水煤浆锅炉的能效分析.ppt

1、水煤浆锅炉的能效分析Analysis of Energy Efficiency of CWS-fired Boiler,集 美 大 学 俞建洪 广州天鹿锅炉厂 席代国 2010.,0 前言,水煤浆在锅炉和工业炉窑应用现状 燃料低位发热量是计算锅炉热效率依据，因此必须单独计算燃料水份对锅炉能效的影响。 水煤浆锅炉的能效包括磨煤电耗、燃料中水份带走的热损失、锅炉运行热效率和锅炉运行电耗等4个部分。,水煤浆炉与链条炉和煤粉炉进行能效比较的前提,1）同一种燃料。即指燃烧某种水煤浆的锅炉与燃烧该水煤浆原料煤的链条炉及煤粉炉进行比较。如表1采用大同原煤及以该原煤研磨的大同水煤浆 。,2）电耗对能效影响的计

2、算方法 ： 磨煤电耗和运行电耗均分别折算到磨制1kg水煤浆的电耗和输送1kg水煤浆进炉膛燃烧的电耗。这些电耗对应的热量占水煤浆低位发热量对百分比即是对能效影响值。,1 水煤浆炉与链条炉的能效比较,1.1燃料水份对水煤浆炉与链条炉能效的影响 燃料中水份在炉膛被加热至沸点，接着就汽化并把汽化后的水蒸气过热到锅炉排烟温度后排出炉外，这3个过程带走的总热量按文献1进行计算（这里略去燃料中氢气燃烧后生成水蒸气的影响），计算结果列入表2。,1.2 磨煤电耗对两种锅炉能效的影响,1.3水煤浆炉和链条炉运行电耗比较,1.3.1 水煤浆炉新增用电设备 表5 容量6t/h水煤浆炉新增用电设备及所配置电机功率,1.

3、3.2水煤浆锅炉运行中产生的飞灰量对引 风机电耗和环境的影响,尽管水煤浆中含灰量很低，但燃料中大约90%灰分经锅炉尾部排到炉外。按表1提供的大同煤和大同浆的含灰量可估算出飞灰量，其结果列在表6中。由于在链条炉中，燃料中仅约10%灰分经锅炉尾部排到炉外。因此，水煤浆炉原始烟尘排放浓度大大超过链条炉。,为了稳定达到一类地区低于环保新标准100mg/Nm3 的要求，不得不采用多管加布袋两级除尘。由于布袋除尘器的阻力在12001500 Pa，比通常采用多管加水膜两级除尘增加阻力约600 Pa，这导致引风机运行电耗增加15 kWh（6t/h炉）。 水煤浆炉1小时新增电耗36.95+15=51.95 kW

4、h 对一台6t/h水煤浆炉，与同容量链条炉相比（扣除不需要拖动炉排的电机功率2 kW），水煤浆炉运行1小时增加电耗就是47.95 kWh。考虑部分新增设备属间断运行等因素，新增电耗取38.36kWh。这样，以一台6t/h水煤浆炉1小时约燃烧1.050 t水煤浆计算，燃烧1t浆新增电耗是36.53 kWh 。,1.4水煤浆炉和链条炉运行热效率分析比较,链条炉运行热效率比水煤浆炉低。 比较定性的。为了简化，从反平衡角度进行分析。即略去化学不完全热损失、散热损失和灰渣热损失的影响。导致链条炉比水煤浆炉运行热效率低的主要原因是机械不完全热损失和排烟热损失。深入分析可知，炉渣含碳量高、过量空气系数大分别

5、是链条炉这两大热损失超过水煤浆炉的关键原因。,炉渣含碳量高的原因分析,我国工业锅炉设计煤种是类烟煤，其灰分和挥发份比大同原煤或级水煤浆的原料煤差很多（表8）这是影响燃尽的主要因素。 燃料灰分对炉渣含碳量影响很大，从表8可算得：类烟煤的灰份是大同原煤的2.14 3.42倍，灰份高容易使煤在燃烧过程出现裹灰，碳被氧化的速度减慢，来不及燃尽就落入渣斗，使炉渣含碳量增高。此外，常用类烟煤挥发份也比大同原煤或级水煤浆的原料煤偏低，这也影响燃尽。,表8 类烟煤和大同原煤的主要煤质特性,链条炉炉膛过量空气系数偏大的原因分析： 链条炉排上燃料是分阶段的层状燃烧，尽管采用相应的分段送风等措施，但因燃料变化和炉排

6、侧密封不可能严密，为了防止局部缺氧，仍然必须选择比水煤浆炉偏大的过量空气系数。其次炉门和渣斗的漏风。通常炉膛出口的1.4。 水煤浆炉与煤粉炉一样属悬浮燃烧，煤粉与空气混合较好；此外，炉膛密封也相对好。通常炉膛出口1.25。,基于上述分析链条炉比同一原料煤的水煤浆炉 运行热效率大约低2-3%。 综上所述，在水煤浆炉和链条炉能效比较中， 因水煤浆水份、磨煤电耗及运行电耗对水煤浆炉能 效产生影响为 -8.714%；而运行热效率对水煤浆炉 能效影响为 +2 3%。因此，水煤浆炉能效比燃烧 制浆原料煤的链条炉大约低57%。,2水煤浆炉和煤粉炉的能效比较,2.1水煤浆炉和煤粉炉磨煤电耗和运行热效率可 认为

7、基本相同。 2.2由于运行电耗增加，水煤浆锅炉能效比煤粉 炉低，这里仅取1%。 2.3水分对水煤浆锅炉能效的负面影响3.894%。,3.结论与建议,3.1由于单位热量（如1MJ）的水煤浆价仅为重油价的二分之一；因此不管哪种容量的锅炉，只要用水煤浆替代原先的重油燃烧，由于燃料费用显著下降，故都能取得明显的经济效益。此外，水煤浆在能源安全方面有其重要意义。,3.2 与燃烧制浆原料煤的链条炉相比， 水煤浆炉运行热效率高于链条炉23 %，但因水煤浆磨煤电耗和水份带走热量以及运行增加的电耗等因素的影响，其总能效比燃烧制浆原料煤的链条炉要低57% 。对于燃烧含水含灰相对多的、级水煤浆锅炉，其能效还会更低。

8、,3.3 与煤粉炉相比，尽管两种炉型的磨煤电耗和运行热效率基本相同，但因水 煤浆35 %的水份要带走大量的热量，即低3.894 %；且水煤浆炉运行电耗与采用气力输送燃烧的煤粉炉相比，其电耗仍然比较大，这里仅定性地取其对能效 影响值为 -1%。则水煤浆锅炉的能效要 比燃烧制浆原料煤的煤粉炉低4.894 %。,3.4 对洗煤场泥煤制成的水煤浆或飞灰水煤浆（如用福建某坑口电厂除尘器下飞灰脱碳工艺过程形成的水煤浆）。由于不存在（或仅存在很低的）磨煤电耗，且所含的水份大多是本身固有的，干燥后利用也需要热源，对这些资源可回收利用的水煤浆，单独燃烧有困难，可注入流化床锅炉燃烧，其可燃质利用和能效都能有效提高

9、。应在矿区大力提倡。这方面国内外有很成功的经验。,3.5 水煤浆是低灰优质烟煤研磨而成，按水煤浆技术条件和测定方法（GB/T 18855-2002），水煤浆被划分为三个等级，其对应含灰量分别为6%、68%、810%。但因燃料灰份大约有90 %以飞灰形式飞出锅炉，因此，水煤浆在工业锅炉上燃烧，该属于多飞灰的燃料。锅炉原始烟尘排放浓度大，必须考虑有效的除尘设备才能稳定达标。,3.6 我国浮选洗煤企业，应当借鉴欧美办法，将一部分340mm粗颗粒精煤供链条炉燃烧，这样，不仅该链条炉可达到与水煤浆炉相近的运行热效率，而且其能效比燃烧精煤水煤浆锅炉也要高 78%。此外，链 条炉的原始烟尘排放浓度也更低，使用通常除尘器便可达标。,参考文献,1 陈学俊，陈听宽. 锅炉原理. 机械工业出版社. 1991. 2 国标. 水煤浆的技术要求和测量方法. GB/T18855-2002. 3 贾传凯.水煤浆水份对锅炉燃烧的影响. 工业锅炉，2008（6）. 4 成预林，季云金，徐永前. 水煤浆锅炉应用与系统设计. 工业锅炉，2008（6）. 5 祝平. 不要走入水煤浆误区. 中国能源， 2002（4）.,6 刘威林，赵光宇. 使用大同原煤生产水煤浆的意义及生产中需要注意的几个问题. 水煤浆技术研