冉友根,謝安民
(貴州輪胎股份有限公司十分廠,貴州 貴陽(yáng) 550008)
循環(huán)流化床鍋爐具有高效、低污染的優(yōu)點(diǎn)。它的燃燒效率可接近或達(dá)到同容量煤粉爐??扇加脽熋旱燃案鞣N劣質(zhì)煤。由于循環(huán)流化床鍋爐大多燃燒劣質(zhì)煤,故灰渣排放量大、灰渣排放溫度高(1 000℃左右),直接排放會(huì)帶走大量熱能,不僅污染環(huán)境而且存在安全隱患。應(yīng)把鍋爐排渣余熱回收作為節(jié)能改造的一項(xiàng)必要措施,循環(huán)流化床鍋爐配備冷渣機(jī)恰好可達(dá)到此目的。
1.運(yùn)行狀態(tài):
循環(huán)流化床鍋爐因燃用煤質(zhì)較差,故其爐內(nèi)的灰分重、料位上升快。沒(méi)有冷渣機(jī)的情況下,只能靠人工進(jìn)行出渣,這會(huì)造成鍋爐料位時(shí)高時(shí)低、出力時(shí)大時(shí)小、鍋爐運(yùn)行不穩(wěn)定、負(fù)荷波動(dòng)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(jì)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(shí)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(zhì)越差,灰渣含量越高,灰渣損失也越大,由表1可見(jiàn),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(tái)35t/h 循環(huán)流化床鍋爐為例來(lái)計(jì)算灰渣的熱損失:每小時(shí)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(shí),其灰渣的顯熱為1 005kJ/kg,帶入公式(1)得Q6=180.9萬(wàn)kJ,約相當(dāng)于燃燒91kg發(fā)熱量為1.98萬(wàn)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)
運(yùn)行情況分析
1.配備冷渣機(jī)后鍋爐熱平衡分析:
熱平衡是以1kg燃料為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算的,通過(guò)熱平衡計(jì)算可知鍋爐的有效利用熱量及各項(xiàng)損失,從而計(jì)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?xì)怏w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(shí)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(xiàng)熱量占輸入熱量的比例。在分析配備冷渣機(jī)后鍋爐的熱平衡時(shí),可以把Q1、Q2、Q3、Q4、Q5看成常數(shù),只分析Q6的變化對(duì)鍋爐熱效率的影響。冷渣機(jī)用鍋爐給水作為冷卻水,鍋爐給水經(jīng)過(guò)冷渣機(jī)吸熱后,排渣溫度從1 000℃降到100℃以下,鍋爐給水在冷渣機(jī)內(nèi)的吸熱量為Q6=Hα△Cθ=7 500kg/h×30%×0.8× (1 005-80) kJ/kg=166.5萬(wàn)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(wàn)kJ/h。通過(guò)冷渣機(jī)每小時(shí)回收的熱量為166.5萬(wàn)kJ/h,相當(dāng)于鍋爐每小時(shí)輸入熱量14 850萬(wàn)kJ/h的1.12%,即通過(guò)使用冷渣機(jī)能夠直接提高鍋爐熱效率1.12%。
2.配備冷渣機(jī)后對(duì)鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行分析:
循環(huán)流化床鍋爐正常運(yùn)行,當(dāng)流化風(fēng)量和循環(huán)灰量一定時(shí),料位厚度變化對(duì)鍋爐負(fù)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(jī)前人工間斷放料時(shí)鍋爐負(fù)荷的變化曲線,由圖1可看出鍋爐負(fù)荷是隨料位的變化而連續(xù)變化的,當(dāng)料位上升到某一高度時(shí),人工短時(shí)間內(nèi)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(guò)程對(duì)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(fù)荷又主要是靠循環(huán)灰量來(lái)控制,所以料位變化的結(jié)果就是改變了鍋爐的負(fù)荷。若鍋爐運(yùn)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(fù)荷是隨料位的升高而降低的過(guò)程,若鍋爐未配備冷渣機(jī)(靠人工間斷放料),則負(fù)荷是隨料位的升高和降低來(lái)回波動(dòng)的過(guò)程,負(fù)荷的來(lái)回波動(dòng)對(duì)鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行和供汽系統(tǒng)的穩(wěn)定影響很大。配備冷渣機(jī)后鍋爐料位就很容易控制在最經(jīng)濟(jì)的料位。圖2為配備冷渣機(jī)后負(fù)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(dòng)也隨之減少。同時(shí)因大量未完全燃燒的細(xì)顆粒能穩(wěn)定地參與循環(huán)燃燒,飛灰損失會(huì)降到最低。若在給煤量相同和其他運(yùn)行參數(shù)一樣的情況下,安裝有冷渣機(jī)的鍋爐在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)可使效率提高約2%。
1.自冷渣機(jī)正常投用以來(lái),鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性大大提高,供汽系統(tǒng)穩(wěn)定,工人勞動(dòng)強(qiáng)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(jī)后總效率可提高約3.12%,公司每年燃煤量約16萬(wàn)t,則1年節(jié)約煤量為16萬(wàn)t×3.12%=4 992t,按每噸煤420元計(jì),則每年可節(jié)約燃煤成本209.664萬(wàn)元。
[1]容鑾恩.電站鍋爐原理[M].中國(guó)電力出版社,1997(3).
[2]孔瓏.工程流體力學(xué)[M].中國(guó)電力出版社,1992(12).
[3]楊世銘.傳熱學(xué)[M].高等教育出版社,1998.