冷渣机技术的挖潜增效案例

2010-09-16冉友根谢安民

中国设备工程 2010年6期

冉友根，谢安民

（贵州轮胎股份有限公司十分厂，贵州贵阳 550008）

循环流化床锅炉具有高效、低污染的优点。它的燃烧效率可接近或达到同容量煤粉炉。可燃用烟煤等及各种劣质煤。由于循环流化床锅炉大多燃烧劣质煤，故灰渣排放量大、灰渣排放温度高（1 000℃左右），直接排放会带走大量热能，不仅污染环境而且存在安全隐患。应把锅炉排渣余热回收作为节能改造的一项必要措施，循环流化床锅炉配备冷渣机恰好可达到此目的。

一、安装冷渣机前锅炉的运行状态及热损失

1.运行状态：

循环流化床锅炉因燃用煤质较差，故其炉内的灰分重、料位上升快。没有冷渣机的情况下，只能靠人工进行出渣，这会造成锅炉料位时高时低、出力时大时小、锅炉运行不稳定、负荷波动大、热效率低。

2.灰渣热损失分析：

根据灰渣物理显热Q6的计算公式：

式中：H——灰渣量，H=煤量×Aar，Aar为灰渣含量，一般在30%左右；

α——排渣量占锅炉燃烧总灰渣的比例，循环流化床锅炉一般取α=0.8；

Cθ——1kg灰渣在温度为θ时的显热值，其单位为kJ/kg，数值可查表1。

表1为1kg灰渣在不同温度下的显热值，表2为公司燃煤工业分析数据。煤质越差，灰渣含量越高，灰渣损失也越大，由表1可见，排渣温度越高，灰渣的显热值大。锅炉排渣温度一般都在950～1 000℃间，每千克的灰渣显热量约为1 000kJ/kg。以一台35t/h 循环流化床锅炉为例来计算灰渣的热损失：每小时耗煤量约为7 500kg，则灰渣量H=7 500kg×30%=2 250kg；排渣温度为1 000℃时，其灰渣的显热为1 005kJ/kg，带入公式（1）得Q6=180.9万kJ，约相当于燃烧91kg发热量为1.98万kJ/kg的煤放出的热量。

表1 灰渣在不同温度下的显热值

表2 公司燃煤工业分析数据

二、配备冷渣机后，循环流化床锅炉

运行情况分析

1.配备冷渣机后锅炉热平衡分析：

热平衡是以1kg燃料为基础进行计算的，通过热平衡计算可知锅炉的有效利用热量及各项损失，从而计算锅炉的效率和燃料消耗量。锅炉的一般热平衡方程为

式中：Qr——锅炉输入热量；

Q1——锅炉有效利用热；

Q2——排烟损失；

Q3——可燃气体不完全燃烧损失；

Q4——可燃固体不完全燃烧损失；

Q5——锅炉散热损失；

Q6——排渣物理显热损失。

将式（2）两边同时除以输入热量Qr后，则为1=q1+q2+q3+q4+q5+q6，此式更直观地体现出各项热量占输入热量的比例。在分析配备冷渣机后锅炉的热平衡时，可以把Q1、Q2、Q3、Q4、Q5看成常数，只分析Q6的变化对锅炉热效率的影响。冷渣机用锅炉给水作为冷却水，锅炉给水经过冷渣机吸热后，排渣温度从1 000℃降到100℃以下，锅炉给水在冷渣机内的吸热量为Q6=Hα△Cθ=7 500kg/h×30%×0.8× (1 005-80) kJ/kg=166.5万kJ/h。因每千克煤的发热量为19 800kJ/kg,锅炉1h总的输入热量Qr=燃煤量×发热量=7 500kg/h×19 800kJ/kg=14 850万kJ/h。通过冷渣机每小时回收的热量为166.5万kJ/h，相当于锅炉每小时输入热量14 850万kJ/h的1.12%，即通过使用冷渣机能够直接提高锅炉热效率1.12%。

2.配备冷渣机后对锅炉的稳定运行分析：

循环流化床锅炉正常运行，当流化风量和循环灰量一定时，料位厚度变化对锅炉负荷影响极大，图1为公司4＃炉35t/h循环流化床锅炉在未装冷渣机前人工间断放料时锅炉负荷的变化曲线，由图1可看出锅炉负荷是随料位的变化而连续变化的，当料位上升到某一高度时，人工短时间内放出大量料灰渣，使料位回到正常料位，由于料位的升高和降低的过程对循环流化床锅炉的循环灰量影响很大，循环流化床锅炉的负荷又主要是靠循环灰量来控制，所以料位变化的结果就是改变了锅炉的负荷。若锅炉运行的其他参数不变，料位越高，循环灰量越少，所以锅炉负荷是随料位的升高而降低的过程，若锅炉未配备冷渣机（靠人工间断放料），则负荷是随料位的升高和降低来回波动的过程，负荷的来回波动对锅炉的稳定运行和供汽系统的稳定影响很大。配备冷渣机后锅炉料位就很容易控制在最经济的料位。图2为配备冷渣机后负荷变化曲线图，由图2可看出，料位变化很小，锅炉出力的波动也随之减少。同时因大量未完全燃烧的细颗粒能稳定地参与循环燃烧，飞灰损失会降到最低。若在给煤量相同和其他运行参数一样的情况下，安装有冷渣机的锅炉在稳定运行时可使效率提高约2%。