α火焰在小型臥式鍋爐中的應用與能效測試

戚　勝,鄭洪健，孫忠彪,李　想

(1.吉林化工學院 機電工程學院，吉林 吉林 132012;2.吉林工貿學校，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.吉林化工學院 機電工程學院，吉林 吉林 132012;2.吉林工貿學校，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算法，將它們應用在小型臥式鍋爐中，通過對爐膛內部爐拱的砌筑形狀及尺寸進行確定,通過能效測試的方法檢驗其對強化爐膛內部燃燒、提高鍋爐熱效率的作用.

關鍵詞：α火焰；動量計算法；臥式鍋爐；爐拱；能效測試

在鍋爐拱的設計當中，首先應考慮爐膛內的煙氣和空氣的動力工況及燃料的特性.鍋爐拱應達到能夠順利引燃燃料和減少飛灰排放的作用，同時增加煙氣在爐膛內的停留時間，以達到降低鍋爐的不完全燃燒損[1-2].在小型臥式鍋爐當中，“人”字形拱已經非常成熟，設計師應根據不同的煤種，設計出不同的爐內氣流工況，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動量計算法與爐拱尺寸形式的確定

當各風室的配風比例一定時，可以用動量法則來確定爐拱的具體結構尺寸，設計出合理的爐拱拱形，確定動量合成方向角的大小及與前拱的交點的位置,從而計算出前拱的高度b/L，如圖1所示.

圖1　爐拱結構尺寸示意圖

動量法的另一作用是對已投入運行的鍋爐，這時爐拱結構尺寸已定，可以用計算的方法找出最佳運行工況下的配風比，特別是確定預燃區和燃燼區各區域間的總風量比，這對鍋爐的安全、經濟運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，進行爐膛尺寸進行確定，爐膛砌筑情況如圖2所示.由于篇幅原因，這里不詳細敘整個計算過程，只給出計算結果如表1所示,爐膛內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

鍋爐設計參數見表2.

表2　鍋爐設計參數

鍋爐主要特征參數如下表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

在國民生產中鍋爐是能源消耗的大戶，以煤做為主燃料，其在電力行業、人民日常生活和生產中具有不可或缺的地位.而且工業鍋爐數量占鍋爐數量比重非常高，且由于工業鍋爐具有單位容積小、燃燒效率低、機械化程度差等特點.據統計，由于其燃燒效率低，每年其浪費約7 000萬噸標準煤，所以對其進行改造和創新具有非常重要的意義.能效測試是對鍋爐整體運行效率進行檢驗的方法與手段，通過可以給鍋爐的節能效果做一個綜合性評價，以能效測試為契機，促進陳舊鍋爐改造和新鍋爐創新，達到節能減排的目的[6-7].鍋爐的測試點布置如圖3所示.

圖3　能效測試示意圖

2.2　測試依據：

TSG G002-2010《鍋爐節能技術監督管理規程》和TSG G003-2010《工業鍋爐能效測試與評價規則》，測試儀器(型號)與測試項目見表5所示：

表5　能效測試項目、主要設備及其參數

鍋爐效率的測試分別采用2次正反平衡，測試結果如表6所示。

表6　測試計算結果

原鍋爐效率的測試分別采用2次正反平衡，測試結果如表7所示.

表7　原鍋爐效率測試計算結果

2.3　測試結論：

(1) 鍋爐出力：滿足設計要求；

(2) 鍋爐熱效率：符合《鍋爐節能技術監督管理規程》規定的工業鍋爐產品熱效率指標限定值的要求；

(3) 鍋爐排煙溫度：符合《鍋爐節能技術監督管理規程》規定的排煙處過量空氣系數的要求.

3結論

(1) α燃燒火焰是具有普遍適用價值的燃燒工況型式，能夠提高鍋爐的出力和燃燒效率，在節能降耗、提高生產能力、改善環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鍋爐具有廣泛的應用價值.

(2) 按照動量法設計爐拱和組織α形燃燒火焰是爐拱設計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，減少飛灰帶出量，減輕環境粉塵污染.

參考文獻：

[1]李想,戚勝.新型爐拱的優化及環保效果的實驗研究[J].吉林化工學院學報，2012，29(11)：83-86.

[2]戚勝,李想.新型爐拱在立式鍋爐內應用的研究[J].吉林化工學院學報，2012，29(11)：79-82.

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

[4]王卓軍.鏈條鍋爐改造及運行[D].濟南:山東大學，2012.

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

[6]王曉亮.工業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，2012.

[7]周麗梅,陳廣瑜.陳舊工業鍋爐更新節能改造[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

文獻標志碼：A DOI：10.16039/j.cnki.cn22-1249.2015.11.014