隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，國(guó)家對(duì)循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的要求也越來(lái)越高，隨著《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》的發(fā)布，各循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組即將在未來(lái)承擔(dān)更多深度調(diào)峰的任務(wù)。為了響應(yīng)國(guó)家政策號(hào)召，為了消納水電、風(fēng)電與光伏等新能源發(fā)電，循環(huán)流化床鍋爐深度調(diào)峰與靈活性改造勢(shì)在必行。

一、深度調(diào)峰與靈活性改造中存在的問(wèn)題

在深度調(diào)峰與靈活性改造中，循環(huán)流化床鍋爐主要有以下兩個(gè)方面的問(wèn)題。

1、磨損問(wèn)題：

在深度調(diào)峰過(guò)程中，由于鍋爐負(fù)荷不斷變化，且最終負(fù)荷將處于額定負(fù)荷的20%~40%，爐內(nèi)的流場(chǎng)將不斷改變甚至紊亂，因此鍋爐原有的磨損部位也將發(fā)生偏移，甚至有可能因?yàn)榱鲌?chǎng)紊亂而產(chǎn)生新的磨損部位。

2、熱效問(wèn)題：

在深度調(diào)峰過(guò)程中，由于鍋爐運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況偏離較大，所以會(huì)導(dǎo)致如下問(wèn)題

①整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行效率將遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)效率。

②同時(shí)，正因?yàn)殄仩t負(fù)荷較低、鍋爐熱效下降，鍋爐汽水溫度也將降低。

二、格柵防磨技術(shù)在深度調(diào)峰與靈活性改造中的應(yīng)用

為了解決上述問(wèn)題，建議使用格柵防磨技術(shù)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的受熱面進(jìn)行優(yōu)化改造。

1、格柵穩(wěn)流模型：對(duì)于深度調(diào)峰過(guò)程中的磨損問(wèn)題，格柵防磨技術(shù)能實(shí)現(xiàn)水冷壁表面有效穩(wěn)流

如上圖，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了鋪設(shè)格柵網(wǎng)格可以有效控制水冷壁表面的物料流速，通過(guò)主動(dòng)疏導(dǎo)，將速度維持在理想范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)表面穩(wěn)流效果。

2、全爐膛施工防護(hù)：

當(dāng)水冷壁進(jìn)行全爐膛格柵防磨改造后，無(wú)論爐內(nèi)流場(chǎng)如何變化，都不可能產(chǎn)生新的磨損區(qū)域，因此真正做到了全爐膛水冷壁防護(hù)。

3、格柵防磨傳熱優(yōu)化分析

對(duì)于深度調(diào)峰過(guò)程中的熱效問(wèn)題，格柵防磨技術(shù)能實(shí)現(xiàn)水冷壁表面輻射換熱優(yōu)化。

格柵防磨由單一的合金防磨板焊接后組成，因此對(duì)于防磨格柵的傳熱研究可以先考慮一片合金防磨板與爐膛間的換熱研究。在爐膛傳熱的過(guò)程中，由于合金防磨板焊接在水冷壁管的鰭片上，且其本身就是起到降低煙氣流速的作用，因此單一合金防磨板與爐膛間的傳熱過(guò)程可以近似看做合金防磨板的輻射換熱。從實(shí)際上看，爐膛的整體大小遠(yuǎn)大于合金防磨板的大小，所以滿足簡(jiǎn)化模型的條件，一個(gè)表面積為A1、表面溫度為T(mén)1、發(fā)射率為ε1的物體被包容在一個(gè)很大的表面溫度為T(mén)2的空腔內(nèi)，此時(shí)該物體的輻射換熱量根據(jù)斯忒藩－玻爾茲曼定律可得：

Φ：熱流量

ε1：合金防磨板的發(fā)射率

A1：合金防磨板的表面積

σ：斯忒藩－玻爾茲曼常量，其值為5.67×10-8W/(m2·K4)

T1：煙氣平均溫度

T2：合金防磨板表面溫度

合金防磨板的發(fā)射率近似取0.25，表面溫度近似水冷壁溫，取外表面平均溫度450℃，煙氣平均溫度取900℃，由公式可得，單位面積的合金防磨板Φ=22963W因此防磨改造的面積越大，其傳熱優(yōu)化效果越明顯。當(dāng)水冷壁進(jìn)行格柵防磨改造后，整個(gè)水冷壁表面的輻射換熱都將得到強(qiáng)化，因此汽水循環(huán)中吸熱量增加，汽水溫度上升，鍋爐機(jī)組的整體效率也將得到提升且以事實(shí)結(jié)果來(lái)驗(yàn)證理論計(jì)算，已有多個(gè)客戶在使用格柵防磨后，鍋爐熱效上升。

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