【正文】 88132264∞265132886653443833說(shuō)明：因鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)為P=（表壓）、給水溫度為tgs=20℃，而供氣參數(shù)為P= MPa（表壓），所以供氣4t/h，理論上經(jīng)過(guò)無(wú)窮長(zhǎng)時(shí)間后鍋爐由最低水位升到最高水位。圖34 供汽量與給水流量間的關(guān)系圖35 供汽量與持續(xù)時(shí)間的關(guān)系（D=0～）由表32可以看出，此時(shí)停止給水。鍋爐按設(shè)計(jì)工況穩(wěn)定燃燒，煙氣傳給工質(zhì)的有效熱量完全用于飽和水的蒸發(fā)。持續(xù)46min后水位和壓力由最高降到最低，當(dāng)鍋爐放熱達(dá)到最低水位和最低壓力時(shí)，要是供汽量為0，在33min內(nèi)鍋爐水位和壓力，由最低升到最高，鍋爐燃燒的有效熱量都存儲(chǔ)在飽和水和蒸發(fā)受熱面金屬之中。這兩種是極端運(yùn)行情況，中間運(yùn)行情況可參看圖35。由計(jì)算結(jié)果可以明顯看出：供汽量D∈(0,)，可以明顯地提高外界負(fù)荷適應(yīng)能力，起到了一定的平衡負(fù)荷變化的能力。但同時(shí)我們也應(yīng)看到，由于鍋筒的體積受到影響，其調(diào)節(jié)負(fù)荷的能力還是有限的，限制了其在一些負(fù)荷波動(dòng)較大的場(chǎng)合的應(yīng)用。 鍋爐變壓運(yùn)行熱效率分析變壓蓄熱鍋爐是按最高壓力設(shè)計(jì)的，也就是說(shuō)其受熱面的不知是按最高壓力時(shí)換熱要求確定的。在運(yùn)行中，蓄熱鍋爐無(wú)論是處于蓄熱過(guò)程（升壓）或者是放熱過(guò)程（降壓），循環(huán)回路中的壓力都低于設(shè)計(jì)壓力，工質(zhì)的溫度也就相應(yīng)地低于設(shè)計(jì)壓力時(shí)工質(zhì)的溫度，因此除尾部受熱面外，各部受熱面的傳熱溫差總是高于設(shè)計(jì)時(shí)的傳熱溫差，故使換熱量增加，相應(yīng)的鍋爐運(yùn)行效率也得到提高。表33 變壓蓄熱鍋爐降壓過(guò)程各受熱面動(dòng)態(tài)換熱計(jì)算結(jié)果壓力MPa爐膛對(duì)流管束煙管空氣余熱器總吸熱量(kJ/kg)吸熱增量(kJ/kg)百分增量（%）8053778 20 781 784 2811788 81043970 為了對(duì)蓄熱鍋爐的壓力變化對(duì)各受熱面換熱量及受熱面出口煙溫的影響有一個(gè)量化的認(rèn)識(shí)，我對(duì)初步設(shè)計(jì)的型煤變壓蓄熱鍋爐降壓過(guò)程受熱面動(dòng)態(tài)換熱進(jìn)行了模擬計(jì)算。該計(jì)算基于下面兩個(gè)條件：①忽略爐水的欠焓，認(rèn)為在降壓過(guò)程中金屬受熱面系統(tǒng)的工質(zhì)都處于相應(yīng)壓力下的飽和狀態(tài)；②忽略受熱面溫度相對(duì)于工質(zhì)溫度的滯后性，認(rèn)為在降壓過(guò)程中受熱面金屬的溫度等于工質(zhì)的溫度。 在上述兩假設(shè)的條件下，計(jì)算結(jié)果如表33所示。從表中可見(jiàn)虛熱鍋爐各受熱面換熱量都有所增加，總的增量占設(shè)計(jì)壓力下?lián)Q熱量的份額很小，%，故在動(dòng)態(tài)供汽計(jì)算時(shí)忽略該增量是可行的。在緒論中提到，由于型煤型煤反應(yīng)活性和熱值比較低，著火連火比較困難，燃燒強(qiáng)度不夠；同時(shí)由于型煤揮發(fā)物質(zhì)的析出速度較慢而透氣性較好，故燃燒時(shí)火焰短，致使鍋爐出力不足(蒸汽鍋爐尤甚)。所以一般的型煤鍋爐只能適用于低溫長(zhǎng)供的熱水鍋爐，并且鍋爐的爐排面積比一般的散燒爐要大。如果型煤鍋爐應(yīng)用于生產(chǎn)蒸汽，那么鍋爐的爐排面積和體積將會(huì)更大。這樣對(duì)于鍋爐的制造、安裝和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性將會(huì)受到較大的沖擊，同時(shí)鍋爐房的占地面積也會(huì)比較大。所以，如何減小爐排面積也是型煤爐從熱水鍋爐推廣到蒸汽鍋爐的一個(gè)很重要的課題。總體來(lái)說(shuō)，減小爐排面積最根本的是要強(qiáng)化型煤燃燒，提高型煤的燃燒速率和燃燒強(qiáng)度。在實(shí)際應(yīng)用中可以從以下的幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行考慮：1) 改進(jìn)型煤生產(chǎn)技術(shù)，同時(shí)規(guī)范型煤生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，保證型煤熱值的前提下，降低型煤的著火溫度。另外，對(duì)蜂窩煤來(lái)說(shuō)，可以進(jìn)行兩個(gè)正交方向開(kāi)孔，這樣可以增加型煤的比表面積，促進(jìn)通風(fēng)和熱量交換。但是這樣勢(shì)必會(huì)增加型煤生產(chǎn)的成本[19]。2）改進(jìn)燃燒設(shè)備，改善爐內(nèi)的燃燒條件。這是減小爐排面積的關(guān)鍵之所在。一般的型煤鍋爐強(qiáng)化燃燒的方式是增加后拱，以加強(qiáng)返火拉長(zhǎng)火焰，增加對(duì)新入爐煤的火焰輻射，改善型煤的著火條件，強(qiáng)化燃燒。但是效果是很有限的。上文中提到，煤層之間的熱傳遞主要是靠間隙火焰的對(duì)流和輻射進(jìn)行。上述增加爐拱目的是為了增加火焰的熱輻射。下面以本設(shè)計(jì)為例介紹一種全新的強(qiáng)化對(duì)流換熱的方法。如圖41所示，本設(shè)計(jì)設(shè)置兩個(gè)爐膛，爐膛水冷爐排下部空間分為前后兩部分，由耐火磚隔開(kāi)。兩個(gè)爐膛的中間設(shè)置煙道5和6，煙道分為上下兩層，上層6布置對(duì)流管束，下層5煙道有開(kāi)口與前部（爐門側(cè)）水冷爐排下部空間4相連接?？諝饬黠L(fēng)室2經(jīng)后部的水冷爐排進(jìn)入爐膛，然后爐膛中的高溫?zé)煔夥稻淼綘t膛前部，經(jīng)由煤層和水冷壁3進(jìn)入前部爐排下層空間4，經(jīng)過(guò)開(kāi)口進(jìn)入底層煙道5，沿?zé)煹肋M(jìn)入對(duì)流管束6，在經(jīng)由煙管空氣預(yù)熱器排向大氣。這樣就通過(guò)強(qiáng)化間隙火焰對(duì)流換熱的方法對(duì)新入爐的型煤進(jìn)行加熱，改善了爐內(nèi)的燃燒條件，強(qiáng)化了燃燒。從所造樣爐的測(cè)試來(lái)看，燃燒狀況良好，預(yù)計(jì)強(qiáng)化效果要優(yōu)于增加爐拱帶來(lái)的強(qiáng)化效果。1－給風(fēng)口2－風(fēng)室3－水冷爐排4－前部水冷 爐 排下部空間5－下層煙道6－對(duì)流煙道與鍋爐 管束7－煙管8－鍋筒圖41鍋爐煙道布置方式3）點(diǎn)火區(qū)空氣預(yù)熱。由于型煤的燃燒時(shí)間長(zhǎng)，為防止?fàn)t排過(guò)熱、粘渣等原因，一般助燃空氣不預(yù)熱，但助燃空氣預(yù)熱可使該區(qū)爐溫提高，有利于燃料著火和著火線的快速傳遞。本設(shè)計(jì)采用水冷爐排的方式，避免了上述情況的發(fā)生。這樣就可以進(jìn)一步提高爐膛的溫度，強(qiáng)化燃燒，進(jìn)而有利于減小爐排面積[11]。4）將鍋爐本體結(jié)構(gòu)與蓄熱技術(shù)相結(jié)合，采用比較大的鍋筒增加蓄熱能力。通過(guò)調(diào)高鍋筒內(nèi)部的壓力將能量蓄積，在用汽高峰的時(shí)候降低壓力，釋放能量，滿足調(diào)峰的要求。這樣就可以克服用汽量增加時(shí)帶來(lái)的出力不足的問(wèn)題。5. 結(jié)論型煤鍋爐具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，但是由于燃燒強(qiáng)度低，使得絕大多數(shù)型煤鍋爐只適用于低溫長(zhǎng)供的熱水鍋爐，嚴(yán)重影響型煤鍋爐的推廣。本設(shè)計(jì)通過(guò)改進(jìn)型煤鍋爐的爐膛及煙道結(jié)構(gòu)布置，同時(shí)將變壓蓄熱技術(shù)和型煤鍋爐本體相結(jié)合，完成了4t/h型煤蒸汽鍋爐的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的目的在于將型煤鍋爐由熱水鍋爐推廣到蒸汽鍋爐領(lǐng)域。另外,還能得出如下結(jié)論:(1)鍋爐設(shè)計(jì)中爐膛、對(duì)流管束、煙管、空氣預(yù)熱器的熱力計(jì)算部分的誤差均滿足精度要求；鍋爐本體部分的強(qiáng)度和安全性能均滿足要求。(2)分析推導(dǎo)了變壓蓄熱公式，并利用該公式計(jì)算了蓄熱鍋爐運(yùn)行過(guò)程中某一給定供汽量下所對(duì)應(yīng)的給水量和持續(xù)時(shí)間。計(jì)算結(jié)果表明，動(dòng)態(tài)蓄熱特性良好，可以在一定范圍內(nèi)起到平衡負(fù)荷波動(dòng)，穩(wěn)定組織燃燒的效果。(3)～3MPa壓力范圍內(nèi)，通過(guò)對(duì)單位飽和水蓄熱量和單位飽和蒸汽蓄熱量的分析，表明在相同的條件（初壓、終壓相同）下，% ，因而鍋筒內(nèi)飽和蒸汽蓄熱量可以忽略不計(jì)。(4)變壓蓄熱鍋爐按設(shè)計(jì)參數(shù)運(yùn)行時(shí)效率最低。計(jì)算結(jié)果表明，變壓運(yùn)行的熱效率比設(shè)計(jì)值高，%。(5)我國(guó)工業(yè)鍋爐以燃煤為主，相信在對(duì)環(huán)保越來(lái)越重視的今天，型煤蓄熱蒸汽鍋爐一定會(huì)有更為廣闊的應(yīng)用空間。6. 參考文獻(xiàn)[1] ，1991：767775[2] 張國(guó)榮，23（3）：5152[3] [4] 嚴(yán)家騄，[5] 馮俊凱，沈幼庭，[6] 李少泉，[7] 何敏，徐洪江，：2627[8] 劉敏，：1214[9] ——[10] 王權(quán)，：1420[11] 姬脈禎. ，1：13[12] N. Emre Altun. Influence of Coal Briquette Size on the Combustion Kinetics. Fuel Processing ，85：13451357[13] Elsevier Science ..On thermal energy storage systems and applications in and Buildings 34 (2002) 377–388259 /