循环流化床燃烧技术作为一种符合我国国情的洁净煤燃烧技术,在我国应用广泛,目前我国的循环流化床锅炉的数量和蒸发量均为世界第一。目前,工厂对锅炉效率的核算均采用标准方法,该方法需要测定飞灰含碳量、灰渣含碳量、排渣量等数据,这些参数均不是锅炉稳定运行的控制参数,所以,采用标准方法计算锅炉效率常常存在数据不足、现场数据的准确性较低的问题,核算锅炉效率需要额外耗费大量的人力、物力,导致工厂对锅炉效率的核算严重滞后。因此,提出一种能够在线计算锅炉效率的方法可为工厂节省成本,具有重要的工程实践意义。本文利用Aspen Plus建立循环流化床锅炉的模型,并在此基础上提出计算锅炉效率的新方法,除原煤的工业分析、元素分析数据之外,该方法的其他数据完全来自工厂DCS画面,可以实时的计算锅炉的效率,反映锅炉运行的总体性能,显示锅炉运行过程中的各项损失,为锅炉的优化提供指导意见。本文以150 t/h中温分离、低循环倍率循环流化床锅炉为背景,主要工作如下:(1)采用标准方法编写了一个Excel算表计算工厂循环流化床锅炉的效率,由于现场数据的缺失,部分数据为估算值。(2)采用Aspen Plus建立了循环流化床锅炉模型。将循环流化床锅炉分解为煤裂解、裂解产物的燃烧、气固分离、烟气能量回收四个子过程,由以上过程构成完整的循环流化床锅炉模型。充分利用装置现场数据,包括各级换热器进出口流股的温度,蒸汽温度、压力、流量等数据。(3)根据燃料产生的热量在锅炉内的转化关系,提出一种基于Aspen Plus模型的方法计算循环流化床锅炉的效率,该方法通过模型中各换热器的热负荷计算出锅炉各项热损失而得到锅炉的效率,也可以直接计算锅炉的有效吸收热量,计算出锅炉的效率。并与采用标准算法的结果进行比较,两者吻合良好。(4)利用循环流化床锅炉的风量、烟气含氧量等数据,根据质量守恒提出一个计算煤燃烧效率的公式。但是现场风量和烟气含氧量的数据准确性都不够高,所以,这种方法可用于校核现场数据,并为Aspen Plus模型提供校核后的初值。(5)本文对循环流化床锅炉的流动模型、传热模型、传质模型的分析基础上,提出了一种简化的模型便于计算煤的燃烧效率,并根据简化的循环流化床锅炉数学模型编写程序计算煤的燃烧效率。该模型可比较准确的反映锅炉运行良好时的煤燃烧效率,可作为锅炉设计阶段的理论燃烧效率的参考值。本文选取工厂循环流化床锅炉稳定运行的工况,其中,#1锅炉采用Aspen Plus模型计算的锅炉效率为67.47%,而通过标准方法计算的锅炉效率为66.02%,两者的相对误差仅为2.15%,可见两种方法根据不同的参数计算结果却非常接近。采用简化的数学模型计算的煤燃烧效率为94.44%,与该锅炉的燃烧效率设计值95%接近。可见通过多个CSTR反应器串联的方式可以比较准确的模拟循环流化床锅炉运行良好时的极限燃烧效率。