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王炯
（中材節能股份有限公司，天津300499）
摘要：為研究飛灰含碳量對燃煤鍋爐熱效率的影響，采用鍋爐熱效率反平衡法計算，通過分析?簡化鍋爐各項熱損失得到燃煤鍋爐熱效率與飛灰中碳的質量分數數學關系式，通過實例進行計算，驗證了飛灰碳含量與鍋爐熱效率數學表達式的正確性，通過該表達式可為燃煤鍋爐設計過程中估算鍋爐熱效率提供一定的指導。
0引言
鍋爐作為燃煤電站的三大主機之一，其性能指標對燃煤機組至關重要，尤其是鍋爐的熱效率已成為評價鍋爐設備完善程度及運行管理水平的重要參數，是一項重要的熱經濟性指標，直接影響電廠的熱經濟性[1]。近年來，由于煤炭資源緊缺，煤炭價格上漲，大部分燃煤電站采取鍋爐在燃用設計煤種時摻燒一定比例的經濟煤種，以減少高價格的設計煤種消耗，這導致鍋爐飛灰含碳量比燃用設計煤種時升高，因此降低鍋爐飛灰含碳量為主要研究方向，提高鍋爐熱效率已成為眾多學者研究的熱點。李士祥[2]研究了300MW煤粉爐摻燒一定比例的高硫低揮發分煤的飛灰含碳量，得出摻燒高硫低揮發分煤后飛灰含碳量明顯升高。劉為展等[3]分析了210MW煤粉爐摻燒低揮發分煤的飛灰含碳量，得出可通過調整增減風量和煤粉順序有效降低飛灰含碳量。王孝先等[4]對300MW“W”型火焰鍋爐摻燒一定比例的越南煤和澳洲煤的灰渣含碳量進行分析，結果表明，可通過優化摻燒方式?配煤及鍋爐配風等方式達到降低灰渣含碳量的目的。劉彥鵬等[5]研究了300MW循環流化床鍋爐摻燒煤泥的灰渣含碳量，得出摻燒煤泥量的多少對飛灰含碳量沒有明顯影響，而大幅增加入爐煤泥量時灰渣含碳量會顯著增加。李沙等[6]對600MW煤粉爐配備摻燒澳洲煤的飛灰含碳量進行分析，得出摻燒澳煤后，由于澳煤著火與燃盡性偏差，使得飛灰含碳量明顯增加。上述文獻研究均得出，摻燒一定比例的經濟煤種會使飛灰含碳量顯著增加，但未給出飛灰含碳量與鍋爐熱效率的數學表達式。
在工程計算中，鍋爐熱效率的求解可采用正平衡法?反平衡法兩種。在進行鍋爐設計及電站方案設計時，基本上是不可能通過正平衡法計算出鍋爐的熱效率的。需要通過反平衡法來求鍋爐的熱效率，大多通過取經驗值來確定鍋爐的熱效率進行設計，采用反平衡法得出的鍋爐熱效率與經驗數據和采用估算方法存在較大差異。為了能更準確地指導設計，避免求解的差異過大，有必要研究鍋爐熱效率的計算表達式。本研究以反平衡法為基礎，通過合理的簡化假設，分析鍋爐各項熱損失，通過推導求得鍋爐熱效率與飛灰含碳量的數學表達式。
1理論分析
2模型建立
3實例計算及模型驗證
圖1為鍋爐熱效率與飛灰中碳的質量分數關系。當鍋爐鍋爐空氣系數α一定時，鍋爐熱效率隨著飛灰中碳質量分數的增大而減小。原因是飛灰中碳質量分數增加，不完全燃燒熱損失增大，引起鍋爐熱效率降低。當飛灰中碳質量分數cfh一定時，鍋爐的熱效率隨著過量空氣系數的增大而減小。這是由于隨著過量空氣系數的增大，排煙量增大，排煙熱損失增加，引起鍋爐熱效率降低。
4結論
基于反平衡法對鍋爐各項熱損失進行分析及合理簡化假設，獲得了飛灰中碳的質量分數與鍋爐熱效率的表達式，通過實例計算與鍋爐實際熱效率進行比較，相對誤差在5%以內，驗證了表達式的正確性。通過分析飛灰中碳含量對鍋爐熱效率的影響得出下列結論：當鍋爐過量空氣系數一定時，鍋爐熱效率隨著飛灰中碳的質量分數增大而減小，此時應通過強化燃燒措施減少鍋爐不完全燃燒熱損失。當飛灰中碳的質量分數一定時，鍋爐熱效率隨過量空氣系數的增大而減小，因此在保證燃煤完全燃燒的情況下盡量降低過量空氣系數，減小鍋爐的漏風量，提高鍋爐的熱效率。
參考文獻：
[1]陳剛.鍋爐原理[M].武漢：華中科技大學出版社，2012.
[2]李士祥.300MW火電機組摻燒低揮發份高硫煤時影響飛灰含碳量的經濟性分析[C]//中國電力企業管理創新實踐，2020.
[3]劉為展，劉利莎.摻燒低揮發份煤時鍋爐飛灰含碳量大的原因分析及調整措施[C]//第四屆火電行業化學（環保）專業技術交流會論文集，2013.
[4]王孝先，魏麗蓉.300MW“W”型火焰鍋爐無煙煤摻燒澳洲煙煤優化[J].廣西電力，2012，35（05）：4.
[5]劉彥鵬，李建民，余永生，等.300MW循環流化床鍋爐摻燒煤泥試驗研究[J].熱力發電，2010，39（10）：6.
[6]李沙，葛偉.600MW機組鍋爐摻燒澳煤飛灰含碳量高分析與調整[J].電站系統工程，2016（06）：2.
[7]葉江明.電廠鍋爐原理及設備[M].北京：中國電力出版社，2010.
[8]韓秀麗.空氣過剩系數對鍋爐熱效率的影響[J].陜西理工學院學報（自科版），2002，18（04）：56-58.
[9]全國勘察設計注冊公用設備工程師動力專業執業資格考試教材，第3版[M].北京：機械工業出版社，2013.
[10]吳味隆.鍋爐及鍋爐房設備[M].北京：中國建筑工業出版社，2006. |
