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[摘 要]按照“深度利用空气分层技术”的原则，实现老旧锅炉的合理改造，能够提升其热功率情况和热效率的发挥情况，为居民生活提供更为高品质的供暖服务，同时也为供暖方节约了能源，实现了节能减排的工作要求。本文分析了空气深度利用技术在热电联产机组锅炉中的应用，以实际案例为主进行了技术研究和价值探索。
[关键词]空气分层；热电联产；锅炉
正文
热电联产机组锅炉的应用为居民供暖提供了新的技术要求，为了更好地利用能源，减少二氧化碳排放，本文分析了空气深度利用技术在热电联产机组锅炉中的应用，以实际案例为主进行了技术研究和价值探索。
1. 热电联产机组锅炉情况概述
本次研究的项目位于辽宁省本溪市北郊地区，距离本溪市区约有8KM。供热基地主要是围绕北郊地区的城市集中供暖，属于拆除的锅炉改造情况。项目规模：3×390MW级燃气蒸汽联合循环热电机组；一期1台12MW机组和二期2台50MW机组。项目锅炉机组的原有热力计算分析：老旧低压低温机组，计算的热效率仅有14%，实际只有l o％，改造前发电标准煤耗率高达l200克／度以上。发电部分的厂用电率为35％，发电部分的煤耗率仅13l2克／度，热效率达19％以上，没有达到现代超高压大型凝汽式机组的热效率。原有设计的参数和技术规范情况如下：锅炉的主蒸汽出口流量有75/t.h-1;过热蒸汽压力5.2pgq/mpa;过热蒸汽稳定410 pgq/℃；给水温度pgq/℃；热空气温度330 pgq/mpa；排烟温度142/℃;锅炉计算效率91.6/%.本次项目研究主要是要通过热电联产机组的锅炉改造情况进行研究，提出对老旧锅炉的空气深度利用情况的改造，提升锅炉的热量利用率，全面提升锅炉的使用效益，提升能源利用效益。
2. 空气深度利用技术改造预设
本次研究主要是要利用空气深度利用技术进行改造。这里提到的空气深度利用主要是将空气进行深层次地分级，实现燃烧情况的有效利用。空气分级将能源进行了合理地利用，同时在燃气轮机减振、消音、降低排放污染、重量轻、占地小等方面都有潜在的优势，另外它的供热能力也比较大。空气深度利用技术能源系统的优势在于热电联产除了动力设备外，还得有一个系统。例如，最常规的办法是利用广义的内燃机的排气余热通过余热锅炉产生蒸汽供热，同时通过吸收式制冷设备供冷。通常是简单或回热循环燃气轮机的冷热电联产。但要保证联产系统能满足很大范围变工况下的任意冷、热、电输出需求（这是联产系统的关键科技课题之一）。而且，这种改造不需要投入过多的成本，有着适用于小型和微型燃气透平，以回热循环工作，有各种规格机型满足服务业的要求，电效率不得低于30%，且性能要可靠。与内燃机燃气透平的其他大规模改造方式相比，优点是普通维修的成本低、结构紧凑、振动小，电效率和总效率虽然略差，但是其性能指标还是较为理想的。本次改造项目的技术支持是利用深度的空气分级技术，采用深度空气分级低NOx高效燃烧技术，提出了在下部燃烧器格局不变条件下最佳布置分离燃尽风高度的计算方法。对不同角的风道采用不同的引风位置、走向和弯头布置，获得了均衡的配风效果。提出了有效的计算炉内气流正反切动量矩的方法并予以实施，采用多切圆系统，即：一次风反切，下部二次风正切，顶部二次风和SOFA反切模式，各二次风的反切角都根据需要选取不同值，达到炉内风包粉燃烧模式，改善了炉内温度场分布。在这样的技术控制之下，燃烧区域被分为热解区、贫氧区和富氧区。热解区热解区比较薄,约2~3mm厚,以约1×10-6m/s的速度向燃料层内部迁移。贫氧区用以优化煤粉气流流场的导向器、用以调节过渡区气流的可调节的滑动挡板、内外二次风的调节叶片、带线性执行机构的风量调节盘、燃烧器风量指示器、配高能点火器的油枪、火焰探测装置用套管、观察孔等组成。处于过渡区域的空气推迟内二次风与着火后的煤粉气流的混合，并增强了煤粉气流卷吸火焰核心区高温烟气的作用。富氧区，建立了富氧燃烧条件下循环流化床锅炉稀相区传热，对影响传热系数的主要参数进行研究，发现富氧条件下循环流化锅炉稀相区的传热系数虽然没有明显变化，但是烟气成分变化对传热系数的变化影响明显。
3. 空气深度利用技术改造方案
技术改造方案分为四个阶段：第一阶段将风管的尺寸进行相应的改变，目的是提升氧气流通，防治煤燃烧的杂质进行沉淀堆积。尺寸由d273 mm×9 mm改为d245mm×8 mm。改造后的流通风速增大为21 m/s。第二阶段将在下层燃烧器本体内用扭曲分隔板将一次风煤粉气流分成浓淡两部分,浓煤粉气流在上,淡煤粉气流在下。第三阶段。改造风喷口的尺寸，目的是为了通过形状的改造更进一步地形成风向的控制。由高250 mm、宽170 mm改为高310 mm、宽210 mm,喷口内布置V型钝体。同时要增加一个燃尽风喷口，能及时补充未燃尽煤粉所需的空气，利于煤粉的燃尽，使飞灰可燃物含量大大减少，又能更好地实现煤粉的分级燃烧，大幅度降低NOx的排放量。包括下级OFA喷口，在靠近炉膛喉口的炉拱，上设置有下级OFA喷口，所述下级OFA喷口与下炉膛连通，下级OFA喷口设置在燃烧器的外侧，下级OFA喷口与二次风箱连通。
4.改造后的情况分析总结
辽宁省本溪市北郊供暖锅炉的改造情况，于2011年10月已经开始投入运行，经过一段时间的生产运行，在工艺设备方面发现了许多优势化进步，不仅保证带来功能系统的正常运行，同时也全面发挥了热电联产优越性发挥。因此围绕空气分层技术而采取的一系列改造措施全面保证热电联产锅炉系统的正常运行和发挥分层空气利用产的优越性，为冬季供暖节能降耗、增加经济效益做出了贡献。本次研究的结果表明，改造前的锅炉的飞灰含碳量的平均值为0.67%，而改造后的平均值为1.03%；改造前的排烟温度平均值为153℃，而改造后的排烟温度平均值为146℃；改造前的锅炉效率平均值为93.33%，而改造后的平均值为93.73%。从这一结果的研究可以看出，通过空气分层技术的改造锅炉的飞灰的含碳量有所上升，这种上升能够提升利用“降低火焰中心高度的方法”的利用率，炉内火焰中心位置下移时，下炉膛内温度水平升高，侧墙附近和炉膛中部压差减小，NOx排放量明显降低，炉膛出口处飞灰含碳量基本上呈线性降低。另外，本次研究也可以看出，排烟温度有明显的下降趋势，说明锅炉的整体热效率情况有所提升。同时，锅炉的效率增加也是明显的。综上所述，热电联产就是以生产热力为主、生产电力为辅的供热式汽轮机风电机组，热电联产具有节约能源、改善环境的效果，近年来，随着电力工业的快速发展和国家对节能降耗力度的加大，各地的热电厂发展迅速，一批具有热电联产，资源综合利用功能的机组投入运行。按照“深度利用空气分层技术”的原则，实现老旧锅炉的合理改造，能够提升其热功率情况和热效率的发挥情况，为居民生活提供更为高品质的供暖服务，同时也为供暖方节约了能源，实现了节能减排的工作要求，为热电联产的供暖方式提供了更好的发展前景，为锅炉改造提供了新的技术尝试，具有良好的推广价值和广阔的发展前景。
参考文献：
[1]徐宏, 胡敏, 胡晓兰. 上海市中小锅炉燃煤含硫率监测方案研究[J]. 黑龙江环境通报, 2008,(04)：256-257.
[2]龚广雄. 360t/h燃煤锅炉两种浓淡燃烧器的对比研究[J]. 电站系统工程, 2011,(03)：355-356 .
[关键词]空气分层；热电联产；锅炉
正文
热电联产机组锅炉的应用为居民供暖提供了新的技术要求，为了更好地利用能源，减少二氧化碳排放，本文分析了空气深度利用技术在热电联产机组锅炉中的应用，以实际案例为主进行了技术研究和价值探索。
1. 热电联产机组锅炉情况概述
本次研究的项目位于辽宁省本溪市北郊地区，距离本溪市区约有8KM。供热基地主要是围绕北郊地区的城市集中供暖，属于拆除的锅炉改造情况。项目规模：3×390MW级燃气蒸汽联合循环热电机组；一期1台12MW机组和二期2台50MW机组。项目锅炉机组的原有热力计算分析：老旧低压低温机组，计算的热效率仅有14%，实际只有l o％，改造前发电标准煤耗率高达l200克／度以上。发电部分的厂用电率为35％，发电部分的煤耗率仅13l2克／度，热效率达19％以上，没有达到现代超高压大型凝汽式机组的热效率。原有设计的参数和技术规范情况如下：锅炉的主蒸汽出口流量有75/t.h-1;过热蒸汽压力5.2pgq/mpa;过热蒸汽稳定410 pgq/℃；给水温度pgq/℃；热空气温度330 pgq/mpa；排烟温度142/℃;锅炉计算效率91.6/%.本次项目研究主要是要通过热电联产机组的锅炉改造情况进行研究，提出对老旧锅炉的空气深度利用情况的改造，提升锅炉的热量利用率，全面提升锅炉的使用效益，提升能源利用效益。
2. 空气深度利用技术改造预设
本次研究主要是要利用空气深度利用技术进行改造。这里提到的空气深度利用主要是将空气进行深层次地分级，实现燃烧情况的有效利用。空气分级将能源进行了合理地利用，同时在燃气轮机减振、消音、降低排放污染、重量轻、占地小等方面都有潜在的优势，另外它的供热能力也比较大。空气深度利用技术能源系统的优势在于热电联产除了动力设备外，还得有一个系统。例如，最常规的办法是利用广义的内燃机的排气余热通过余热锅炉产生蒸汽供热，同时通过吸收式制冷设备供冷。通常是简单或回热循环燃气轮机的冷热电联产。但要保证联产系统能满足很大范围变工况下的任意冷、热、电输出需求（这是联产系统的关键科技课题之一）。而且，这种改造不需要投入过多的成本，有着适用于小型和微型燃气透平，以回热循环工作，有各种规格机型满足服务业的要求，电效率不得低于30%，且性能要可靠。与内燃机燃气透平的其他大规模改造方式相比，优点是普通维修的成本低、结构紧凑、振动小，电效率和总效率虽然略差，但是其性能指标还是较为理想的。本次改造项目的技术支持是利用深度的空气分级技术，采用深度空气分级低NOx高效燃烧技术，提出了在下部燃烧器格局不变条件下最佳布置分离燃尽风高度的计算方法。对不同角的风道采用不同的引风位置、走向和弯头布置，获得了均衡的配风效果。提出了有效的计算炉内气流正反切动量矩的方法并予以实施，采用多切圆系统，即：一次风反切，下部二次风正切，顶部二次风和SOFA反切模式，各二次风的反切角都根据需要选取不同值，达到炉内风包粉燃烧模式，改善了炉内温度场分布。在这样的技术控制之下，燃烧区域被分为热解区、贫氧区和富氧区。热解区热解区比较薄,约2~3mm厚,以约1×10-6m/s的速度向燃料层内部迁移。贫氧区用以优化煤粉气流流场的导向器、用以调节过渡区气流的可调节的滑动挡板、内外二次风的调节叶片、带线性执行机构的风量调节盘、燃烧器风量指示器、配高能点火器的油枪、火焰探测装置用套管、观察孔等组成。处于过渡区域的空气推迟内二次风与着火后的煤粉气流的混合，并增强了煤粉气流卷吸火焰核心区高温烟气的作用。富氧区，建立了富氧燃烧条件下循环流化床锅炉稀相区传热，对影响传热系数的主要参数进行研究，发现富氧条件下循环流化锅炉稀相区的传热系数虽然没有明显变化，但是烟气成分变化对传热系数的变化影响明显。
3. 空气深度利用技术改造方案
技术改造方案分为四个阶段：第一阶段将风管的尺寸进行相应的改变，目的是提升氧气流通，防治煤燃烧的杂质进行沉淀堆积。尺寸由d273 mm×9 mm改为d245mm×8 mm。改造后的流通风速增大为21 m/s。第二阶段将在下层燃烧器本体内用扭曲分隔板将一次风煤粉气流分成浓淡两部分,浓煤粉气流在上,淡煤粉气流在下。第三阶段。改造风喷口的尺寸，目的是为了通过形状的改造更进一步地形成风向的控制。由高250 mm、宽170 mm改为高310 mm、宽210 mm,喷口内布置V型钝体。同时要增加一个燃尽风喷口，能及时补充未燃尽煤粉所需的空气，利于煤粉的燃尽，使飞灰可燃物含量大大减少，又能更好地实现煤粉的分级燃烧，大幅度降低NOx的排放量。包括下级OFA喷口，在靠近炉膛喉口的炉拱，上设置有下级OFA喷口，所述下级OFA喷口与下炉膛连通，下级OFA喷口设置在燃烧器的外侧，下级OFA喷口与二次风箱连通。
4.改造后的情况分析总结
辽宁省本溪市北郊供暖锅炉的改造情况，于2011年10月已经开始投入运行，经过一段时间的生产运行，在工艺设备方面发现了许多优势化进步，不仅保证带来功能系统的正常运行，同时也全面发挥了热电联产优越性发挥。因此围绕空气分层技术而采取的一系列改造措施全面保证热电联产锅炉系统的正常运行和发挥分层空气利用产的优越性，为冬季供暖节能降耗、增加经济效益做出了贡献。本次研究的结果表明，改造前的锅炉的飞灰含碳量的平均值为0.67%，而改造后的平均值为1.03%；改造前的排烟温度平均值为153℃，而改造后的排烟温度平均值为146℃；改造前的锅炉效率平均值为93.33%，而改造后的平均值为93.73%。从这一结果的研究可以看出，通过空气分层技术的改造锅炉的飞灰的含碳量有所上升，这种上升能够提升利用“降低火焰中心高度的方法”的利用率，炉内火焰中心位置下移时，下炉膛内温度水平升高，侧墙附近和炉膛中部压差减小，NOx排放量明显降低，炉膛出口处飞灰含碳量基本上呈线性降低。另外，本次研究也可以看出，排烟温度有明显的下降趋势，说明锅炉的整体热效率情况有所提升。同时，锅炉的效率增加也是明显的。综上所述，热电联产就是以生产热力为主、生产电力为辅的供热式汽轮机风电机组，热电联产具有节约能源、改善环境的效果，近年来，随着电力工业的快速发展和国家对节能降耗力度的加大，各地的热电厂发展迅速，一批具有热电联产，资源综合利用功能的机组投入运行。按照“深度利用空气分层技术”的原则，实现老旧锅炉的合理改造，能够提升其热功率情况和热效率的发挥情况，为居民生活提供更为高品质的供暖服务，同时也为供暖方节约了能源，实现了节能减排的工作要求，为热电联产的供暖方式提供了更好的发展前景，为锅炉改造提供了新的技术尝试，具有良好的推广价值和广阔的发展前景。
参考文献：
[1]徐宏, 胡敏, 胡晓兰. 上海市中小锅炉燃煤含硫率监测方案研究[J]. 黑龙江环境通报, 2008,(04)：256-257.
[2]龚广雄. 360t/h燃煤锅炉两种浓淡燃烧器的对比研究[J]. 电站系统工程, 2011,(03)：355-356 .