燃煤锅炉燃烧工况简易评估方案的研究.pdf

2 0 1 3 年第8 期 内蒙古石 油化 工 3 燃煤锅炉燃烧工况简易评估方案的研究 尚莲枝 ， 韩继鹏 内蒙古 自治 区锅炉压 力容 器检验研究 院 ， 内蒙古 呼和浩特0 1 0 0 2 0 摘要 针对工业生产 中锅 炉燃煤状况， 结合能效测试 实践经验 ， 综合分析 1 5 0 0组煤灰数据， 研究 分析 出更加适合 日常生产的能效评估方法。 本文主要在煤炭加水方法， 煤炭燃尽率和排烟温度三个方面 进行阐述 ， 并详细论证评估模型。 关键词 锅炉 ； 节能； 煤炭 ； 排烟温度 中图分类号 TK2 2 7 文献标识码 A 文章编号 1 o o 6 7 9 8 1 2 0 1 3 O 8 一O o 0 3 一o 3 我 国有5 0 ％以上的煤炭被用于锅炉燃烧。 燃煤 锅炉能否经济运行是节能减排的一项重要内容 。锅 炉能效测试是节能运行和改造的重要支撑。 所以， 作 为监督单位 和使用 单位都要掌握锅 炉能效测试技 术 。目前 ， 质量技术监督机构依据 G B 1 0 1 8 0 2 0 0 3 对工业锅炉进行能效评估测试 ， 此方法专业 内容多， 对测试设备要求高 ， 适用于质量技术机构 ， 而不利于 锅炉使用单位 自查 。我们在对 内蒙古 自治区 5 0 0台 在用锅炉能效测试的基础上 ， 通过分析研究 ， 力求摸 索出一套适合锅炉使用单位 自行对锅炉燃烧工况能 效评估的方法。 1 方法建立的基础研究 目前 ， 工业锅炉的管理 大部分 由动力科或者后 勤管理， 在企业 内部不是直接创收的部门。首先 ， 在 锅炉管理成本上 ， 企业不乐意投入大量资金， 这样在 节能评估测试的方法 中所使用的设备 ， 在确保准确 度的同时 ， 必须考虑价格低廉 。其次， 锅炉使用单位 尤其是链条炉使用单位和小型供暖单位 ， 司炉工文 化水平较低 ， 所 以方 法还要保证操作简单 ， 易于理 解 ， 最好是程式化操作， 照表评估 。 2 方 法的研 究 过程 我们首先参与到工业锅炉的能效测试工作 中， 积极和锅炉房交流 ， 听取总结司炉工在 日常工作 中 掌握的技巧 ， 比如通过观察火焰 ， 查看灰渣的颜色来 判断等。 通过走访 ， 我们发现在司炉操作 中对锅炉经 济运行 的判断方法都是停 留在经验总结的阶段 ， 对 节能 的具体参数还没有一套正确可行的方法。我们 分析总结 了自治区 5 0 0台锅炉的煤灰数据 ， 结合数 大而增大 ； 在同一围压下 ， 峰值主应力差随着掺量的 增加而增大 ③粉煤灰水泥改良垃圾土的强度随着 掺量和养护时间的不同而不同。 6 结 论 ①在各级 围压下 ， 峰值主应力差随着粉煤灰水 泥 的掺和量的增加而增大 ， 随着养护期 的增加和提 高。②在垃圾土中掺人一定 比例粉煤灰水泥可以使 土体增大其 内摩擦角和获得准黏聚力 ， 从 而可 以提 高垃圾土的抗剪强度 ， 提 高其 承载力 。③改 良后 的 垃圾土应力应变关系曲线基本属于硬化型抛物 线 ， 随着龄期 的增大 ， 应变在 1 5 到2 O 之间。应力 应变曲线的形状随着掺人粉煤灰的比例不同变 化不大。 ④强度随粉煤灰水泥掺量的增加而增大， 粉煤灰水泥掺量 2 O 、 3 0 ％、 4 O 9 ， 5 在 2 8 天强度达到 最大值。 [ 参考文献] [ 1 ] [ 2 3 [ 3 ] [ 4 3 郑毅． 垃圾和垃圾 学口] ． 长春地质 学院学报， 1 9 9 6 ， 2 6 1 1 1 2 ～ 1 1 8 ． 冒俊． 人工改 良垃圾 土强度特 性研究[ D] ． 南 京 河海大学， 2 0 0 7 ． 文建鹏． 长沙典型粉质粘土的三轴试验及本构 模型研究[ J ] ． 学位论文． 中南大学， 2 0 0 4 ． 冯世进 ， 等． 城市 固体废弃物剪切强度参数 的 研究[ J ] ． 学术期刊． 浙江大学学报 工学版 ， 2 0 0 5， 7 ． 收稿 日期 ； 2 O 1 3 一O 1 一l 3 作者简 介 尚莲枝 工程 师， 内蒙古 自治 区锅 炉压力容 器检验研 究院理化 室检验 员 ， 主要研 究方向为锅 炉水 介 质处理、 锅 炉节能减排技术 、 煤灰分析技术优化 。 4 内蒙古石 油化工 2 0 1 3 年第8 期 学分析知识进行评估模型建立。 3 模型的推导与计算 ， 3 ． 1煤炭加 水模 型 在煤炭人炉之前 ， 要加一定量 的水 ， 这是为了在 煤炭存放时防止煤炭的 自燃。 锅炉运行 中， 在煤炭中 加入一定量的水 ， 会 降低煤粉尘的产生 ， 防止对操作 工人和周边环境的伤害与污染。 同时， 燃烧中煤炭中 的水分会首先受热汽化、 膨胀 ， 这样水分就会松弛煤 炭 ， 使得煤炭和空气接触的表面积增加 ， 有助于煤炭 的充分燃烧 。 但煤炭中的水分汽化 ， 会带走一部分热 量 ， 降低煤炭的使用效率 。基于此 ， 我们必须研究探 讨加水方案。 水分的发热量的影响公式为 Qn e t ． v ． m Qg r ． v ． a d一 2 0 6 Ha d 1 0 0一 M ／ 1 O O --Ma d 一2 3 M 这个公式中Qg r ． v ． a d为空干基发热量 ， 可见随 着水分增加发热量缩小速度非常大。另外 ， 由工业 分析数据推算发热量的公式 Qn e t ． a d 3 5 8 5 9 ． 9 7 3 ． 7 Va d一3 9 5 ． 7 Aa d 一 7 0 2 ． O Ma d 1 7 3 ． 6 C R C 烟煤 Qn e t ， a d 3 4 8 1 3 ． 7 2 4 ． 7 Va d 一3 8 2 ． 2 Aa d --5 6 3 ． 0 Ma d 无烟煤 Qn e t 。 a d 3 1 7 3 2 ． 9 7 O ． 5 Va d一3 2 1 ． 6 Aa d一 3 8 8 ． 4 Ma d 褐煤 可以发现 ， 煤炭的灰分 、 挥发份和焦渣型号是煤 炭的固有量， 一般同一种煤炭这些数值是不会变的， 只有水分是外界决定因素。 我们经对 1 5 0 0组数据 中的发热量和对应的水 分做数学分析 ， 发现若煤 中含有8 ％的水就要降低发 热量 1 2 6 k j ／ k g， 相当于煤 的0 ． 5 左右热值[ 1 】 。 终上所述 ， 煤中掺水要适量、 均匀、 焖透 ， 一般以 8 一1 O 为宜。用手捻一下 ， 松开手后煤团开裂而 不散 ， 掺水后 ， 要焖放 8小时 以上， 使水份渗透到煤 粒内部。 3 ． 2 煤炭利 用 率模 型 煤炭的燃尽率可以用灰渣 中的可燃物含量分析 得出。 灰渣中的可燃物含量越高 ， 说明煤炭的利用效 率越低， 燃尽率越低。 关于灰渣中的可燃物含量和煤 炭利用效率之间的关系， 以灰分作为基准量， 在干基 条件下分别对A d为 5 、 1 0 、 1 5 、 2 0 ％、 2 5 ／ ／ 、 3 0 的煤经行计算列表 ， 如表 1 ～6所示。选这些灰 分基准的原因是这些基本涵盖了锅炉主要用煤的所 有范围。表 7为煤炭利用率达到 9 0 ％以上的灰渣含 碳量表 。由表 7还可 以看出可燃物含量越高的煤利 用价值越高。 煤炭和灰渣可燃物含量测试可以使用马弗炉和 分 析天平进行 ， 造价低廉 ， 具体方法可 以参照 G B 2 1 2 2 0 0 8中的慢灰法。 表 1 表 2 表 3 R_ As h R． Co a I C- As h C Co a I C- e ft 5 9 5 5 ． 0 0 ％ 9 5 ． 0 0 ％ 0 ． 0 0 ％ 5 1 5 2 5 ． 0 O ％ 7 5 ． 0 0 ％ 8 4 ． 21 ％ 5 1 4 2 6 ． 3 2 ％ 7 3． 6 8 ％ 8 5 ． 2 6 ％ 5 1 3 2 7 ． 7 8 ％ 7 2 ． 2 2 ％ 8 6 j2 ％ 5 1 2 2 9 ． 4 1 ％ 7 0 ． 5 9 ％ 8 7 ． 3 7 ％ 5 1 1 31 ． 2 5％ 6 8 ． 7 5 ％ 8 8 ． 4 2 ％ 5 1 0 3 3 ． 3 3％ 6 6 ． 6 7 ％ 8 9 ． 4 7 ％ 5 9 3 5 ． 7 1 ％ 6 4 ． 2 9 ％ 9 0 ． 5 3 ％ 5 8 3 8 ． 4 6％ 6 1 ． 5 4 ％ 9 1 ． S 8 ％ 5 7 4 1 ． 6 7 ％ 5 8 ． 33 ％ 9 2 ． 6 3 ％ 5 6 4 5 ． 4 5 ％ 5 4 S S ％ 9 3 ． 6 8 ％ 5 5 5 0 ． O 0 ％ 5 0 ． 0 0 ％ 9 4 ． 7 4 ％ 5 4 5 5 ． 5 6 ％ 4 4 ． 4 4 ％ 9 5 ． 7 9 ％ S 3 6 2 ． 5 0 ％ 3 7 ． 5 O ％ 9 6 ． 8 4 ％ S 2 7 1 ． 4 3 ％ 2 8 ． 5 7 ％ 9 7 ． 8 9 ％ 5 l 8 3 ． 3 3 ％ 1 6 ． 6 7 ％ 9 8 ． 9 5 ％ 5 0 l 0 0 ． 0 0％ 0 ． 0 0 ％ 1 0 0 ． 0 0 ％ R． As h R - C0 8 I C- As h C． Co a I C． 1 0 9 0 1 0 ． 0 0 ％ 9 0 ． 0 0％ 0 ． 0 0 ％ l O 1 5 4 0 ． O 0 ％ 6 0 ． 0 0 ％ 8 3 ． 3 3 ％ 1 0 l 4 41 ． 6 7 ％ 5 8 ． 3 3％ 8 0 ． 0 0 ％ l 0 1 3 4 3 ． 4 8 ％ 5 6 ． 5 2 ％ 8 1 ． 4 3 ％ 1 0 1 2 4 5 ． 4 5 ％ 5 4 ． S 5 ％ 8 2 ． S 6 ％ 1 0 1 1 4 7 ． 6 2 ％ 5 2 ． 3 8 ％ 8 4 ． 2 9 ％ 1 0 1 0 5 0 ． 0 O ％ 5 0 ． O 0 ％ 8 5 ． 7 1 ％ 1 0 9 5 2 ． 6 3 ％ 4 7 ． 3 7 ％ 8 7 ． ％ 1 0 8 5 5 ． 5 6 ％ 4 4 ． 4 4 ％ 8 8 ． 5 7 ％ 1 0 7 5 8 ． 8 2％ 4 1 ． 1 8 ％ 9 0 ． 0 0 ％ 1 0 6 6 2 ． 5 0 ％ 3 7 ． S 0 ％ 9 1 ． 4 3 ％ 1 0 5 6 6 ． 6 7 ％ 3 3 ． 3 3 ％ 9 2 ． 8 6 ％ 1 0 4 7 1 ． 4 3 ％ 2 S ． 5 7 ％ 9 4 ． 2 9 ％ 1 0 3 7 6 ． 9 2 ％ 2 3 ． 0 8 ％ 9 5 ． 7 1 ％ 1 0 2 8 3 ． 3 3 ％ 1 6 ． 6 7 ％ 9 7 ． 1 4 ％ l 0 l 9 0 ． 9 1 ％ 9 ． 0 9 ％ 9 8 ． 5 7 ％ 1 0 0 1 0 0 ． O 0 ％ 0 ． 0 0 ％ 1 0 0 ． 0 0 ％ 2 0 1 3 年第8 期 尚莲枝 等 燃煤锅炉燃烧 工况简易评估 方案的研 究 5 表 4 表 5 裹 6 R． As h R- Co l l l C- As h C Co a l C． e l f 2 0 8 0 2 0 ． O 0 ％ 8 0 ． O 0 ％ 0 ． 0 0 ％ 2 1 1 S 5 “ ／ ． 1 4 ％ 4 2 ． 8 6 ％ 8 1 ． 2 5 ％ 2 0 1 4 5 8 ． 8 2 ％ 4 1 ． 1 8 ％ 8 2 ． 5 0 ％ 2 0 1 3 6 0 ． 6 1 ％ 3 9 ． 3 9 ％ 8 3 ． 7 5 ％ 2 0 1 2 6 2 ． 5 O ％ 3 7 ． 5 O ％ 8 5 ． O 0 ％ 2 0 l 1 6 4 ． 5 2 ％ 3 5 ． 4 8 ％ 8 6 ． 2S ％ 2 0 l 0 6 6 。 6 7 ％ 3 3 ． 3 3 ％ 8 7 ． 5 0 ％ 2 0 9 6 8 ． 9 7 ％ 3 1 ． 0 3 ％ 8 8 ． 7 5 ％ 2 0 8 7 1 ． 4 3 ％ 2 8 ． 5 7 ％ 9 0 ． O 0 ％ 2 0 7 7 4 ． 0 7 ％ 25 ． 9 3 ％ 9 1 ． 2 5 ％ 2 0 6 7 6 ． 9 2 ％ 2 3 ． 0 8 ％ 9 2 ． 5 0 ％ 2 0 5 8 0 ． O 0 ％ 2 0 ． 0 0 ％ 9 3 ． 7 5 ％ 2 0 4 8 3 ． 3 3 ％ 1 6 ． 6 7 ％ 9 5 ． 0 0 ％ 2 0 3 8 6 ． 9 6 ％ 1 3 ． 0 4 ％ 9 6 ． 2 5 ％ 2 0 2 9 0 ． 91 ％ 9 ． 0 9 ％ 9 7 ． s 0 ％ 2 0 l 9 5 ． 2 4 ％ 4 ． 7 6 ％ 9 8 ． 7 5 ％ 2 0 0 1 0 0 ． O 0 ％ 0 ． 01 1 ％ l O 0 ． O 0 ％ I R． As h R． 1 2 o a l C- As h C． Co a | C- e I f l 2 5 7 5 2 5 ．0 0 ％ 7 5 ． 0 0 ％ 0 ．0 0 ％ I 2 5 1 5 6 2 ．S 0 ％ 3 7 ．5 0 ％ 8 0 ； 0 0 ％ l 2 5 1 4 6 4 ．1 0 ％ 3 5 ．9 o ％ 8 1 ． 3 3 ％ I 2 5 1 3 6 5 ． 7 9 ％ 3 4 ． 21 ％ 8 2 ． 6 7 ％ l 2 5 1 2 6 7 ．5 7 ％ 3 2 ．4 3 ％ 8 4 ． 0 0 ％ 2 5 l 1 6 9 ． 4 4 ％ 3 0 ． S 6 ％ 8 5 ． 3 3 ％ 2 5 1 0 7 1 ． 4 3 ％ 2 8 ． 5 7 ％ 8 6 ． 6 7 ％ 2 5 9 7 3 ． ％ 2 6 ． 4 7 ％ 8 8 ． O 0 ％ 2 5 8 “ ／ 5 ． 7 6 ％ 2 4 - 24 ％ 8 9 ． 3 3 ％ 2 5 7 7 8 ． 1 3 ％ 21 ． 8 8 ％ 9 0 ． 6 7 ％ 2 5 6 8 0 ． 6 5 ％ 1 9 ． 3 5 ％ 9 2 ． O 0 ％ 2 S 5 8 3 ． 3 3 ％ 1 6 ． 6 7 ％ 9 3． 3 3 ％ 2 5 4 8 6 ． 21 ％ 1 3 ． 7 9 ％ 9 4 ． 6 7 ％ 2 5 3 8 9 ． 2 9 ％ 1 0 ． 7 1 ％ 9 6 ． 0 0 ％ 2 S 2 9 7 ． S 9 ％ 7 ． 41 ％ 9 7 ． 3 3 ％ 2 5 1 9 6 ． 1 5 ％ 3 ． 8 5 ％ 9 8 ． 6 7 ％ 2 5 0 1 0 0 ． 0 0 ％ mO 0 ％ 1 0 0 ． O 0 ％ R- As h R - Co Q l C． As h C - Co a l C- e f f 30 7 0 3 0 ． O 0 ％ 7 0 ． 0 0 ％ 0 ． 0 0 ％ 3 0 1 5 6 6 ． 6 7％ 3 3 ． 3 3 ％ 7 8 ． 5 7 ％ 3 0 1 4 6 8 ． 1 8 ％ 3 1 ． 8 2 ％ 8 0 ． O 0 ％ 3 0 1 3 6 9 ． 7 7 ％ 3 0 ． 2 3 ％ 8 1 ． 4 3 ％ 3 0 1 2 7 1 ． 4 3 ％ 2 8 ． 5 7 ％ 8 2 ． 8 6 ％ 3 0 1 1 7 3． 1 7 ％ 2 6 ． 8 3 ％ 8 4 ． 2 9 ％ 3 0 1 0 7 5 ． 0 0 ％ 2 5 ． 0 0 ％ 8 5 ． 7 1 ％ 3 0 9 7 6 ． 9 2 ％ 2 3 ． 0 8 ％ 8 7 ． 1 4 ％ 3 0 8 7 8 ． 9 5 ％ 21 ． 0 5 ％ 8 8 ． 5 7 ％ 3 0 7 8 1 ． 0 8 ％ 1 8 ． 9 2 ％ 9 0 ． 0 0 ％ 3 0 6 8 3 ． 3 3 ％ 1 6 ． 6 7 ％ 91 ． 4 3 ％ 3 0 5 8 5 ． 71 ％ 1 4 ． 2 9 ％ 9 2 ． 8 6 ％ 3 0 4 8 8 ． 2 4 ％ l 1 ． 7 6 ％ 9 4 ． 2 9 ％ 2 , 0 3 9 0 ． 9 1 ％ 9 ． 0 9 ％ 9 5 ． 7 1 ％ 3 0 2 9 3 ． 7 5 ％ 6 ． 2 5 ％ 9 7 ． “ ％ 3 0 1 9 6 ． 7 7 ％ 3 ． 2 3 ％ 9 8 ． 5 7 ％ 3 0 0 1 0 0 ． 0 0 ％ 0 ． 0 0 ％ 1 0 0 ． ∞ ％ 灰渣可燃物含量一般达到 1 5 左右 ， 较高的高 达 2 O 9 ， 6 以上 。灰渣可燃物含量减少 2 ． 5 ， 可节煤 1 ， 每降低 4 ． 5 ， 锅炉热效率可提高1 左右。 表 7 R． As h R Co a I C． As h C Co a I C e f f 5 9 3 5 ． 71 ％ 6 4 ， 2 9 ％ 9 0 ． 5 3 ％ 1 0 7 5 8 ． 8 2 ％ 4 1 ． 1 8 ％ 9 0 ．O 0 ％ I 5 8 6 5 ． 2 2 ％ 34 ． 7 8 ％ 9 0 ．5 9 ％ 2 0 8 7 1 ． 4 3 ％ 2 8 ． 5 7 ％ 9 0 ．O 0 ％ 2 5 7 7 8 ． 1 3 ％ 21 ． S 8 ％ 9 0 ．6 7 ％ 3 0 7 8I ． 0 8 ％ 1 8 ． 9 2 ％ 9 0 ． O 0 ％ 5 0 5 9 0 ． 9 1 ％ 9 ． 0 9 ％ 9 0 ． 0 0 ％ 3 ． 3过 剩 空气 系数 空气过剩 ， 主要 因素是给风过大 ， 一次风、 二次 风配制不当。二次风量 占总风量的百分 比 无烟煤 5 ， 烟煤 7 ～8 ， 褐煤 1 0 。 如果使用 富氧法增加燃烧， 建议控制在 2 6 ～ 2 7 。过高增加设备投入 ， 过低增强效果不明显。 3 ． 4排烟 温度 模 型 排烟会带走很大的热量 ， 排烟温度越高 ， 带走的 热量就越大 。企业必须控制排烟温度 ， 降低热损失。 据研究证明 烟气每增 J n l Z ℃～1 5 ℃， 排烟损失约增 加 1 oA， 工 业 锅 炉 的排 烟 温 度 以控 制在 1 6 0 ℃～ 2 ． 5 0 ℃ 。 测量排烟温度 的方法很简单 ， 只要在烟道中段 插入温度传感器就可以。 降低排烟温度有 以下措施[ 1 ] ①设置尾部受热 面 省煤器、 空气预热器 ②运行水处理设备不结水 垢或者定期清灰 ， ⑧要保护好炉膛的隔墙和隔板防 止气流程短路 。 4 燃烧不 良的主要原因总结 造成燃烧不 良的原 因主要有 ①实际用煤和设 计不符 ； ②运行负荷低 ， 大马拉小车， 锅炉长期低于 经济负荷运行 ； ③制造和装备水平差 ； ④运行管理和 司炉水平低。 5 总结与展望 节能减排是社会问题 ， 不是一个机构， 一个法规 可 以解决的 ， 需要 全民参与、 全体相关企业的参与。 要把节能减排工作 日常化、 普及化 。 这就需要简单可 行的评估方案， 本文专门针对这一问题， 总结的方法 可行有效 ， 将推动这一工作的进一步开展 ， 为我国节 能减排工作的深入开展做出贡献。 [ 参考文献] f - 1 3 史培甫．工业锅炉节能减排应用技术[ M] ．化 学工业出版社．