高正陽，李晉達，范元周，陳嵩濤，吳培昕

（華北電力大學(xué) 能源動力與機械工程學(xué)院，保定071003）

隨著能源供應(yīng)緊張，產(chǎn)生了各種新能源，但從目前中國能源利用的趨勢來看，在今后的幾十年內(nèi)，雖然可再生能源和生物質(zhì)能源等新能源的增長率可能比較大，但這些能源對中國全部能源的貢獻率相對較小.煤炭仍將是中國未來主要的發(fā)電燃料，然而電煤價格持續(xù)高漲，低階煤由于其價格低廉引起越來越多的關(guān)注.其中褐煤因為儲量大、價格低及揮發(fā)分高更易被電廠接受，成為電煤供應(yīng)鏈的一部分，全國已探明的褐煤資源達1 300多億噸，占全國煤炭儲量的13%，主要分布在華北和東北地區(qū)，約占全國褐煤地質(zhì)儲量的75%［1］.然而褐煤水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為28%～40%，一方面造成燃褐煤鍋爐熱效率普遍低于同類型燃其他煤種鍋爐熱效率，且受熱面布置較大、造價昂貴；另一方面由于水分蒸發(fā)的過程會帶走大量熱量，使得燃燒排煙熱損失較大，在低負(fù)荷時難以穩(wěn)燃，對鍋爐正常運行造成影響［2-3］.因此，開發(fā)高效、低廉和清潔的燃褐煤發(fā)電技術(shù)對我國，特別是華北、西北和東北地區(qū)有重要的經(jīng)濟戰(zhàn)略意義［4］.

為提高燃褐煤鍋爐的經(jīng)濟性，近年來許多學(xué)者應(yīng)用不同干燥方法（包括電廠余熱干燥、煙氣干燥、蒸汽管干燥、流化床干燥、太陽能干燥等）在褐煤進入鍋爐燃燒前對其進行預(yù)干燥，降低其水分含量，并進行褐煤預(yù)干燥對火電廠熱經(jīng)濟性影響的理論與實驗研究［5-9］.然而國內(nèi)外學(xué)者的研究都集中在褐煤預(yù)干燥對火電廠熱效率及經(jīng)濟效益的影響方面，缺乏干燥后褐煤對鍋爐運行影響的理論研究與分析.褐煤干燥后，將偏離鍋爐原設(shè)計煤種，發(fā)熱量增加使得所需燃煤質(zhì)量大幅度減少，這對鍋爐的影響將是全方位的，此時單純考慮鍋爐熱效率和排煙溫度等評價鍋爐熱經(jīng)濟性數(shù)據(jù)是不全面的，必須結(jié)合鍋爐運行中的相關(guān)參數(shù)予以分析，保證鍋爐安全運行，并采用不同的運行措施或者進行鍋爐小范圍改造，提高鍋爐對干燥后褐煤的適應(yīng)性，從而提升機組的熱經(jīng)濟性.

對此，筆者以某典型的300 MW 燃褐煤鍋爐為例，綜合分析不同干燥程度下的褐煤對鍋爐運行的影響，以期為以褐煤為燃料的火電廠進行褐煤預(yù)干燥工作提供參考依據(jù).

1 研究對象與內(nèi)容

以我國某典型300 MW 燃褐煤鍋爐及其校核煤種為研究對象.干燥前的褐煤（即鍋爐校核煤種）中水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34.1%，按照不同干燥程度（即干燥后所含水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)），可劃分為30.0%、25.0%、20.0%和18.0%等不同水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，干燥前后褐煤成分的變化可由以下公式［8］求得.

若忽略水分子與煤顆粒表面的結(jié)合能，煤的水分變化對其收到基低位發(fā)熱量的影響為

式中：Qar0，net，p和w（Mar0）分別為原褐煤收到基低位發(fā)熱量和水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Qar1，net，p和w（Mar1）分別為干燥后褐煤的收到基低位發(fā)熱量和水分質(zhì)量分?jǐn)?shù).

因此，若已知Qar0，net，p和w（Mar0），則干燥后褐煤 收 到 基 低 位 發(fā) 熱 量Qar1，net，p與 水 分 質(zhì) 量 分 數(shù)w（Mar1）的關(guān)系為

由式（2）可知，干燥后褐煤的收到基低位發(fā)熱量與其水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)成線性關(guān)系.假設(shè)在干燥過程中除了水分外，沒有其他成分析出，可以得知干燥后褐煤其他成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)war1與原褐煤中其他成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)war0的關(guān)系為

干燥前后煤的元素分析與工業(yè)分析見表1.原電力工業(yè)部根據(jù)電站鍋爐特點，對電廠燃煤允許的煤質(zhì)參數(shù)變化范圍作出了明確規(guī)定，其參數(shù)以鍋爐設(shè)計煤種為基準(zhǔn)（見表2，其中揮發(fā)分、灰分和水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為與設(shè)計值的絕對偏差，發(fā)熱量和灰熔融性軟化溫度TS為與設(shè)計值的相對偏差）.

表1 煤的元素分析與工業(yè)分析Tab.1 Proximate and ultimate analysis of coal

表2 電廠燃煤煤質(zhì)的允許偏差Tab.2 Allowable deviation of coal quality in the power plant%

由于允許偏差范圍偏于嚴(yán)格，目前大多數(shù)電廠都難以滿足其要求，但是褐煤干燥后水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)與校核煤種的最大偏差為17.1%，發(fā)熱量最大偏差為28.9%，均已遠超出規(guī)定范圍，因此進行干燥褐煤對鍋爐運行影響的理論分析具有重要意義.

通過不同干燥程度的褐煤在爐內(nèi)燃燒的熱力校核計算，分析褐煤燃燒所需的空氣體積流量、燃燒產(chǎn)物及爐膛與對流受熱面的燃燒特性變化趨勢，得出褐煤干燥對電廠運行的影響；根據(jù)燃燒不同干燥程度褐煤時的排煙溫度、排煙熱損失、鍋爐熱效率和燃煤量，得到褐煤干燥對電廠熱經(jīng)濟性的影響.綜合2種影響，得到褐煤干燥對電廠鍋爐的傳熱特性及運行經(jīng)濟性的影響規(guī)律，為電廠褐煤干燥工作提供一定的參考依據(jù).

2 計算對象與計算方法

所研究鍋爐的型號為HG-1025／17.5-HM35，為亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，采用平衡通風(fēng)和四角切圓燃燒方式，每臺鍋爐配6臺中速磨煤機，其中5臺投運1臺備用，設(shè)計煤種為褐煤，機組負(fù)荷為337.412 MW 時，鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量為1 025.0t／h；機組負(fù)荷為300 MW 時，鍋爐的額定蒸發(fā)量為945.85t／h［9］.

鍋爐整體熱力計算依據(jù)《鍋爐機組熱力計算標(biāo)準(zhǔn)方法》（參考1998年新版標(biāo)準(zhǔn)及原蘇聯(lián)1973年版標(biāo)準(zhǔn)），按照校核熱力計算的反復(fù)迭代計算思路，計算全部采用國際單位，空氣預(yù)熱器出口過量空氣系數(shù)取1.28.

3 計算結(jié)果

干燥前后褐煤燃燒計算和鍋爐熱力計算結(jié)果見表3.從表1可以看出，干燥前后褐煤各種成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，特別是可燃物質(zhì)的比例增大，使單位質(zhì)量褐煤燃燒所需的理論空氣量、產(chǎn)生的煙氣量和煙氣焓值均發(fā)生變化，而低位發(fā)熱量的變化則導(dǎo)致燃料消耗量波動.從表3可知，干燥后褐煤計算燃料消耗量分別減小了7.06%、14.85%、21.13%和23.74%.褐煤預(yù)干燥導(dǎo)致鍋爐燃煤較大地偏離設(shè)計煤種和燃料消耗質(zhì)量流量大幅度減小，對鍋爐的影響（包括對煙氣特性、爐膛燃燒、水平煙道受熱面和鍋爐熱效率的影響）是全方位的.

表3 干燥前后褐煤燃燒計算和鍋爐熱力計算結(jié)果Tab.3 Results of boiler combustion and thermal calculation before and after lignite drying

3.1 不同水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)褐煤燃燒時的煙氣特性

從表3可以看出，褐煤干燥后，隨著可燃物質(zhì)比例的增大（即水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)減?。瑔挝毁|(zhì)量褐煤燃燒所需理論空氣量分別增大6.22%、13.81%、21.40%和24.43%，產(chǎn)生的煙氣量也分別增大4.72%、10.47%、16.22%和18.52%.其中，干燥后水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.0%的褐煤與干燥前褐煤相比，所需理論空氣量從3.539 6 m3／kg增大到4.404 4 m3／kg，產(chǎn)生的煙氣量則從5.123 4 m3／kg增大到6.072 1m3／kg.同時，在相同的溫度下，單位質(zhì)量褐煤燃燒產(chǎn)生的煙氣焓隨著干燥程度的加深而增大.

圖1給出了不同水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的褐煤燃燒時所需空氣體積流量及產(chǎn)生的總煙氣體積流量.由圖1可以看出，隨著褐煤干燥程度的加深（即褐煤中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減?。?，褐煤燃燒所需空氣體積流量和產(chǎn)生的總煙氣體積流量均大幅減小.水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.0%的褐煤燃燒產(chǎn)生的總煙氣體積流量比原褐煤減少了9.53%，這是因為在鍋爐相同出力的條件下，干燥后水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.0%的褐煤的低位發(fā)熱量比原褐煤增加了28.94%，即干燥后的計算燃料消耗質(zhì)量流量可以大大減少，因此單位時間內(nèi)所需空氣體積流量和產(chǎn)生的總煙氣體積流量均有不同程度的減小.

圖1 不同水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)褐煤燃燒所需的空氣體積流量與產(chǎn)生的總煙氣體積流量Fig.1 Air volume required by lignite combustion and corresponding exhaust gas volume at different moisture contents of lignite

圖2給出了當(dāng)各對流受熱面結(jié)構(gòu)不變時，不同水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)褐煤在燃燒過程中各受熱面的煙氣流速.從圖2可知，隨著褐煤干燥程度的加深，其產(chǎn)生的總煙氣體積流量顯著減少，煙氣密度減小，流經(jīng)各受熱面的煙氣流速也因此而降低.隨著干燥程度的加深，燃燒產(chǎn)生的煙氣流經(jīng)高溫再熱器時，其流速分別下降了2.87%、6.43%、8.89%和10.40%；燃燒水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.0%的褐煤，煙氣流經(jīng)各受熱面時其流速均比燃燒原褐煤的工況下減小了約10%.從圖2還可以看出，不同燃燒工況下同一受熱面上流經(jīng)的煙氣流速隨著褐煤干燥程度的加深而穩(wěn)步減小，并且同一燃燒工況下不同受熱面的煙氣流速減小程度基本相同.

由此可見，隨著褐煤干燥程度的進一步加深，煙氣流速可能會減小得更快.褐煤干燥引起的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大使得煙氣中飛灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，而煙氣流速的減小可以有效地減輕這種飛灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大對受熱面的磨損.但是煙氣流速減小可能會導(dǎo)致各個受熱面的對流傳熱系數(shù)減小.

圖2 不同水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)褐煤燃燒產(chǎn)生煙氣的流速Fig.2 Gas flow rate at different moisture contents of lignite

3.2 鍋爐爐膛計算結(jié)果

圖3給出了不同水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)褐煤燃燒時的爐膛理論燃燒溫度與出口煙氣溫度.由于燃煤低位發(fā)熱量的大大增加，爐膛理論燃燒溫度隨之升高.從圖3可知，與原褐煤相比，隨著干燥程度的加深，干燥后褐煤燃燒時的理論燃燒溫度分別提高了50.19 K、101.51K、134.82K 和148.13K，最大升高幅度達8.18%.同時還可以看出，爐膛理論燃燒溫度升高的幅度在干燥程度加深后反而有所降低.水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)對理論燃燒溫度與過量空氣系數(shù)的影響在性質(zhì)上是相似的，但是水蒸氣的比熱容較空氣大得多，所以對理論燃燒溫度影響程度更大.

圖3 不同燃燒條件下的爐膛理論燃燒溫度與出口煙氣溫度Fig.3 Theoretical combustion temperature and outlet flue gas temperature at different moisture contents of lignite

褐煤干燥后，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，揮發(fā)分比例增大，同時爐膛理論燃燒溫度升高，有利于提高火焰?zhèn)鞑ニ俣龋?dāng)電廠低負(fù)荷運行時，可提高燃料著火穩(wěn)定性，對促進煤粉氣流穩(wěn)定燃燒有著重要意義.燃燒干燥后的褐煤使得爐膛理論燃燒溫度升高，爐膛平均溫度升高，爐膛內(nèi)的輻射傳熱加強，從而使?fàn)t膛出口煙氣溫度降低.由圖3還可以看出，干燥后的褐煤燃燒時爐膛出口煙氣溫度幾乎沒有變化，僅比干燥前略微降低，18.0%水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)褐煤燃燒時爐膛出口煙氣溫度比原褐煤降低約10K.

3.3 鍋爐對流受熱面計算結(jié)果

圖4給出了不同水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)下各受熱面出口的煙氣溫度沿?zé)煔饬鞒痰姆植?從圖4可知，越遠離爐膛出口的受熱面，其出口煙氣溫度越低，在褐煤干燥程度加深后，受熱面出口煙氣溫度均有不同程度的下降.

圖4 不同燃燒條件下煙氣溫度沿?zé)煔饬鞒痰姆植糉ig.4 Distribution of flue gas temperature along flow direction under different combustion conditions

因為鍋爐負(fù)荷保持不變，送入鍋爐的總熱量幾乎不變，由于爐膛輻射熱量增加，對流傳熱量將減少.即由于褐煤干燥程度變化導(dǎo)致爐膛風(fēng)量減少及煙氣輻射力發(fā)生變化，從而會改變鍋爐內(nèi)輻射傳熱量與對流傳熱量的分配比例，使得熱量更多地集中在爐膛輻射傳熱中，從而影響鍋爐介質(zhì)參數(shù)和性能指標(biāo)的變化.

從圖4還可以看出，高溫再熱器、高溫過熱器的出口煙氣溫度受煤質(zhì)變化影響較大，其降低幅度較大，立式低溫過熱器次之，其他受熱面則不太明顯.煙氣溫度分布最大差異出現(xiàn)在高溫再熱器、高溫過熱器及空氣預(yù)熱器的出口處.

圖5給出了不同水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)下各受熱面的對數(shù)平均溫差.從圖5可以看出，不同燃燒條件下的對數(shù)平均溫差變化不大，隨著褐煤水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減小，對數(shù)平均溫差略微下降.離爐膛出口較近的對流式過熱器、再熱器的對數(shù)平均溫差變化趨勢與離爐膛較遠的對流式受熱面不一樣.隨著褐煤干燥程度的加深，離爐膛較近受熱面的對數(shù)平均溫差一開始基本持平而后略微下降；離爐膛較遠受熱面的對數(shù)平均溫差則呈現(xiàn)先略微增加而后稍稍下降的趨勢.

圖5 不同燃燒條件下各對流受熱面的對數(shù)平均溫差Fig.5 Logarithmic mean temperature difference of convective heat surface under different combustion conditions

離爐膛較近的高溫再熱器處，對數(shù)平均溫差由原褐煤時的318.9K 降到水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.0%時的306.3K，下降了3.9%；在高溫過熱器處，對數(shù)平均溫差由原褐煤時的228.9K 降低到水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.0%時的209.6K，下降了8.4%；而離爐膛較遠的水平式低溫過熱器處對數(shù)平均溫差則由原褐煤時的156.9K 升高到161.8K 再降為160.1K.

圖6給出了不同水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)下各受熱面的對流傳熱系數(shù).從圖6可以看出，隨著褐煤中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減小，各受熱面處對流傳熱系數(shù)均呈現(xiàn)略減小的趨勢.以高溫過熱器為例，褐煤干燥后水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)從30.0%減小到18.0%的過程中，高溫過熱器的對流傳熱系數(shù)比原褐煤燃燒工況下分別減小了2.37%、4.82%、6.71%和7.62%.而相同干燥程度的褐煤（如水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.0%的褐煤）在不同受熱面的對流傳熱系數(shù)減小幅度分別為5.99%、5.59%、7.62%和7.29%.而對于不同燃燒條件，受熱面對流傳熱系數(shù)均表現(xiàn)為屏式再熱器和高溫再熱器對流傳熱系數(shù)減小幅度較小，后2個高溫過熱器和立式低溫過熱器對流傳熱系數(shù)減小幅度較大，這與受熱面布置、對流傳熱面積和受熱面結(jié)構(gòu)有關(guān).

圖6 不同燃燒條件下各受熱面的對流傳熱系數(shù)Fig.6 Convective heat-transfer coefficient of heat surface under different combustion conditions

結(jié)合圖2可知，燃燒過程中受熱面的對流傳熱系數(shù)減小與煙氣流速降低密切相關(guān).褐煤干燥后，單位時間內(nèi)燃燒產(chǎn)生的總煙氣體積流量減少，流經(jīng)受熱面的煙氣流速降低，使得對流傳熱系數(shù)減小.因此，單位時間內(nèi)受熱面的對流傳熱量也相應(yīng)減少.

圖7給出了不同水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)褐煤燃燒時各受熱面的輻射傳熱系數(shù).與原褐煤相比，褐煤干燥后燃燒過程中煙氣的輻射傳熱系數(shù)總體上呈現(xiàn)略微減小的趨勢，原因是煙氣中水蒸氣份額隨著褐煤干燥而大幅下降，在煤粉燃燒中水蒸氣是具有熱輻射能力的介質(zhì)，且在高水分原褐煤燃燒中水蒸氣的輻射力較明顯，鍋爐煙道上的煙氣溫度均有不同程度的下降.從圖7可以看出，對于本文計算鍋爐，屏式再熱器中煙氣輻射傳熱系數(shù)隨著褐煤干燥程度加深而減小的趨勢明顯，30.0%水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的褐煤燃燒產(chǎn)生煙氣的輻射傳熱系數(shù)比原褐煤減小2.99%，其他工況時則分別減小5.02%、7.58%和8.92%；高溫再熱器和高溫過熱器處，輻射傳熱系數(shù)上下波動，總體呈現(xiàn)略微減小趨勢，其最大降幅均發(fā)生在水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.0%的褐煤燃燒條件下，分別為5.79%和5.49%，這是因為隨著褐煤水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減小，而其他成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，導(dǎo)致煙氣中焦炭顆粒和飛灰顆粒濃度略有增加，彌補了一部分因水蒸氣減少而損失的輻射力.

對流傳熱系數(shù)與輻射傳熱系數(shù)的變化最終影響到受熱面的傳熱系數(shù).

圖8給出了不同水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)褐煤燃燒時各受熱面的傳熱系數(shù).從圖8可以看到，隨著干燥程度的加深，受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的變化規(guī)律與其對流傳熱系數(shù)和輻射傳熱系數(shù)的變化規(guī)律一致，均表現(xiàn)出減小的趨勢.其中，高溫再熱器的變化規(guī)律最為顯著，燃燒褐煤的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)從34.1%變化到18.0%時，其傳熱系數(shù)穩(wěn)步減小，分別較原褐煤減小了4.91%、9.68%、10.67%和11.67%.相對而言，其他受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的變化幅度較小，最大減小幅度約為7%.

圖8 不同燃燒條件下各受熱面的傳熱系數(shù)Fig.8 Heat-transfer coefficient of heat surface under different combustion conditions

對流受熱面?zhèn)鳠嵝Ч粌H受煙氣側(cè)對流和輻射的影響，與受熱面熱、冷流體溫差也密切相關(guān)，當(dāng)燃煤煤質(zhì)變化時，各對流受熱面的單位燃料單位時間對流傳熱量Qd均相應(yīng)變化

式中：k、F和Δt分別為傳熱系數(shù)、傳熱面積和對數(shù)平均溫差.

綜合圖5～圖8可得，褐煤干燥程度加深，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，爐膛出口煙氣溫度和鍋爐煙道上的煙氣溫度均有不同程度下降，對數(shù)平均溫差Δt略微減小；實際燃料消耗質(zhì)量流量減少，產(chǎn)生的總煙氣體積流量成比例減少，煙氣流速成比例降低，煙氣側(cè)對流、輻射傳熱系數(shù)減小，二者使得傳熱系數(shù)k也有所減小，因此總的對流傳熱量減少.但是因為干燥后所需實際燃料消耗質(zhì)量流量大大減少，其減少幅度大于總的對流傳熱量減小幅度，單位燃料單位時間的對流傳熱量Qd是增加的.

可見，褐煤干燥對鍋爐運行影響較大.水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小后的褐煤燃燒，其理論燃燒溫度升高，爐膛平均溫度提高，容易滿足低負(fù)荷燃料穩(wěn)定著火的需要，但褐煤的灰熔點相對較低，爐膛溫度升高容易導(dǎo)致水冷壁結(jié)渣問題，且隨褐煤水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減小而更加嚴(yán)重；褐煤干燥后產(chǎn)生的總煙氣體積流量大大減少，煙氣流速降低，影響了受熱面的傳熱效果，受熱面對流傳熱系數(shù)和輻射傳熱系數(shù)均有不同程度的減小，傳熱系數(shù)和對數(shù)平均溫差的減小更能直接表明受熱面?zhèn)鳠嵝Ч陆担瑫r這種傳熱效果的影響會隨著煙氣流速進一步降低而更加明顯，即褐煤干燥程度的加深會較大地影響受熱面的傳熱效率.

3.4 鍋爐熱效率計算結(jié)果

褐煤干燥后鍋爐排煙溫度大幅下降（見圖9），排煙溫度由原褐煤燃燒的150.6℃降至燃燒18.0%水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)褐煤的128.7 ℃，其中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.0%和25.0%時排煙溫度下降幅度較大，而干燥程度加深的20.0%和18.0%水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)時的排煙溫度降幅較小，這是由于爐膛出口至鍋爐排煙的對流受熱面?zhèn)鳠嵝Ч苡绊懰?，褐煤干燥后，單位燃料傳熱量增加，排煙焓降低，故排煙溫度降?

燃用干燥后的褐煤，其排煙溫度和排煙熱損失降低，鍋爐熱效率必然升高，最大提高了1.47%.由圖9可以看出，鍋爐熱效率隨著褐煤水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減小而升高.

結(jié)合表3，在相同鍋爐出力條件下，隨著褐煤干燥程度的加深，實際送入爐膛的燃料消耗質(zhì)量流量分別減少了7.06%、14.85%、21.13%和23.74%，將干燥后所需褐煤量折算成原褐煤，其折算實際原煤質(zhì)量流量分別減少了1.28%、3.09%、4.25%和5.11%，其中一部分來源于褐煤干燥后鍋爐熱效率得到提高從而節(jié)省的原褐煤消耗質(zhì)量流量，其余則是由褐煤水分脫除使得褐煤發(fā)熱量提高而節(jié)省的.文中褐煤干燥所需的能量并沒有折算成相當(dāng)?shù)脑置嘿|(zhì)量流量，由于褐煤干燥技術(shù)和干燥熱源的選擇不同，所折算的原褐煤質(zhì)量流量也隨之變化，難以一一說明.若采用廢熱干燥褐煤，能量成本低廉，因此，將干燥后褐煤低位發(fā)熱量提高這部分能量看做干燥褐煤燃燒的效益，獲得了最大節(jié)省原褐煤質(zhì)量流量的效果.

從圖9和表3可知，褐煤干燥后的水分越少，燃燒時鍋爐排煙溫度降低越多，鍋爐熱效率提高越大，節(jié)煤量就越大，電廠節(jié)能效果越好.但是對于現(xiàn)有的鍋爐機組，鍋爐排煙溫度降幅有限（不能低于排煙酸露點），而且隨著褐煤干燥程度的加深，干燥褐煤成本也將加大，因此上述結(jié)論只適用于一定范圍.

圖9 排煙溫度、排煙熱損失和鍋爐熱效率隨褐煤水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig.9 Variation of exhaust gas temperature，exhaust gas heat loss and boiler thermal efficiency with lignite moisture content

4 結(jié) 論

（1）與原褐煤相比，褐煤干燥后成分發(fā)生變化，可燃物質(zhì)比例增大，隨著褐煤干燥程度的加深，燃燒單位質(zhì)量干燥后褐煤所需理論空氣量均增加，產(chǎn)生的煙氣量增加，但在相同鍋爐出力條件下，所需空氣體積流量和產(chǎn)生總煙氣體積流量減少.

（2）與原褐煤相比，燃燒干燥褐煤時，爐膛理論燃燒溫度提高，最高升高148.13K，最大升高幅度達8.18%，爐內(nèi)平均溫度升高，爐膛內(nèi)輻射傳熱量增加，有助于低負(fù)荷穩(wěn)燃，同時也帶來結(jié)渣問題，但其爐膛出口溫度變化較小，呈現(xiàn)稍微下降的趨勢.

（3）不同干燥程度下的褐煤燃燒與原褐煤燃燒時相比，鍋爐煙氣溫度整體有所下降，水平煙道上各受熱面的對流傳熱系數(shù)和輻射傳熱系數(shù)均有不同程度的減小，傳熱系數(shù)和對數(shù)平均溫差減小，單位時間內(nèi)對流傳熱量減少，受熱面?zhèn)鳠嵝Ч晕⑾陆?

（4）褐煤水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)由34.1%減小至18.0%過程中，排煙溫度下降，鍋爐熱效率提高，最高節(jié)省原褐煤量5.11%，鍋爐節(jié)能效果明顯.

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