关于某电站锅炉烟风量的核算

关于某电站锅炉烟风量的核算

冯海兵焦超

江苏苏盐井神股份有限公司  江苏淮安  223200

[摘    要]循环流化床锅炉风量对锅炉经济、稳定运行影响较大。本文主要为了理解锅炉实际运行烟风量与设计风量的偏差，从理论角度对烟风量进行核算的分析研究、发现解决问题。

[关 键 词] 循环流化床锅炉；空气量；烟气量

循环流化床锅炉一、二次风量调整对锅炉长周期运行、经济影响较大。某电站循环流化床锅炉一、二次风量在实际调整过程中，与设计值存在偏差，长期保持较高的风量，增加了风机电耗和炉膛受热面的磨损。为了详细理解锅炉实际运行烟风量，同时核对表计的正确性，为降低烟风量提供理论基础，下面将从理论计算等方面进行探讨研究。

1锅炉空气量计算 

1.1理论计算方式[1] 

理论空气量名词解释：在标准状况下（1个大气压、摄氏零度），燃料完全燃烧所需的空气量称为理论空气量，以标况下的体积V0（m3/kg）表示（气体标况摩尔体积常数为24.4L/mol）。

因为，V0可根据燃料中的C、S、H等可燃元素所需要的氧气量求出。根据标态下碳、硫、氢完全燃烧的反应方程

碳：C+O2= CO2

硫：S+O2 = SO2

氢：2H2+O2 = 2H2O

可以算出1kg碳、硫、氢完全燃烧时所需的氧量：

1kg碳 需要22.4/12= 1.866m3 O2

1kg硫 需要22.4/32= 0.7m3 O2

1kg氢 需要22.4/4.032= 5.55m3 O2

1kg燃煤中除了含有碳Car%kg、硫Sar%kg、氢Har%kg，还含氧Oar%kg，即22.4/32×Oar%=0.7×Oar% m3 O2，含氧需要扣除。

所以，标态下1kg煤完全燃烧时所需的理论氧气量（本文忽略高温下氮N燃烧所需的氧）为

V0=(1.866Car%+0.7Sar%+5.55Har%-0.7Oar%) m3/kg

空气中氧的体积分数为21%，所以1kg燃油完全燃烧所需要的理论空气量V0（m3/kg）为

V0=(1.866Car%+0.7Sar%+5.55Har%-0.7Oar%)/0.21

= 0.0889Car+0.0333Sar+0.265Har-0.0333Oar

1.2锅炉空气量计算 

1.2.1设计煤种 

1.2.2理论空气量计算 

据设计煤种，对锅炉1kg设计煤种所需理论空气量计算如下：

V0=0.0889Car+0.0333Sar+0.265Har-0.0333Oar

每1000g设计煤种中：Car50%、Sar0.8%、Har4.3%、Oar8%。

由此计算理论空气量5.34474 Nm³/kg

1.2.3实际空气量计算 

考虑某电站锅炉炉膛出口过剩空气系数为1.16，所需实际空气量6.1999 Nm³/kg。以某电站锅炉设计煤量39.4t/h计算，锅炉实际所需空气量为244276Nm³/h。

2热态风量与标态风量的关系 

2.1风量的测量 

某电站锅炉一、二次风风量计均为毕托管式风量计，安装在空预器之后热风管道上，通过测得流场中某处的流速，再由流速与管道截面积的乘积计算出风量。

2.2热态风量与标态风量的关系 

依据流体力学中的伯努利定律（动能+重力势能+压力势能=常数），可得伯努利方程[2]：

简化后，可得速度与密度的关系

           （α视为某常数）

根据标准气体方程pV = nRT，可得密度与温度成反比例关系。

因此，风量（速度）与温度的关系为

β可视为常数，T为温度（单位：K）

2.3锅炉理论热态空气量测算 

以某电站锅炉一、二次风热风温度170℃计算，热态风量是标态风量的1.23倍。由此，锅炉热态空气量应为300459m³/h。

与锅炉实际显示风量偏差较大，经检查DCS底程，一、二次风量计算过程中已对温度进行折算。

3锅炉烟气量计算 

3.1理论烟气量计算方式[1] 

根据第一节中表述燃料燃烧后，烟气中主要含有CO2、SO2、水蒸气和氮气。

二氧化碳：1kg碳 产生1.866m3CO2，Vco2=0.01866Car

二氧化硫：1kg硫 产生0.7m3SO2，Vso2=0.007Sar

水蒸气：

1）1kg氢产生11.1m3 H2O：

VH2O=0.111Har

2）燃料中的水分：0.0124War

3）理论空气量带入的水蒸气：0.0161V0

4）尾部吹灰、仪表吹扫等产生的水蒸气：可忽略

氮气：空气中氮气，0.79V0

上述成分相加可得理论烟气量计算公式：

Vy=0.01866Car+0.007Sar+0.111Har+0.0124W ar+0.0161V0+0.79 V0

其中，V0为5.34474 Nm³/kg

3.2

锅炉烟气量计算 

3.2.1理论烟气量 

根据上述计算公式，结合设计煤种各成分，锅炉1kg设计煤种所产生的烟气量计算为5.8111Nm³/kg。

3.2.2实际烟气量 

实际烟气量为理论烟气量与过量空气之和，V= Vy +1.0161（α-1）V0

经计算，实际烟气量为6.68 Nm³/kg。以某电站锅炉设计煤量39.4t/h计算，实际烟气量为263193 Nm³/h。

4结论 

4.1经核算，某电站锅炉实际所需空气量244276 Nm³/h，与设计值246000 Nm³/h相符；实际烟气量为263119 Nm³/h，与设计值272000 Nm³/h接近。

4.2 上述结果说明本次核算方式有效。

4.3某电站一、二次风量显示单位为m³/h，不准确，实际已换算成标况风量，应改为Nm³/h；

［参 考 文 献］

[1]   锅炉房使用设计手册编写组.锅炉房实用设计手册（第2版）[K].机械工业出版社，1990.

[2]   孔珑. 工程流体力学[M].第四版.中国电力出版社，2014.