鍋爐蒸發和鍋爐熱效率
1噸/小時≈60×104大卡/小時
大約0.7毫瓦
2.循環流化床鍋爐熱效率的計算
1概述
河北熱電有限公司近期投運了四臺循環流化床鍋爐，型號分別為DG 410/9.438+0？其主要參數為蒸發量410t/h，主蒸汽壓力9.81MPa，主蒸汽溫度540℃，給水溫度225℃，汽包壓力11.08 MPa，床溫896℃，給煤率46.93 t/h，石灰石給料率4.8t..DG410/9.81？9型循環流化床鍋爐爐寬13716mm，深度6705mm；前墻4臺給煤機，每臺出力36 t/h，左右各2臺風冷組合冷渣器；點火方式是利用床下的風道點火器。床下有兩個風道點火器，輸出1650kg/h，床上有四個油槍，輸出500 kg/h..鍋爐結構如右圖所示。
自165438+2002年10月30日以來，通過不斷探索和總結經驗教訓，鍋爐運行水平不斷提高，現已順利度過調試期，進入試生產運行階段。先簡單討論壹下DG 410/9.438+0？9型循環流化床鍋爐熱效率計算。
2.問題的提出和分析
2.1為了研究循環流化床鍋爐的熱效率計算，首先要了解循環流化床鍋爐和煤粉鍋爐的區別。與煤粉鍋爐相比，循環流化床鍋爐有以下主要區別:
(1)燃燒與傳熱機理的區別:循環流化床燃燒具有低溫、強化燃燒的特點，其基本原理是床料(8mm以下)在流化狀態下燃燒。粗顆粒在床內密相區燃燒，而細顆粒在稀相區燃燒。被煙氣帶出爐膛的細顆粒被旋風分離器收集，並通過“J”閥返回到床層進行循環燃燒。由於燃燒機理的不同，傳熱過程也不同，主要包括氣體對流傳熱、輻射傳熱和顆粒對流傳熱三個過程。其中，由於氣體中混有固體顆粒，懸浮固體的比定容熱容量必然大於純氣體，因此顆粒的對流換熱占了很大的比重。
(2)設計結構不同:根據燃燒和傳熱機理的不同，循環流化床鍋爐與煤粉鍋爐相比，以我公司為例，增加了汽冷旋風分離器、“J”型閥給料機、風冷組合冷渣器等配套設備。其中，汽冷旋風分離器和“J”型閥門給料機的主要作用是形成鍋爐內部的物料循環；風水冷組合式冷渣機的主要作用是通過冷渣機將爐下層的物料排出，以維持合理的床層壓差，保證床層物料的正常流化。
(3)脫硫工藝不同:脫硫劑(石灰石)直接送入循環流化床鍋爐的爐膛，煆燒的氧化鈣與燃燒產生的二氧化硫氣體反應，產生的硫酸鈣通過冷渣器排出爐膛，從而達到脫硫的目的。由於鍋爐正常床溫正好是脫硫的最佳溫度範圍(850℃~ 900℃)，又由於爐內物料的反復循環，延長了脫硫劑在爐內的停留時間，使脫硫效率可達90%左右。
2.2以我公司DG410/9.81為例。9循環流化床鍋爐為例，討論其熱效率計算。
在穩態下，鍋爐相對於1Kg煤的熱平衡方程如下:
QR = q 1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6(KJ/kg)，對應的百分比熱平衡方程為:
100% = q 1+Q2+Q3+Q4+q5+q6(%)
在…之中
(1) Qr為1Kg煤輸入鍋爐的總熱量，KJ/Kg。
Qr= Qar+hrm+hrs+Qwl
其中，Qar煤的低位熱值為kj/kg；是鍋爐熱量輸入的主要來源。
hrm煤燃燒的物理顯熱，kj/kg；煤燃燒的溫度壹般低於30℃，這個熱量比較小。
hrs相對於1Kg燃煤石灰石的物理顯熱，kj/kg；這壹項熱量相對較少。
Qwl用1Kg鍋爐外加熱的燃煤空氣，kj/kg；如果壹、二次風入口處的加熱器沒有投入使用，這部分熱量可以不計算在內。
(2) Q1為鍋爐的有效利用熱量，kj/kg；在計算反平衡熱效率時，是利用其他熱損失得到的。
(3) Q4為機械不完全燃燒的熱損失，KJ/Kg。
Q4 = Qcc(MHz chz+mfh cfh+mdh CDH)/m coal
其中Qcc灰中殘留碳的熱值為KJ/Kg。
Mhz、Mfh和Mdh分別為鍋爐冷渣器每小時的排渣量、飛灰量和底灰量，t/h
Chz、Cfh和Cdh分別占鍋爐冷渣器每小時爐渣、飛灰和底灰中殘余碳含量的%。
燃煤鍋爐每小時燃煤量，t/h
q4= 100Q4/Qr(%)
(4) Q2是廢氣的熱損失，KJ/Kg。
Q2 =(Hpy-Hlk)(1-Q4/100)
式中，Hpy的排氣焓由排氣溫度θpy (℃)、過量空氣系數αpy(αpy = 21.0/(21.0-O2py))和排氣量比熱容Cpy (KJ/(Nm3℃))計算得出，為KJ/Kg。
Hlk冷風入爐焓由排煙口過量空氣系數αpy、冷風比熱容Clk (KJ/(Nm3℃)、冷風溫度θlk (℃)和理論風量VO(VO = 0.0889(Car+0.375 SAR)+0.265 Har-0.0333 Oar，Nm3/kg)計算得出。
q2=100Q2/Qr(%)
(5) Q3為化學不完全燃燒熱損失，KJ/Kg。
Q3 = 236(Car+0.375 sar)(Mco/28)/(MSO 2/64+Mnox/46)(1-Q4/100)
其中Mco、Mso2和Mnox分別為煙氣中co、so2和nox的質量，mg/ Nm3。
q3=100Q3/Qr(%)
(6) Q5是鍋爐的熱損失，KJ/Kg。
q5=(0.28*410.0)/H
式中H鍋爐實際運行中的蒸發量，t/h
(7) Q6為鍋爐灰的物理熱損失，KJ/Kg。
q6 =(HhzMhz * 100/(100-Chz)+HfhMfh * 100/(100-Cfh)+hdh mdh * 100/(100-Cdh))/Mcoal
其中Hhz、Hfh、Hdh分別為鍋爐冷渣器排渣、飛灰、底灰的焓值，KJ/Kg，由它們對應的平均比熱容和溫度計算得出。
q6=100Q6/Qr(%)
(8) η是鍋爐的反平衡熱效率，%。
η=100-(q2+q3+q4+q5+q6)
3結論
結合實際運行數據，鍋爐熱效率計算值與廠家提供的設計數據對比如下:(額定工況)
序列號
項目
標誌
單位
真實數據
設計數據
1
排氣熱損失
q2
%
5.19
5.1
2
化學不完全燃燒熱損失
q3
%
0.43
0.1
三
機械不完全燃燒的熱損失
q4
%
3.30
2.5
四
散熱損失
q5
%
0.28
0.14
五
灰分的物理熱損失
q6
%
0.77
0.70
六
反平衡熱效率
η
%
90.03
91.46
根據實際運行數據與設計數據的差異，為了降低各項熱損失指標，提高鍋爐熱效率，我們在以下幾個方面進行了改進:
(1)嘗試降低排氣溫度。在尾部受熱面已經確定的情況下，應根據需要適當增加尾部受熱面的吹灰次數。通過吹灰，降低尾部受熱面積灰程度，避免局部堵灰現象，從而提高尾部受熱面傳熱溫度和壓力，降低排煙溫度，減少排煙熱損失。
(2)根據循環流化床鍋爐的燃燒機理，需要保證床內物料的充分流化。主要有兩個方面:壹是要保證床壓有壹個穩定的波動範圍，根據煤質和石灰石量的變化及時投入相應數量的冷渣器，避免床壓上升過高；同時，當床壓降至較低水平時，應及時停止冷渣器進行吹掃。其次，要保證壹次流化風量大於最小流化風量，並根據床溫適當增加。只有保證床內物料充分流化，才能避免床內局部結焦、床溫偏差大、局部流化死區等不良現象，使入爐煤在爐內充分燃燒，從而降低鍋爐冷渣器排渣中殘碳Chz的質量含量，減少機械不完全燃燒的熱損失。
(3)足夠重視冷渣器的可靠運行。壹方面要保證冷渣器可靠排渣，控制好爐床壓力；另壹方面，要控制冷渣器的運行參數，降低渣溫，以減少爐渣的物理熱損失。
(4)進壹步調整爐內壹次風和二次風的比例。壹次流化風保證了物料充分流化，同時也保證了爐膛密相區有壹定的燃燒份額，使密相區實際過剩空氣系數接近1，處於缺氧燃燒狀態。二次風從爐膛密相區和稀相區的邊界進入，燃燒所需的總風量按O2%控制，保證細顆粒在稀相區的充分燃燒。此外，壹次風和二次風共同作用，保證了爐內物料的循環率，提高了細顆粒再燃的概率，降低了飛灰含碳量Cfh，進壹步降低了機械不完全燃燒的熱損失。
(5)加強鍋爐外保溫材料的改進，及時修復發現的缺陷，減少鍋爐的熱損失。
參考資料:
【1】岑可法，倪明江等。循環流化床鍋爐的理論設計和運行。北京:中國電力出版社，1997。
[2]劉德昌主編。流化床燃燒技術的工業應用。北京:中國電力出版社，1998。