鍋爐汽溫穩(wěn)定是衡量鍋爐運(yùn)行質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，而鍋爐過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽溫度偏離設(shè)計(jì)值，將直接影響機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性．汽溫偏低，會(huì)使鍋爐效率降低．由于汽溫與煤耗有一定的關(guān)系，過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽溫度偏低使煤耗增大，從而影響機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，再熱蒸汽溫度偏低，還使汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度低于設(shè)計(jì)值，容易引起汽輪機(jī)末級(jí)葉片發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，影響機(jī)組的運(yùn)行安全性，為此，針對(duì)某電廠3#鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度同時(shí)偏低的問(wèn)題，通過(guò)熱力計(jì)算對(duì)其開展研究．
1計(jì)算對(duì)象簡(jiǎn)介
    本文針對(duì)某電廠3#爐350 MW機(jī)組進(jìn)行熱力計(jì)算，該鍋爐為日本三菱公司生產(chǎn)的1210 T/H亞臨界中間再熱強(qiáng)制循環(huán)爐，單爐膛，負(fù)壓運(yùn)行，π形布置，使用煤粉、BFG(高爐煤氣)、COG(焦?fàn)t煤氣)和輕／重油5種燃料，BFG的最大混燒率為40%，標(biāo)準(zhǔn)混燒率為20%．鍋爐中自下而上共布置了9層燃燒器，即：3段BFG燃燒器；1段COG和重油燃燒器；5段煤粉燃燒器．富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
    在鍋爐爐膛上部自前向后布置壁掛式再熱器（1次再熱器）和懸掛前屏、后屏過(guò)熱器(2次過(guò)熱器和3次過(guò)熱器)，在折焰角上部布置2次再熱器和3次再熱器，在尾部煙道豎井內(nèi)自上而下水平布置1次過(guò)熱器、煙道蒸發(fā)器和省煤器，見(jiàn)圖1．
    鍋爐的蒸汽系統(tǒng)流程如下：從汽包出來(lái)的飽和蒸汽經(jīng)過(guò)頂棚過(guò)熱器和包墻管過(guò)熱器進(jìn)入前屏，經(jīng)過(guò)1級(jí)噴水減溫器減溫后再進(jìn)入后屏；從后屏出來(lái)的蒸汽進(jìn)入2級(jí)過(guò)熱器減溫器后，進(jìn)入高溫過(guò)熱器；從高溫過(guò)熱器出來(lái)的蒸汽進(jìn)入鍋爐主蒸汽管道，送往汽輪機(jī)．汽輪機(jī)高壓缸的排汽先進(jìn)入再熱器減溫器，后進(jìn)入低溫再熱器，再進(jìn)入2級(jí)再熱器，最后經(jīng)過(guò)3級(jí)再熱器，送入汽輪機(jī)中壓缸做功
    由于受熱面不足和布置不合理，在改變?nèi)紵�設(shè)備或校核煤種時(shí)，造成吸熱量不足，使得在高負(fù)荷時(shí)主蒸汽溫度偏低，即使通過(guò)改造后增加一次過(guò)熱器面積，主蒸汽溫度偏低的問(wèn)題雖有所減緩，但是在燃燒神府煤和COG時(shí)，燃燒器需要上擺才能維持汽溫，若混燒BFG或負(fù)荷較低時(shí)，汽溫仍難以保持穩(wěn)定．
2計(jì)算方法
    鍋爐熱力計(jì)算和校核計(jì)算是鍋爐設(shè)計(jì)和改造的依據(jù)，在鍋爐設(shè)計(jì)中，熱力計(jì)算是基礎(chǔ)．對(duì)于運(yùn)行中的鍋爐，當(dāng)燃料偏離設(shè)計(jì)值較遠(yuǎn)，或者涉及受熱面的改造時(shí)，熱力計(jì)算也是必不可少的，
    本程序以前蘇聯(lián)1973年編制的《鍋爐機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)熱力計(jì)算方法》為標(biāo)準(zhǔn)編制相應(yīng)程序，在編程與計(jì)算過(guò)程中，為了比較正確地選取一些重要參數(shù)，考慮了摻燒高爐煤氣的問(wèn)題，并且用電廠實(shí)際的運(yùn)行工況對(duì)程序進(jìn)行校核，以確定玷污系數(shù)等重要參數(shù)，使其符合電廠實(shí)際運(yùn)行情況，提高程序的準(zhǔn)確性．
3計(jì)算工況與計(jì)算結(jié)果
    利用上述自行開發(fā)的程序，改變不同的運(yùn)行工況，得出了在不同的爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)、燃燒器擺角、燃燒器投運(yùn)方式、BFG混燒量的情況下?tīng)t膛出口煙溫、過(guò)熱蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度，以及排煙溫度的變化情況，并且用圖表的形式表示出其變化趨勢(shì)，分析其影響汽溫特性的規(guī)律，
    表1列出了本熱力計(jì)算所采用的煤的元素和BFG成分，
    本熱力計(jì)算的基本工況為：100%負(fù)荷，BFG混燒量為2×l05Nm3/h，燃燒器擺角為0°，投運(yùn)下4層燃燒器，爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)為1.2．在保證基本工況中其他條件不變而僅改變某一參數(shù)的情況下，得出了以下各種計(jì)算工況．
3.1改變過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)爐膛出口煙溫、過(guò)熱汽溫、再熱汽溫及排煙溫度的影響
    從圖2中可以看出，爐膛出口煙溫、過(guò)熱汽溫、再熱汽溫和排煙溫度都是隨著過(guò)量空氣系數(shù)的增加而升高，
    隨著爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)的增加，由燃燒生成的煙氣量也增大，同時(shí)煙氣流速增大，從而使對(duì)流換熱系數(shù)增大，對(duì)流換熱面的吸熱量增加，過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽溫度升高，排煙溫度隨之也升高3．過(guò)量空氣系數(shù)每增加0.05，爐膛出口煙氣溫度、過(guò)熱蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度分別平均升高3.8℃，2.3℃，1.9℃左右，而排煙溫度的升幅比較大，約為9.5℃．
3.2改變?nèi)紵�器擺角對(duì)爐膛出口煙溫、過(guò)熱汽溫、再熱汽溫及排煙溫度的影響
    隨著燃燒器向上擺動(dòng)幅度的增大，將使煤粉在爐內(nèi)停留時(shí)間減少，爐膛火焰的中心位置向上移動(dòng)，爐膛內(nèi)各受熱面的輻射吸熱量增加，爐膛出口煙溫升高幅度較大．由圖3可知，燃燒器擺角每上擺50，爐膛出口煙溫上升12.4℃左右；而過(guò)熱汽溫上升1.9℃，再熱汽溫上升1.8℃左右，排煙溫度幾乎沒(méi)有變化，并當(dāng)燃燒器的擺角達(dá)到20。時(shí)，過(guò)熱蒸汽溫度只有535.4℃，再熱蒸汽的溫度為529.3℃，仍比設(shè)計(jì)值541℃分別低5.6℃，11.7℃，這說(shuō)明單靠上擺燃燒器是不能使該鍋爐的汽溫達(dá)到設(shè)計(jì)值的．要從根本上解決問(wèn)題，就要求找出導(dǎo)致汽溫偏低的原因．
3.3改變?nèi)紵�器投運(yùn)方式對(duì)爐膛出口煙溫、過(guò)熱
    汽溫、再熱汽溫及排煙溫度的影響
    本鍋爐的燃燒室四角共布置9 x4 =36個(gè)燃燒器，由下至上編號(hào)為B，C，D，E，G，H，I，J，K段．其中B，C，D段為高爐煤氣( BFG)燃燒器；E段為重油、焦?fàn)t煤氣(COG)燃燒器；G，H，I，J，K段為煤粉燃燒器，在圖4中，采用字母組合的方式來(lái)表示各層燃燒器投運(yùn)方式的組合情況．
    燃燒器的投運(yùn)方式發(fā)生改變，則會(huì)引起燃燒器的相對(duì)高度發(fā)生變化，相應(yīng)的爐膛火焰中心相對(duì)高度也產(chǎn)生變化．從柱狀圖中可以看出，當(dāng)投運(yùn)下4層煤粉燃燒器時(shí)，爐膛出口煙溫為1160.2℃，過(guò)熱蒸汽溫度為527.9℃，再熱汽溫為522.5℃，而投運(yùn)最上面4層煤粉燃燒器時(shí)，則爐膛出口煙溫升高至1164.7℃，過(guò)熱汽溫為528.5℃，再熱汽溫為523.1℃．由投運(yùn)下4層煤粉燃燒器到投運(yùn)上4層煤粉燃燒器，過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽的溫升只有0.6℃，而排煙溫度幾乎沒(méi)有變化，說(shuō)明改變?nèi)紵�器的投運(yùn)方式，雖然可以改善汽溫特性，但影響不是很大，
3.4改變BFG混燒量對(duì)爐膛出口煙溫、過(guò)熱汽溫、再熱汽溫及排煙溫度的影響
    從圖5中可以看出，爐膛出口煙溫、過(guò)熱汽溫與BFG混燒量的變化成非線性關(guān)系，而再熱汽溫、排煙溫度隨著混燒量的增加則表現(xiàn)為呈規(guī)則的線性關(guān)系．當(dāng)BFG的混燒量每增加100 kNrTi3／li時(shí)，過(guò)熱汽溫變化幅度平均為1.7℃，再熱汽溫下降幅度較大，平均為11.3℃；排煙溫度下降為21℃，爐膛出口煙溫從BFG混燒量為零時(shí)的1244.2℃，到混燒量為400 kNm3/h(最大混燒率40%)時(shí)的1 119.4℃，下降了124.8℃，這些變化主要是由于高爐煤氣的低位發(fā)熱量較低造成的，隨著高爐煤氣的混燒率不斷增大，混合燃料的低位發(fā)熱量下降很快，爐膛理論燃燒溫度明顯下降，從而導(dǎo)致?tīng)t膛燃燒溫度的顯著下降．再熱汽溫的下降幅度明顯大于過(guò)熱汽溫的下降幅度，說(shuō)明該爐膛中，輻射換熱特性要大于對(duì)流換熱特性，在再熱器中，爐膛內(nèi)的輻射吸熱量占總吸熱量的比重較大，因此對(duì)溫度的影響比較明顯，而由于BFG混燒率的增加，燃燒產(chǎn)生的煙氣量也隨之增大，對(duì)流換熱系數(shù)增大；由于大多數(shù)的過(guò)熱器是對(duì)流及半對(duì)流半輻射過(guò)熱器，因此，改變BFG的混燒量對(duì)過(guò)熱汽溫影響較小，隨著混燒量的增加，使理論燃燒溫度降低，爐內(nèi)煙氣溫度明顯下降，因此，使排煙溫度下降幅度很大．富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
4結(jié)  論
    (1)爐膛出口煙溫是反映鍋爐運(yùn)行情況的一個(gè)重要參數(shù)，影響爐膛出口煙溫變化的因素很多，其中影響較大的因素是BFG的混燒量變化與燃燒器擺角的變化，而過(guò)量空氣系數(shù)的改變和燃燒器投運(yùn)方式的變化對(duì)爐膛出口煙溫的影響相對(duì)較�。�
    (2)在分別改變過(guò)量空氣系數(shù)、燃燒器擺角、燃燒器投運(yùn)方式、BFG混燒量的情況下，過(guò)熱汽溫都會(huì)產(chǎn)生一定的變化，其中燃燒器擺角的改變和過(guò)量空氣系數(shù)的變化對(duì)過(guò)熱汽溫影響幅度較大，且改變溫度的速率基本相同，而燃燒器投運(yùn)方式的改變和BFG混燒量的變化對(duì)過(guò)熱汽溫變化影響較小，
    (3)BFG混燒量的變化對(duì)再熱汽溫的影響較大，而燃燒器擺角的變化和過(guò)量空氣系數(shù)的變化對(duì)再熱汽溫產(chǎn)生的影響與對(duì)過(guò)熱汽溫的影響相似，只是幅度更小一些．
    (4)隨著過(guò)量空氣系數(shù)的增加，使?fàn)t內(nèi)煙氣量增多，排煙溫度明顯升高，但對(duì)排煙溫度影響最大的是BFG混燒量的變化，而其他兩種運(yùn)行方式的改變對(duì)排煙溫度影響很�。�
    (5)通過(guò)熱力計(jì)算發(fā)現(xiàn)，本鍋爐存在結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，本文計(jì)算結(jié)果為以后鍋爐的結(jié)構(gòu)改造提供了依據(jù)．