循环流化床热水锅炉热平衡计算

科技情报开发与经济 S C I T E C HI N F O R M A T I O ND E V E L O P M E N T E C O N O M Y 2 0 0 7 年第1 7 卷第3I 期 文章编号 1 0 0 5 6 0 3 3 2 0 0 7 3 1 0 1 4 5 0 3 循环统亿床热水锅炉张平衔针髯 孛晓杲 长治市供热管理处 山西长治 4 6 0 11 摘要 介绍了循环流化床锅炉概况 通过热平衡试验 确定了锅炉的各项热损失 指 出了锅炉的缺陷扣技术改造的方向 关键词 流化床 热水锅炉 热平衡计算 中图分类号 T K 2 2文献标识码 A 长治市第一供热厂于2 0 0 4 年 2 0 0 5 年先后安装了4 台5 8M W 循环 流化床锅炉 由于运行过程中煤种多变等情况 与设计参数差别很大 需 进行热力校核计算 以判明各种条件对锅炉效率的影响 以便采取相应 措施 实现经济运行的效果 1 循环流化床锅炉概况 1 1 锅炉参数 额定供热量 5 8 M W 额定出口压力 1 6 M P a 额定出水温度 1 3 0 锅筒工作压力 l 8 5M P a 回水温度 7 0 排烟温度 1 3 7 循环水量 8 2 6t h 锅炉设计效率 8 8 3 8 1 2 燃料 该锅炉适应烟煤 贫煤 褐煤 无烟煤 洗中煤 煤矸石 全矸石等各 种燃料 现锅炉主要使用的是洗中煤 粒径小于2 0m i l l 2 热平衡试验的标准 目前 国内循环流化床锅炉热平衡试验所用的热平衡标准主要有 3 种 一是G B1 0 1 8 4 一1 9 8 8 电站锅炉性能试验规范 二是德国标准 D I N1 9 4 2 1 9 9 7 版 三是美国标准A S M EP T C4 1 锅炉性能试验规 范 国产流化床锅炉投运验收时 一般采用第一种标准进行验收 国外 进口的循环流化床锅炉 国外锅炉制造厂家通常要求采用后两种标准 进行验收 的差距 到真正焊接时才发现在局部焊接处没有保证焊接作业的最小间 隙与操作时焊条的适当角度 因此出现了焊不透 虚焊等现象 解决方法 尽量加大各焊接板之间的焊接距离 充分考虑焊接的先 后顺序 提前在三维模型中按实际焊接顺序进行模拟装配 每安装一个 零件就分析如何焊接 随时进行安装顺序或零件的结构调整以保证焊接 的顺利进行 直到安装最后一个零件 这样可以做到心中有数 提高焊接 质量 保证焊缝强度 避免出现无法焊接的情况 4 2 焊接应力集中问题 叉形架受力复杂 根据实际工作大都选用厚钢板进行焊接 为了保 证足够的强度及焊透性 大多数钢板都开了较大的坡口 在实际焊接过 程中 由于各坡口互相交叉 局部就会出现较大面积的焊区 整个叉形架 焊后变形较为严重 内应力较大 改进方法 通过改变各零部件的相互位置 减少坡口交叉 以保证焊 接件的刚性 见图5 焊接厚度不同的钢板时 尽量使两者中心线一致 以避免产生弯曲力矩 在焊接封闭箱体时 钻通气孔 避免翘曲变形 5 结语 针对在实际加工过程巾出现的问题 对内伸缩截割机构在设汁上进 行了以上改进及词整 尽可能把问题解决在生产加工第一线 加快了生 产装配过程 减少了加工成本 提高了产品质量和可靠性 同时也积累了 一定设计经验 为进一步生产系列化产品打下了基础 本论文为中国煤炭科学总院科技发展基金项目 2 0 0 6 C X 0 4 研究 收稿日期 2 0 0 7 1 0 1 7 衰l 飞灰和妒渣中的灰量占总灰量的份额 锅炉形式 蛳m 固态排渣煤粉炉O 9 50 0 5 无烟煤 0 8 5O 1 5 贫煤 O 8 00 2 0 开式炉膛烟煤 O 8 00 2 0 褐煤 0 7 0 加 8 00 2 0 O 3 0 液态排渣炉 无烟煤 O 8 50 1 5 半开式炉膛 贫煤O 8 0 o t 2 0 烟煤 0 7 0 0 8 00 2 0 一O 3 0 褐煤 O 6 0 一0 7 0O 3 0 0 4 0 闭式炉膛 O 柏一0 5 00 5 0 0 6 0 卧式旋风炉 O 1 0 1 5O 8 5 0 9 0 3 热力学平衡计算 从能量平衡的观点出发 锅炉在正常工作时 输入锅炉的热量与从 锅炉输出的热嚣相平衡 这就是锅炉的热平衡 输人锅炉的热量 一般可 以简单地认为就是燃料燃烧所放出的热量 从锅炉输小的热量则可以分 为两部分 一部分是使低温水变成高温水所吸收的热量 这部分热量通 常称为锅炉的有效利用热量 另一部分就是锅炉在生产过程中由于各种 原因不可避免地要损失掉的热量 图5 叉形架外形图 成果 参考文献 1 潘玮 E B J 1 6 0 重型掘进机截割机构行星减速器的设计 J 煤矿机 械 1 9 9 9 i 0 1 3 2 彭友禄 焊接工艺 M 北京 人民交通出版社 2 0 0 2 7 6 8 0 3 中国化学工程第十三建设公司 铜及铜合金焊接及钎焊技术规程 s 北京 化工部建设标准编辑巾心 1 9 9 3 5 5 5 7 7 6 8 0 实习编辑 薛占金 第一作者简介 杨春海 男 1 9 8 0 年3 月生 2 0 0 1 年毕业于太原重型 机械学院 工程师 巾国煤炭科学研究总院太原研究院 山西省太原市并 州南路1 0 8 号 0 3 0 0 0 6 下转第1 4 8 页 1 4 5 万方数据 孛晓果循环流化床热水锅炉热平衡计算本刊E m a i h b j b m a i l s x i n o n e l 科技研讨如果把燃料燃烧所放出热量 即输入锅炉的热蛰 看作是1 0 0 锅炉的有效利用热量和各项热损失加起来同样是1 0 0 这样就可以建立起以百分数表示的锅炉热平衡方程式 9 l q g3 q 4 g 9 6 1 0 0 I 式巾 q 为有效利用热量占输人热量的百分数 q 为排烟损失占输入热量的百分数 q 为化学不完全燃烧损失占输入热量的百分数 q 为机械不完全燃烧损失占输入热量的百分数 q 为锅炉炉体的散热损失占输入热量的百分数 铂为灰渣物理损失占输入热量的百分数 所谓锅炉的热效率 就是锅炉的有效利用热量占锅炉热量的百分数 所以 锅炉热效率 r w q l 祭x 1 0 0 2 式中 G 为有效利用热量 k J k g q 为输入锅炉的热量 k J k g 由式 1 和式 2 又可得v w q j 1 0 0 一 g 9 3 g J 9 9 6 3 用式 2 计算锅炉热效率的方法通常被称为正平衡法 或叫正平衡热效率 用式 3 计算的锅炉热效率通常被称为反平衡法 或叫反平衡热效家 目前发电厂常用反平衡法计算锅炉热效率 因为用正平衡法汁算热效率时手续比较麻烦 所得出的结果往往还i f 现较大的误差 而用反平衡法计算热效率时就方便和准确很多 另外 在用反平衡法汁算热效率时 必须先求出各项热损失的大小 这样有利于对各项热损失进行分析 以便找H 1 减少这些热损失的措施 提高锅炉的热效率 因此在这里我们采用反平衡法进行计算和分析 3 1 输入锅炉的热量及有效利用热量对应于lk g 燃料输入锅炉的热量G 包括燃料应用基低位发热量p 燃料的物理显热 雾化重油所用蒸汽带入的热量 物理冠热的数值很小 可以忽略不计 本单位流化床锅炉不是烧油的炉子 所以输入锅炉的热量可以视为燃料的应崩基低位发热量 即 Q W 4 锅炉有效利用热量包括热水吸收的热量以及排污水带走的热量 当排污牢小于2 排污水带走的热量很少可忽略不计 供热厂运行期间排污率小于2 因此可以认为对应于Ik g 燃料锅炉有效利用热量可以用下式计算 Q 玩 k L 缸 5 式中 为热水的流量 k g h k 为省煤器 n I 1 热水焓 为给水焓 3 2 各项热损失的计算3 2 J 机械不完全燃烧损失和机械不完全燃烧损失可以表示为 4 参 l o o 6 式巾 仉为对应于1k g 燃料的机械不完全燃烧热损失 k J k g 对于运行巾的煤粉炉 通常采用灰平衡法 即根据lh 的飞灰量 炉渣量 沉降灰以及飞灰 炉渣和沉降灰巾残留的可燃物含量百分数来汁算q 大小 由于本单位没有沉降灰 所以本汁箅仅以前两种为主 q 4 半 瑞导 1 盘 1 i I 面艿百 1 面iJ J式中 3 2 72 4 2 为灰分残窝可燃物豹发热量 厶年玎G 分别为飞灰和炉渣巾可燃物百分数 南取样分析确1 4 6表2 平衡计算结果名称符号单位公式或来源数据备注应用基成分水分M d1原煤化学分析0 0 9碳C m I原煤化学分析0 4 6 55氢 一1原煤化学分析0 0 3 0 6氧0 一l原煤化学分析O 0 6 ll氮虬l原煤化学分析0 0 0 86硫 l原煤化学分析0 0 1 9 4灰分A 村l原煤化学分析0 3 2 48应用基低位发热量Q 耐L l l k g厦燥化学分析1 76 9 3 4锅炉热效率迭代0 8 4 0 9 5 83 2 2 f 锅炉给水温度轴 给定7 0锅炉给水表压肌 g M P a测量I 8 4 26表压加上流动阻力0 3 4 2 6 M P a大气舔力P m nM P a给定0 I锅炉给水绝对压力肌 n M P aP s g P 1 9 4 2 6锅炉给水焓雀表2 9 4 5 3 l9啊 L l k g省煤器出口水流量Dk g h给定8 2 6 0 0省煤器出口水温度f 4 给定1 3 7实际出口省煤器 口压力 表压 p g M P a给定1 5省煤器 口绝对压力p t 口 M P a给定1 6省煤器出口水焓查表5 4 7 2 0 6I w k J k g系统输入热量口k J k gQ a d1 76 9 3 4原煤消耗量嚣k 嚣 hD i 一 Q 砌t1 40 2 6 6 8 93 7排渣量慨k g h运行数据l8 8 0估算 认为排渣占总排量4 0 总排量8 是碳底渣含碳量倪l化学分析O 0 5测量值飞灰含碳量ol化学分析0 0 9 9测量值飞灰量 纯灰 m a tk g hB x A r m L 1 一C b 27 6 9 8 6 87 0 6飞灰量 包括碳 k g 1 1惭 I q 30 7 4 2 1 6l底渣质蛩分数吼lm b I 一伉 I B A 0 4底渣巾灰占总灰分的百分比 根据平时运行估算飞灰质量分数铷ll 一毗O 6根据平时运行估算灰渣中碳量与灰量的Clo e C 1 一位 蜘 l 知 I E m 0 0 8 6 9 7 93 8比率煤应用基实际烧掉的C 耐lc d r A x C 4 3 72 4 90 9 7碳质量分数理论燃烧空气量y m V h0 0 8 9 C 0 o 3 7 5 S d x 1 0 04 4 5 3 61 6 l4 6 8去掉亚硫酸O 2 6 5 H x 1 0 0 O 0 3 33 0 群1 0 0钙生成硫酸钙所需氧理论十烟气量 毒m 3 l a1 8 6 6 x e O 3 7 5 S 4 4 1 99 2 95 2 50 7 9 V 9 0 0 岛N 烟气中0 体积分数y mI测量值0 0 6烟气巾C O 气体积分数V a 口1 估算值1 5 0 x 1 0 烟气巾C O 体积分数矿 l1 估算值2 4 0 x1 0 4烟气巾s 0 体积分数V N l估箅值1 6 0 l O o假定7 0 的S 转化为S 0 2烟气巾N O 体积分数V hl估算值5 0 0 x1 0 4烟气巾N 体积分数y 憎l1 V J 2 y t I B V l n y R n y 7 8 8 x l O I空气过缝系数纯 l2 1 1 2 1 一 V r e O 5 y m I1 4 0实际十烟气体积V m 3 k gy 0 f 一I y 16 2 3 万方数据 标准分享网 w w w b z f x w c o m 免费下载 w w w b z f x w c o m 孛晓杲循环流化床热水锅炉热平衡计算 本刊E m a i l b j b m a i l s x i J f f o n e t 科技研讨 定 咖和a t 分别为飞灰和炉渣中的灰 j 占总灰量的份 额 按表l 选取 本计算巾根据以往运行经验m 取0 4 即蛳为 0 6 飞灰和炉渣的含碳量经测定为0 0 9 9 和O 0 5 3 2 2 化学不完全燃烧损失q 3 化学不完全燃烧损失可表示为 q 3 早 1 0 0 8 U 式中 仉为对应于Ik g 燃料的化学不完全燃烧热 损失 k J k g 化学不完全燃烧热损失应等于烟气巾所有可燃气 体的发热量之和 但由于H 和c 地在烟气中含量极 少 所以只考虑烟气巾的C 0 量 这时的汁算式如下 t 忙 丘也盟型婴业业嫂二止 9 3 一n V r 式中 1 2 6 3 6 为容积发热量 p c 0 为由烟气分析 仪测得的千烟气巾C O 容积分数 t 0 0 q 为修正系 数 是考虑燃烧过程中由于机械不完全燃烧热损失 使 部分燃料没有生成烟气 闲而对干烟气容积应进行的 修正 根据我国几十种煤种的统汁 得出化学不完全燃 烧损失的简化计算公式如下 q 乒一3 2 3 生 C O x a 1 0 0 q 一 1 0 V 式中 O t 为炉膛出口的过量空气系数 由于没有测量过实际出I 1 烟气成分 因此根据某 2 2 0t h 和4 1 0t h 循环流化床锅炉的热平衡试验测量数 据进行估计 取2 4 1 0 m 3 m 3 3 2 3 排烟损失q 2 排烟损失可表示为 鲁 t 0 0 续表2 名称符号单位公式或来源数据备注 排烟温度 运行数据 1 7 0 设汁值为 1 3 7 此处取 实际运行值 C O 气体定压比热容 c p a e k J m 3 K查表 1 7 6 0 气体定压比热容 c pc n l J m 3 K查表 1 3 3 池气体定压比热容c p 心k J m 3 K查表 J 3 C O 气体定压比热容 c p Q l J m 1 K查表 1 3 l 千烟气平均定压比热容 e p F k J m 3 K c p 锄2 V a e V s m c p t e x V a z 1 3 7 l4 7 34 c p m XV m c p o 崩V 洲 送风温度1 0 j 1 9 量值 2 送风绝对湿度巩测量值 O 0 l 干烟气带走的热量 Q 2 廿 k J k g V s x c p F 一t o l4 5 2 3 6 83 9 3 烟气中水蒸气的体积V I d m d k g1 2 4 9 一肘J 1 2 9 3 a x 0 5 5 5 y A 也J 水蒸气定压比热容 c p m k J m 3 K查G B1 0 1 8 4 一1 9 8 8 附录C1 5 2 烟气中水蒸气带走的热量Q H 2 0 k J k gV m o x c p m a 啡广l o 1 4 3 3 6 94 8 44 排烟热损失 乳 l Q I 舯 Q Q r 0 9 01 8 83 1 2 可燃气体未完全燃烧 叮3 l 矿目x 1 2 6 3 6 x V Q r 1 0 7 x 1 0 1 热损失 固体未完全燃烧热损失 9 4 l3 27 2 4 x A x C q 0 5 22 5 01 3 5 散热损失 军5 l 设汁值 O 0 0 8 排渣温度地 运行数据 8 0 0 估汁值 炉渣比热容 c p k k g J m K查G B1 0 1 8 4 一1 9 8 8 附录C 0 9 7 飞灰比热容 c p A k g J m 3 K查G B1 0 1 8 4 1 9 8 8 附录C O 8 2 灰渣物理热损失9 6 l f 妣x c p d 1 c b c b f 0 嘞 0 0 7 7 0 2 0 4 5 c p d 1 一锄 旷 A J Q r 锅炉计算热效率 2 l 1 一g2 一g 一q 4 一q s q 6 0 8 4 l 迭代误差e r r o r 卵广田2 1 6 7 xl O 4 式巾 O 为对应于lk g 燃料的排烟热损失 k J k g 如果不J f j 外来热源加热燃料和空气 排烟热损失应等于排烟热焓与 冷空气热焓之差 烟气的容积与热焓是根据完全燃烧这一假定汁箅的 由于部分燃料不能完全燃烧 则lk g 燃料所需空气量 燃烧后生成的烟 气容积和热I 均减少 所以 在实际汁算时要对上述焓差进行修正 因化 学不完全燃烧热损失很小 因此 一般仅就机械不完全燃烧损失q 进行 修正 这里由于计算霸要 假定送风湿度为O O l 送风温度为0 3 2 4 散热损失q 额定蒸发量n 下的散热损失口 可查资料 如果需要求锅炉在非额 定下的散热损失 则可由下式计算 g g 鲁 1 0 0 1 2 式中 口 为额定蒸发艟时的散热损失 D r 和D 分别为额定蒸发 量和实际蒸发量 讹 由于缺乏相关没汁资料 所以根据菜2 2 0t h 和4 1 0U h 循环流化床 锅炉的热平衡试验测量数据进行估汁 取0 8 3 2 5 灰渣物理热损失q 灰渣物理热损失可以表示为 q 6 斧 1 0 0 1 3 V 式巾 Q 6 为对应于Jk g 燃料的灰渣物理热损失 k J g 倒 掣e 赫 蚴揣 1 4 式中她和c 分别为炉渣和飞灰的比热容 k J k g 可查G B1 0 1 8 4 1 9 9 8 附录C t 为炉渣温度 固态排渣时为6 0 0 c c 液态排渣时为灰渣 的熔化温度 1 0 0 m 为飞灰温度 取烟气温度 3 3 平衡计算结果 平衡计算结果见表2 综上所述 锅炉的原设汁效率8 8 4 实际计算效率8 4 1 误差 4 3 经敏感性锅炉出力不够的原因分析 主要是燃料的粒径