样，高炉煤气的含尘浓度较低，尤其是对于目前最为常用的煤气干法除尘系统，出口煤气含尘量只有2～5mg/m³，因此换算后的灰分含量(A_ar)_gas也可按零处理。

步骤c，计算预定入炉燃煤量B_c条件下混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率计算公式为：$>C_{\mathrm{ar}}^r=C_{\mathrm{ar}}-\frac{A_{\mathrm{ar}}}{100}[\frac{r_{\mathrm{lz}}{C}_{\mathrm{lz}}^C}{100-C_{\mathrm{lz}}^C}+\frac{r_{\mathrm{fh}}{C}_{\mathrm{fh}}^C}{100-C_{\mathrm{fh}}^C}],$>其中为混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率，单位为％；r_lz、r_fh分别为炉渣、飞灰中灰量占燃煤总灰量的份额，单位为％，一般采用人为设定，分别取为85％和15％；分别为炉渣含碳量、飞灰含碳量，单位为％。

步骤d，计算预定入炉燃煤量B_c条件下的混合燃料特性系数β。

计算公式为：$>\beta =2.35\frac{H_{\mathrm{ar}}-{0.126O}_{\mathrm{ar}}+{0.038N}_{\mathrm{ar}}}{C_{\mathrm{ar}}^r+{0.375S}_{\mathrm{ar}}},$>

其中β为混合燃料特性系数。

步骤e，计算出预定入炉燃煤量B_c条件下干烟气中三原子气体的容积含量百分率φ′_js(RO₂)。

计算公式为：$>{\phi }_{\mathrm{js}}^{\prime }\left({\mathrm{RO}}_2\right)=\frac{21-{\phi }^{\prime }\left(O_2\right)-(0.605+\beta ){\phi }^{\prime }\left(\mathrm{CO}\right)}{1+\beta }.$>

步骤f，将计算出的所述预定入炉燃煤量B_c条件下干烟气中三原子气体的容积含量百分率φ′_js(RO₂)与步骤1中对烟气取样和分析后得到的干烟气中三原子气体RO₂的容积含量百分率的实测值φ′(RO₂)进行比较，若二者的差值超过预定误差范围，则将作为新的预定入炉燃煤量B_c，重新执行步骤b至步骤f，直至求出φ′_js(RO₂)和φ′(RO₂)的差值在预定误差范围内，将最终预定入炉燃煤量B_c作为实际入炉燃煤量。

步骤g，将在最终预定入炉燃煤量B_c条件下求出的混合燃料的特性数据、混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率和混合燃料特性系数β分别作为最终的混合燃料的特性数据、混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率和混合燃料特性系数β，即输出最终的混合燃料的特性数据、混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率和混合燃料特性系数。

步骤3，进行混合燃料的燃烧计算，具体步骤包括：

步骤3.1，计算每千克混合燃料燃烧所需的理论空气量计算公式为

$>V_{\mathrm{gk}}^0=0.0889(C_{\mathrm{ar}}^r+{0.375S}_{\mathrm{ar}})+{0.265H}_{\mathrm{ar}}-{0.0333O}_{\mathrm{ar}},$>

其中，为每千克混合燃料燃烧所需的理论空气量，单位为m³/kg。

步骤3.2，计算每千克混合燃料燃烧产生的实际干烟气量V_gy，

计算公式为$>V_{\mathrm{gy}}=\frac{{1.966C}_{\mathrm{ar}}^r+{0.7S}_{\mathrm{ar}}}{{\phi }^{\prime }\left({\mathrm{RO}}_2\right)+{\phi }^{\prime }\left(\mathrm{CO}\right)}.$>

步骤3.3，计算排烟处过量空气系数α_py，

计算公式为

$>{\alpha }_{\mathrm{py}}=\frac{21}{21-79\frac{{\phi }^{\prime }\left(O_2\right)-{1.5\phi }^{\prime }\left(\mathrm{CO}\right)}{{\phi }^{\prime }\left(N_2\right)-\frac{{0.8N}_{\mathrm{ar}}}{V_{\mathrm{gy}}}}}$>

其中，α_py为排烟处过量空气系数。

步骤3.4，计算每千克混合燃料燃烧产生的水蒸气量

计算公式为

$>V_{H_{2}O}=1.24[\frac{{9H}_{\mathrm{ar}}+M_{\mathrm{ar}}}{100}+{1.293\alpha }_{\mathrm{py}}{V}_{\mathrm{gk}}^0{d}_k]$>

其中，为所述每千克混合燃料燃烧产生的水蒸气量，单位为m³/kg，d_k为空气的绝对湿度，单位为kg/kg(干空气)，d_k按下式计算：

$>d_k=0.622\frac{{\mathrm{\phi p}}_s}{100p_a-{\mathrm{\phi p}}_s}$>

其中，p_a单位为Pa；p_s为环境温度下的水蒸气饱和压力，单位为Pa，可根据环境温度查水蒸气表得到；φ为大气相对湿度，单位为％。

步骤4，计算燃烧过程中的各项热损失，具体步骤如下：

步骤4.1，计算排烟热损失q₂。

计算公式为

$>q_2=\frac{V_{\mathrm{gy}}{c}_{p,\mathrm{gy}}+V_{H_{2}O}{c}_{p,H_{2}O}}{Q_{\mathrm{ar},\mathrm{net}}}({\theta }_{\mathrm{py}}-t_0)\times 100$>

其中，q₂为排烟热损失，Q_ar,net的单位为kJ/kg；θ_py为排烟温度，单位为℃；t₀的单位为℃；为水蒸气在t₀至θ_py温度间的平均比定压热容，单位为kJ/(m³·K)，可查表得到；c_p,gy为排烟处干烟气在t₀至θ_py温度间的平均比定压热容，单位为kJ/(m³·K)。

c_p,gy根据各干烟气成分按加权平均计算求得：

$>c_{p,\mathrm{gy}}=c_{{p,O}_2}\frac{{\phi }^{\prime }\left(O_2\right)}{100}+c_{{p,\mathrm{CO}}_2}\frac{{\phi }^{\prime }\left({\mathrm{RO}}_2\right)}{100}+c_{p,\mathrm{CO}}\frac{{\phi }^{\prime }\left(\mathrm{CO}\right)}{100}+c_{{p,N}_2}\frac{{\phi }^{\prime }}{100}$>

其中分别为O₂、CO₂、CO、N₂在t₀至θ_py温度间的平均比定压热容，，单位为kJ/(m³·K)，可查表得到。

步骤4.2，计算化学不完全燃烧热损失q₃，

计算公式为

$>q_3=12363\frac{V_{\mathrm{gy}}{\phi }^{\prime }\left(\mathrm{CO}\right)}{Q_{\mathrm{ar},\mathrm{net}}}$>

其中，q₃为化学不完全燃烧热损失，单位为％。

步骤4.3，计算机械不完全燃烧热损失q₄，

计算公式为

$>q_4=\frac{{3337.27A}_{\mathrm{ar}}}{Q_{\mathrm{ar},\mathrm{net}}}[\frac{r_{\mathrm{lz}}{C}_{\mathrm{lz}}^C}{100-C_{\mathrm{lz}}^C}+\frac{r_{\mathrm{fh}}{C}_{\mathrm{fh}}^C}{100-C_{\mathrm{fh}}^C}]$>

其中，q₄为机械不完全燃烧热损失，单位为％。

步骤4.4，计算散热损失q₅，

计算公式为

$>q_5=\frac{D_e}{D}{q}_{5e}$>

其中，q₅为散热损失，单位为％；D_e为掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的额定蒸发量，单位为t/h；D为掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的实际蒸发量，单位为t/h；q_5e为掺烧高炉煤气的煤粉锅炉在额定负荷下的散热损失，单位为％。

q_5e的计算公式为q_5e＝5.82×(D_e)^-0.38。

步骤4.5，计算灰渣物理热损失q₆。

计算公式为

$>q_6=\frac{A_{\mathrm{ar}}}{Q_{\mathrm{ar},\mathrm{net}}}[\frac{r_{\mathrm{lz}}(t_{\mathrm{lz}}-t_0)c_{\mathrm{lz}}}{100-C_{\mathrm{lz}}^C}+\frac{r_{\mathrm{fh}}({\theta }_{\mathrm{py}}-t_0)c_{\mathrm{fh}}}{100-C_{\mathrm{fh}}^C}],$>

其中，q₆为灰渣物理热损失，单位为％；

c_lz为炉渣的比热容，单位为kJ/(kg·K)；

c_fh为飞灰的比热容，单位为kJ/(kg·K)；

t_lz为由炉膛排出的炉渣的温度，固态排渣煤粉炉t_lz取值为800℃，液态排渣煤粉炉t_lz取值为煤灰的熔化温度加100℃；

步骤5，计算锅炉热效率η_b：

η_b＝100-(q₂+q₃+q₄+q₅+q₆)

其中，η_b为锅炉热效率，单位为％。

本发明掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率测算方法，通过将预定入炉燃煤量条件下求出的干烟气成分数据和对烟气取样分析得到的干烟气成分数据进行比较，若两者比较的差值在预定误差范围外，则对入炉燃煤量进行调整并重新计算，直至两者的差值在预定误差范围内，从而确定实际入炉燃煤量，克服了现有技术中配置中储式制粉系统的锅炉无法精确计量入炉燃煤量的困难，从而使得掺烧高炉煤气的煤粉锅炉热效率测算得以顺利进行。

本发明构建了燃煤和高炉煤气混合燃烧条件下的锅炉热效率测算方法，适合于燃料含氮量较高的特点，避免了传统计算方法中忽略燃料含氮量带来的计算误差，所以本发明求出的锅炉热效率准确率较高。

本发明测算出的锅炉的各项热损失，可以反映锅炉的运行状况，可用于分析影响锅炉热效率的不利因素，为锅炉的改造和优化提供指导，从而达到节能降耗的目的。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。