α火焰在小型臥式鍋爐中的應(yīng)用與能效測試

戚　勝,鄭洪健，孫忠彪,李　想

(1.吉林化工學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，吉林 吉林 132012;2.吉林工貿(mào)學(xué)校，吉林 吉林 132002；3.吉林石化公司 動力一廠，吉林 吉林 132012)

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α火焰在小型臥式鍋爐中的應(yīng)用與能效測試

戚勝1,鄭洪健2，孫忠彪3,李想1

(1.吉林化工學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，吉林 吉林 132012;2.吉林工貿(mào)學(xué)校，吉林 吉林 132002；3.吉林石化公司 動力一廠，吉林 吉林 132012)

摘要：介紹了α形火焰的特性和動量計(jì)算法，將它們應(yīng)用在小型臥式鍋爐中，通過對爐膛內(nèi)部爐拱的砌筑形狀及尺寸進(jìn)行確定,通過能效測試的方法檢驗(yàn)其對強(qiáng)化爐膛內(nèi)部燃燒、提高鍋爐熱效率的作用.

關(guān)鍵詞：α火焰；動量計(jì)算法；臥式鍋爐；爐拱；能效測試

在鍋爐拱的設(shè)計(jì)當(dāng)中，首先應(yīng)考慮爐膛內(nèi)的煙氣和空氣的動力工況及燃料的特性.鍋爐拱應(yīng)達(dá)到能夠順利引燃燃料和減少飛灰排放的作用，同時(shí)增加煙氣在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，以達(dá)到降低鍋爐的不完全燃燒損[1-2].在小型臥式鍋爐當(dāng)中，“人”字形拱已經(jīng)非常成熟，設(shè)計(jì)師應(yīng)根據(jù)不同的煤種，設(shè)計(jì)出不同的爐內(nèi)氣流工況，如氣流成“L”形或“α”形的流動軌跡.這樣，高溫氣流在爐前形成大回流，有利于加熱新鮮燃料，改善著火條件；同時(shí)氣流成“α”形回流，有利于氣流中的焦炭顆粒分離下來，并受到回流的封鎖，不易帶出爐膛，可以減少飛灰熱損失，提高燃燒效率[3].

1動量計(jì)算法與爐拱尺寸形式的確定

當(dāng)各風(fēng)室的配風(fēng)比例一定時(shí)，可以用動量法則來確定爐拱的具體結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計(jì)出合理的爐拱拱形，確定動量合成方向角的大小及與前拱的交點(diǎn)的位置,從而計(jì)算出前拱的高度b/L，如圖1所示.

圖1　爐拱結(jié)構(gòu)尺寸示意圖

動量法的另一作用是對已投入運(yùn)行的鍋爐，這時(shí)爐拱結(jié)構(gòu)尺寸已定，可以用計(jì)算的方法找出最佳運(yùn)行工況下的配風(fēng)比，特別是確定預(yù)燃區(qū)和燃燼區(qū)各區(qū)域間的總風(fēng)量比，這對鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和提高鍋爐熱效率有著重要的作用[4-5].

本文以DZW4.2-0.7/95/70-AII為例，進(jìn)行爐膛尺寸進(jìn)行確定，爐膛砌筑情況如圖2所示.由于篇幅原因，這里不詳細(xì)敘整個(gè)計(jì)算過程，只給出計(jì)算結(jié)果如表1所示,爐膛內(nèi)部爐拱主要尺寸見表1：

圖2　DZW4.2鍋爐鍋爐砌筑圖

爐排長度/mm前拱長度/mm前拱傾斜角/(°)后拱長度/mm后拱傾斜角/(°)535558245345211

鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)見表2.

表2　鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)

鍋爐主要特征參數(shù)如下表3所示：

表3　鍋爐主要特性

鍋爐燃料特性如下表4所示：

表4　燃料特性

2能效測試

2.1　能效測試的目的與意義

在國民生產(chǎn)中鍋爐是能源消耗的大戶，以煤做為主燃料，其在電力行業(yè)、人民日常生活和生產(chǎn)中具有不可或缺的地位.而且工業(yè)鍋爐數(shù)量占鍋爐數(shù)量比重非常高，且由于工業(yè)鍋爐具有單位容積小、燃燒效率低、機(jī)械化程度差等特點(diǎn).據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于其燃燒效率低，每年其浪費(fèi)約7 000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，所以對其進(jìn)行改造和創(chuàng)新具有非常重要的意義.能效測試是對鍋爐整體運(yùn)行效率進(jìn)行檢驗(yàn)的方法與手段，通過可以給鍋爐的節(jié)能效果做一個(gè)綜合性評價(jià)，以能效測試為契機(jī)，促進(jìn)陳舊鍋爐改造和新鍋爐創(chuàng)新，達(dá)到節(jié)能減排的目的[6-7].鍋爐的測試點(diǎn)布置如圖3所示.

圖3　能效測試示意圖

2.2　測試依據(jù)：

TSG G002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》和TSG G003-2010《工業(yè)鍋爐能效測試與評價(jià)規(guī)則》，測試儀器(型號)與測試項(xiàng)目見表5所示：

表5　能效測試項(xiàng)目、主要設(shè)備及其參數(shù)

鍋爐效率的測試分別采用2次正反平衡，測試結(jié)果如表6所示。

表6　測試計(jì)算結(jié)果

原鍋爐效率的測試分別采用2次正反平衡，測試結(jié)果如表7所示.

表7　原鍋爐效率測試計(jì)算結(jié)果

2.3　測試結(jié)論：

(1) 鍋爐出力：滿足設(shè)計(jì)要求；

(2) 鍋爐熱效率：符合《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》規(guī)定的工業(yè)鍋爐產(chǎn)品熱效率指標(biāo)限定值的要求；

(3) 鍋爐排煙溫度：符合《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》規(guī)定的排煙處過量空氣系數(shù)的要求.

3結(jié)論

(1) α燃燒火焰是具有普遍適用價(jià)值的燃燒工況型式，能夠提高鍋爐的出力和燃燒效率，在節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)能力、改善環(huán)境污染等方面均取得了明顯的效益，對以層燃為主的不同類型工業(yè)鍋爐具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值.

(2) 按照動量法設(shè)計(jì)爐拱和組織α形燃燒火焰是爐拱設(shè)計(jì)的一種新的有效方法，它可以改善普火和燃盡條件，提高燃燒效率，減少飛灰?guī)С隽?，減輕環(huán)境粉塵污染.

參考文獻(xiàn)：

[1]李想,戚勝.新型爐拱的優(yōu)化及環(huán)保效果的實(shí)驗(yàn)研究[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，29(11)：83-86.

[2]戚勝,李想.新型爐拱在立式鍋爐內(nèi)應(yīng)用的研究[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，29(11)：79-82.

[3]譚立超.鍋爐改造雙“人”字型、“α”型燃燒火焰新技術(shù)簡介[J].湖北造紙，1998(1)：37-39.

[4]王卓軍.鏈條鍋爐改造及運(yùn)行[D].濟(jì)南:山東大學(xué)，2012.

[5]錢正輝，郝明為，李志鵬，等.鍋爐高效節(jié)能α形火焰爐拱改造技術(shù)[J].節(jié)能，1998(1)：26-29.

[6]王曉亮.工業(yè)鍋爐能效測試不確定度分析及軟件編制[J].南昌：南昌航空大學(xué)，2012.

[7]周麗梅,陳廣瑜.陳舊工業(yè)鍋爐更新節(jié)能改造[J].鍋爐制造，2008(3)：33-35.

Application of αFlame in Small Horizontal Boiler

and Energy Efficiency Test

QI Sheng1,ZHENG Hong-jian2,SUN Zhong-biao3,LI Xiang1

(1.College of Mechanical & Electrical Engineering,Jilin Institute of Chemical Technology,Jilin City 132022,China；2.Utility Plant of Jilin Petrochemical Company,PetroChina Ltd.,Jilin city 132021,China；3.Dean's Office，Jilin Industry and Trade School，Jilin City 132022,China)

Abstract:This paper introduce the characteristics of α flame and Momentum calculation method，that can be used in horizontal boiler to determine the shape and size of the furnace arch.By energy efficiency testing to test the effect of strengthening the internal combustion and improving the thermal efficiency of the boiler.

Key words:α flame；momentum calculation method；horizontal boiler；furnace arch；energy efficiency test

文章編號：1007-2853(2015)11-0059-03

作者簡介：李想(1981-)，女，吉林省吉林市人，吉林化工學(xué)院講師，碩士，主要從事能源動力方面的研究

收稿日期：2015-08-05

中圖分類號：TK 228

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.16039/j.cnki.cn22-1249.2015.11.014