冉友根，謝安民

（貴州輪胎股份有限公司十分廠，貴州 貴陽 550008）

循環(huán)流化床鍋爐具有高效、低污染的優(yōu)點。它的燃燒效率可接近或達到同容量煤粉爐。可燃用煙煤等及各種劣質煤。由于循環(huán)流化床鍋爐大多燃燒劣質煤，故灰渣排放量大、灰渣排放溫度高（1 000℃左右），直接排放會帶走大量熱能，不僅污染環(huán)境而且存在安全隱患。應把鍋爐排渣余熱回收作為節(jié)能改造的一項必要措施，循環(huán)流化床鍋爐配備冷渣機恰好可達到此目的。

一、安裝冷渣機前鍋爐的運行狀態(tài)及熱損失

1.運行狀態(tài)：

循環(huán)流化床鍋爐因燃用煤質較差，故其爐內的灰分重、料位上升快。沒有冷渣機的情況下，只能靠人工進行出渣，這會造成鍋爐料位時高時低、出力時大時小、鍋爐運行不穩(wěn)定、負荷波動大、熱效率低。

2.灰渣熱損失分析：

根據(jù)灰渣物理顯熱Q6的計算公式：

式中：H——灰渣量，H=煤量×Aar，Aar為灰渣含量，一般在30%左右；

α——排渣量占鍋爐燃燒總灰渣的比例，循環(huán)流化床鍋爐一般取α=0.8；

Cθ——1kg灰渣在溫度為θ時的顯熱值，其單位為kJ/kg，數(shù)值可查表1。

表1為1kg灰渣在不同溫度下的顯熱值，表2為公司燃煤工業(yè)分析數(shù)據(jù)。煤質越差，灰渣含量越高，灰渣損失也越大，由表1可見，排渣溫度越高，灰渣的顯熱值大。鍋爐排渣溫度一般都在950～1 000℃間，每千克的灰渣顯熱量約為1 000kJ/kg。以一臺35t/h 循環(huán)流化床鍋爐為例來計算灰渣的熱損失：每小時耗煤量約為7 500kg，則灰渣量H=7 500kg×30%=2 250kg；排渣溫度為1 000℃時，其灰渣的顯熱為1 005kJ/kg，帶入公式（1）得Q6=180.9萬kJ，約相當于燃燒91kg發(fā)熱量為1.98萬kJ/kg的煤放出的熱量。

表1 灰渣在不同溫度下的顯熱值

表2 公司燃煤工業(yè)分析數(shù)據(jù)

二、配備冷渣機后，循環(huán)流化床鍋爐

運行情況分析

1.配備冷渣機后鍋爐熱平衡分析：

熱平衡是以1kg燃料為基礎進行計算的，通過熱平衡計算可知鍋爐的有效利用熱量及各項損失，從而計算鍋爐的效率和燃料消耗量。鍋爐的一般熱平衡方程為

式中：Qr——鍋爐輸入熱量；

Q1——鍋爐有效利用熱；

Q2——排煙損失；

Q3——可燃氣體不完全燃燒損失；

Q4——可燃固體不完全燃燒損失；

Q5——鍋爐散熱損失；

Q6——排渣物理顯熱損失。

將式（2）兩邊同時除以輸入熱量Qr后，則為1=q1+q2+q3+q4+q5+q6，此式更直觀地體現(xiàn)出各項熱量占輸入熱量的比例。在分析配備冷渣機后鍋爐的熱平衡時，可以把Q1、Q2、Q3、Q4、Q5看成常數(shù)，只分析Q6的變化對鍋爐熱效率的影響。冷渣機用鍋爐給水作為冷卻水，鍋爐給水經(jīng)過冷渣機吸熱后，排渣溫度從1 000℃降到100℃以下，鍋爐給水在冷渣機內的吸熱量為Q6=Hα△Cθ=7 500kg/h×30%×0.8× (1 005-80) kJ/kg=166.5萬kJ/h。因每千克煤的發(fā)熱量為19 800kJ/kg,鍋爐1h總的輸入熱量Qr=燃煤量×發(fā)熱量=7 500kg/h×19 800kJ/kg=14 850萬kJ/h。通過冷渣機每小時回收的熱量為166.5萬kJ/h，相當于鍋爐每小時輸入熱量14 850萬kJ/h的1.12%，即通過使用冷渣機能夠直接提高鍋爐熱效率1.12%。

2.配備冷渣機后對鍋爐的穩(wěn)定運行分析：

循環(huán)流化床鍋爐正常運行，當流化風量和循環(huán)灰量一定時，料位厚度變化對鍋爐負荷影響極大，圖1為公司4＃爐35t/h循環(huán)流化床鍋爐在未裝冷渣機前人工間斷放料時鍋爐負荷的變化曲線，由圖1可看出鍋爐負荷是隨料位的變化而連續(xù)變化的，當料位上升到某一高度時，人工短時間內放出大量料灰渣，使料位回到正常料位，由于料位的升高和降低的過程對循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)灰量影響很大，循環(huán)流化床鍋爐的負荷又主要是靠循環(huán)灰量來控制，所以料位變化的結果就是改變了鍋爐的負荷。若鍋爐運行的其他參數(shù)不變，料位越高，循環(huán)灰量越少，所以鍋爐負荷是隨料位的升高而降低的過程，若鍋爐未配備冷渣機（靠人工間斷放料），則負荷是隨料位的升高和降低來回波動的過程，負荷的來回波動對鍋爐的穩(wěn)定運行和供汽系統(tǒng)的穩(wěn)定影響很大。配備冷渣機后鍋爐料位就很容易控制在最經(jīng)濟的料位。圖2為配備冷渣機后負荷變化曲線圖，由圖2可看出，料位變化很小，鍋爐出力的波動也隨之減少。同時因大量未完全燃燒的細顆粒能穩(wěn)定地參與循環(huán)燃燒，飛灰損失會降到最低。若在給煤量相同和其他運行參數(shù)一樣的情況下，安裝有冷渣機的鍋爐在穩(wěn)定運行時可使效率提高約2%。

三、冷渣機的使用情況

1.自冷渣機正常投用以來，鍋爐運行穩(wěn)定性大大提高，供汽系統(tǒng)穩(wěn)定，工人勞動強度大幅降低，冷渣輸送能滿足安全和環(huán)保要求。

圖1

圖2

2.煤耗明顯下降，由于鍋爐配備冷渣機后總效率可提高約3.12%，公司每年燃煤量約16萬t，則1年節(jié)約煤量為16萬t×3.12%=4 992t，按每噸煤420元計，則每年可節(jié)約燃煤成本209.664萬元。

[1]容鑾恩.電站鍋爐原理[M].中國電力出版社，1997（3）.

[2]孔瓏.工程流體力學[M].中國電力出版社，1992（12）.

[3]楊世銘.傳熱學[M].高等教育出版社，1998.