方軍庭

(安徽開放大學培訓學院 安徽合肥 230022)

爐膛漏風是造成鍋爐排煙溫度升高的重要因素之一[1-2]。機組運行中爐膛維持微負壓狀態(tài)，冷風在爐膛負壓作用下漏入爐膛，造成鍋爐排煙溫度上升，排煙熱損失升高，鍋爐熱效率下降，機組煤耗升高，爐膛漏風影響機組安全性與經(jīng)濟性[3-6]。傳統(tǒng)的爐膛漏風測試有基本正壓法和煙道阻力負壓外推法，均存在著安裝測點多、測試方法復雜、測試結(jié)果精度差等特點[7-10]，因此基于空預(yù)器熱平衡原理提出測試計算鍋爐爐膛漏風的新方法。

1 傳統(tǒng)測試方法

1.1 基本正壓法

對于負壓運行的爐膛，冷風的絕對漏入量只取決于爐膛負壓水平，與鍋爐負荷無關(guān)。當爐膛處于正壓狀態(tài)時，即可完全消除爐膛漏風，此時參與燃燒的風量均為“有組織”入爐風量。此時爐膛出口的過量空氣系數(shù)與“有組織”入爐風量的過量系數(shù)相等，與相同負荷、相同送風量下正常負壓工況下爐膛出口過量空氣系數(shù)對比，即可得到該負荷工況下的爐膛漏風系數(shù)。

基本正壓法試驗過程中要求維持兩試驗工況下鍋爐負荷不變和“有組織”入爐風量（送風量）不變，但在實際的正壓試驗過程中，將造成汽溫變動、大量爐內(nèi)煙氣外逸，試驗的穩(wěn)定工況條件維持困難，造成入爐燃料量和送風量波動，試驗結(jié)果精度不足。

1.2 煙道阻力負壓外推法

煙道阻力負壓外推法是由前蘇聯(lián)首創(chuàng)。在鍋爐負荷和“有組織”入爐風量不變的條件下，爐膛壓力和尾部煙道阻力之間存在著線性關(guān)系，通過不同爐膛負壓工況下的試驗，繪出爐膛壓力與煙道阻力的函數(shù)圖，再將直線外推延長至正壓區(qū)域，得到正壓工況下的煙道阻力，此方法需進行多個負壓工況才能得到較好的函數(shù)圖。

2 熱平衡法基本原理

在鍋爐穩(wěn)定運行工況下，利用空預(yù)器煙氣側(cè)放熱量與空氣側(cè)吸熱量相同的熱平衡原理[11-12]。根據(jù)輸入的爐膛漏風量，分別計算空預(yù)器煙氣側(cè)放熱量與空氣側(cè)吸熱量，當煙氣側(cè)放熱量與空氣側(cè)吸熱量相等時，可根據(jù)此時輸入的爐膛漏風量計算爐膛漏風率。即

式（1）中：Qfg.AH為空預(yù)器煙氣側(cè)放出熱量，單位為kJ/h；Qa.AH為空預(yù)器空氣側(cè)吸收熱量，單位為kJ/h。

2.1 空預(yù)器煙氣側(cè)放熱量計算

空預(yù)器煙氣側(cè)放熱量由通過空預(yù)器的純煙氣放出熱量與煙氣中飛灰放出熱量構(gòu)成，即

式（2）中：Qfg.AH.s為空預(yù)器純煙氣放出熱量，單位為kJ/h；Qrs為煙氣中飛灰放出熱量，單位為kJ/h。

通過空預(yù)器的純煙氣放出熱量Qfg.AH.s的計算如下：

式（3）中：Cfg.AH.en為空預(yù)器進口煙氣比熱容，單位為kJ/(kg·℃)；Cfg.AH.lv為空預(yù)器出口煙氣比熱容，單位為kJ/(kg·℃)；mfg.AH.en為空預(yù)器進口煙氣質(zhì)量，單位為t/h；tfg.AH.en為空預(yù)器進口煙氣溫度，單位為℃；tfg.AH.lv為空預(yù)器出口煙氣溫度，單位為℃。

空預(yù)器進口煙氣質(zhì)量mfg.AH.en由空預(yù)器一、二次風出口的熱風質(zhì)量、進入制粉系統(tǒng)的冷一次風質(zhì)量、去除灰分的燃煤質(zhì)量以及爐膛漏風量組成：

式（4）中：mp.AH.lv為空預(yù)器出口熱一次風質(zhì)量，單位為t/h；ms.AH.lv空預(yù)器出口熱二次風質(zhì)量，單位為t/h；mp.m為進入磨煤機冷一次風質(zhì)量，單位為t/h；qm.f為鍋爐穩(wěn)定工況下燃煤量，單位為t/h；Aar為燃煤灰分，單位為%；ma.lt為爐膛漏風量，單位為t/h。空預(yù)器出口熱一次風質(zhì)量、熱二次風質(zhì)量、進入磨煤機冷一次風質(zhì)量均來源于機組在線測量數(shù)據(jù)，燃煤量來自機組穩(wěn)定工況下燃煤量；燃煤灰分來自燃用煤種工業(yè)分析參數(shù)。

通過空預(yù)器的煙氣中飛灰放出熱量的計算如下：

式（5）中：Crs為飛灰比熱容，單位為kJ/(kg·℃)；灰渣比取9∶1，故乘以0.9。

2.2 空預(yù)器空氣側(cè)吸熱量計算

空預(yù)器空氣側(cè)吸收熱量由通過空預(yù)器的一次風、二次風吸熱量以及漏入煙氣側(cè)冷風吸熱量組成，即

式（6）中：Qp.AH為空預(yù)器一次風吸熱量，單位為kJ/h；Qs.AH為空預(yù)器二次風吸熱量，單位為kJ/h；Qlg.AH為漏入煙氣側(cè)冷風吸熱量，單位為kJ/h。

空預(yù)器一次風吸熱量Qp.AH、二次風吸熱量Qs.AH、漏入煙氣側(cè)冷風吸熱量Qlg.AH計算如下：

式（7）中：Cp.AH為空預(yù)器一次風平均比熱容，單位為kJ/(kg·℃)；mp.AH.lv為空預(yù)器出口一次風質(zhì)量，單位為t/h；tp.AH.lv為空預(yù)器出口一次風溫度，單位為℃；tp.AH.en為空預(yù)器進口一次風溫度，單位為℃。

式（8）中：Cs.AH為空預(yù)器二次風平均比熱容，單位為kJ/(kg·℃)；ms.AH.lv為空預(yù)器出口二次風質(zhì)量，單位為t/h；ts.AH.lv為空預(yù)器出口二次風溫度，單位為℃；ts.AH.en為空預(yù)器進口二次風溫度，單位為℃?？疹A(yù)器出口一、二次風質(zhì)量、進出口風溫來自機組在線測量數(shù)據(jù)，空預(yù)器一、二次風平均比熱容根據(jù)空預(yù)器進出口風溫計算得出。

式（9）中：Clg.AH為空預(yù)器漏風平均比熱容，單位為kJ/(kg·℃)；mlg.AH為空預(yù)器漏風質(zhì)量，單位為t/h；ta.AH.en為空預(yù)器進口平均風溫，單位為℃?？疹A(yù)器進口平均風溫根據(jù)空預(yù)器進口一、二次風溫度及設(shè)計一、二次風比例計算得出。

空預(yù)器漏風質(zhì)量根據(jù)空預(yù)器進口煙氣質(zhì)量及空預(yù)器漏風率計算如下：

式（10）中：mfg.AH.en為空預(yù)器進口煙氣質(zhì)量，單位為t/h；ηlg.AH為空預(yù)器漏風率，單位為%?？疹A(yù)器漏風率根據(jù)空預(yù)器進出口氧量計算得出，空預(yù)器進出口氧量由試驗測點實際測量得出。

2.3 計算流程

根據(jù)空預(yù)器熱平衡原理迭代計算鍋爐爐膛漏風率流程具體見圖1。

圖1 熱平衡法爐膛漏風測試計算流程

3 實例計算

某電廠660 MW機組鍋爐型號為DG2086/25.4—Ⅱ，該鍋爐為一次中間再熱、變壓運行，帶內(nèi)置式汽水分離器啟動系統(tǒng)，固態(tài)排渣、單爐膛平衡通風、Π型布置、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置超臨界直流鍋爐。為研究爐膛漏風對排煙溫度影響的情況，應(yīng)用熱平衡法計算該鍋爐的爐膛漏風率，計算數(shù)據(jù)見表1。當爐膛漏風量在10.09 t/h 時，迭代計算出的空預(yù)器煙氣側(cè)放熱與空氣側(cè)吸熱的熱平衡差值為-521 kJ/h，熱平衡差值絕對值已小于1 000 kJ/h，可以認為此時已達到熱平衡，即當前負荷工況下爐膛漏風量為10.09 t/h，爐膛漏風率為0.4%。

表1 熱平衡法爐膛漏風測試計算實例

4 結(jié)語

應(yīng)用空預(yù)器熱平衡法進行鍋爐漏風測試計算，能夠有效計算出爐膛漏風率，該測試方法在穩(wěn)定工況下進行，無須對爐膛負壓進行調(diào)整，對鍋爐運行無擾動；測試計算數(shù)據(jù)均來自運行參數(shù)和常規(guī)性能試驗測點測試數(shù)據(jù)，測試與計算過程簡便。