阅读说明：本技术 Cfb锅炉物料循环倍率及分离器的分离效率的获取方法 (Method for acquiring circulating multiplying power of CFB boiler material and separation efficiency of separator ) 是由 时勇 李瑞波 王如超 聂志钢 刘化才 李海泉 于长深 商桂新 赵凤涛 黄秀平 王 于 2020-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种CFB锅炉物料循环倍率的获取方法,获取所述第一高度处的炉膛压力,获取所述第二高度处的炉膛压力,第一高度和第二高度相距H,其中,所述CFB锅炉的炉膛的设计流化风速值为V,H＝V×1s；计算得出所述第一高度处和所述第二高度处炉膛压力之间的差值ΔP；获取所述炉膛中的实际流化风速值V<Sub>1</Sub>,并通过公式K＝V<Sub>1</Sub>/V得到修正系数K；获取单位时间入炉煤量G<Sub>s</Sub>,根据公式G<Sub>c</Sub>＝K×F×ΔP/g,计算得出单位时间的物料循环量G<Sub>c</Sub>；由物料循环倍率公式R＝G<Sub>c</Sub>/G<Sub>s</Sub>计算得出物料循环倍率R。本发明能够更加准确的计算出锅炉物料循环倍率；本发明还公开了一种CFB锅炉分离器的分离效率的获取方法。(The invention discloses a method for acquiring material circulation multiplying power of a CFB (circulating fluid bed) boiler, which comprises the steps of acquiring the hearth pressure at a first height, acquiring the hearth pressure at a second height, and enabling the first height and the second height to be separated by a distance H, wherein the designed fluidizing air speed value of the hearth of the CFB boiler is V, and H is V multiplied by 1 s; calculating the difference value delta P between the furnace pressure at the first height and the furnace pressure at the second height; obtaining an actual fluidization wind speed value V in the hearth 1 And by the formula K ═ V 1 V, obtaining a correction coefficient K; obtaining the amount G of coal fed into the furnace in unit time s According to formula G c Calculating to obtain the material circulation amount G in unit time c (ii) a From materialsFormula of cyclic multiplying power R ═ G c /G s And calculating to obtain the material circulation ratio R. The method can more accurately calculate the material circulation rate of the boiler; the invention also discloses a method for acquiring the separation efficiency of the CFB boiler separator.)

CFB锅炉物料循环倍率及分离器的分离效率的获取方法

技术领域

本发明涉及锅炉设计生产技术领域，特别涉及一种CFB锅炉物料循环倍率及分离器的分离效率的获取方法。

背景技术

CFB锅炉英文全称为circulating fluidized bed boiler，中文名称为循环流化床锅炉，其具有煤种适应广、清洁以及环保等优点，因而循环流化床锅炉燃烧技术已经成为当今世界上应用前景良好的洁净煤燃烧技术。

物料循环量是循环流化床设计以及运行的重要参数，它对锅炉内的物料流动特性、燃烧特性、传热特性以及变工况特性等均有直接影响，循环流化床锅炉正常运行时，其入炉物料和炉内循环物料将达到动态平衡，锅炉在每一个工况点均会有与之对应的入炉物料量和循环物料量，为了定量地表达物料循环量，锅炉设计时引入了循环倍率的概念，在循环流化床锅炉中，物料循环倍率即为单位时间的物料循环量与入炉煤量之比。

物料循环倍率是循环流化床锅炉设计和运行的一个重要技术指标，它对锅炉关键参数(如燃烧效率、分离器分离效率、脱硫效率、脱氮效率、流化风速和床温等)的选取与计算具有重要的指导意义。当物料循环倍率提高时，循环物料中的细颗粒对受热面的传热量及从密相区带走的热量增加，有利于密相区的热量平衡而有效抑制床温，同时也营造了低氮燃烧的氛围；当物料循环倍率过小时，炉膛上部悬浮细颗粒浓度过小，密相区物料量增加且释放的热量过多，会导致密相区超温而难以提升锅炉负荷。

目前循环流化床锅炉的循环倍率存在着测量和计算不够准确的问题，严重影响锅炉的关键参数的选取与计算，因此，如何能够准确得出锅炉物料循环倍率是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种CFB锅炉物料循环倍率的获取方法，以便能够准确测量循环流化床锅炉实际运行时的物料循环倍率，为循环流化床锅炉的高效稳定运行提供参考和指导数据。

本发明的另一目的在于提供一种CFB锅炉分离器的分离效率的获取方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种CFB锅炉物料循环倍率的获取方法，包括：

获取第一高度处的炉膛压力和第二高度处的炉膛压力，其中，炉膛出口中心所在高度为第一高度；低于所述炉膛出口中心且与所述炉膛出口中心垂向距离为H处的高度为第二高度，，所述CFB锅炉的炉膛的设计流化风速值为V，H＝V×1m；

计算得出所述第一高度处和所述第二高度处炉膛压力之间的差值ΔP；

获取所述炉膛中第一高度和所述第二高度之间的实际流化风速值V₁，并通过公式K＝V₁/V得到修正系数K；

获取单位时间入炉煤量G_s，根据公式G_c＝K×F×ΔP/g，计算得出单位时间的物料循环量G_c，其中，F为炉膛横截面积，g为重力加速度；由物料循环倍率公式R＝G_c/G_s计算得出物料循环倍率R。

优选地，所述设计流化风速值V为4.5m/s～6m/s。

优选地，所述设计流化风速值V为5m/s。

优选地，在所述第一高度上设置有两个以上第一压力测试装置，全部所述第一压力测试装置所检测到的压力的平均值为所述第一高度处的炉膛压力；

在所述第二高度上设置有两个以上第二压力测试装置，全部所述第二压力测试装置所检测到的压力的平均值为第二高度处的炉膛压力。

优选地，若所述炉膛出口位于所述CFB锅炉的前墙和/或后墙上，则所述第一压力测试装置和所述第二压力测试装置布置在所述CFB锅炉的左墙和/或右墙上；若所述炉膛出口位于所述CFB锅炉的左墙和/或右墙上，则所述第一压力测试装置和所述第二压力测试装置布置在所述CFB锅炉的前墙和/或后墙上。

优选地，所述第一压力测试装置和所述第二压力测试装置在竖直方向上一一对应设置。

优选地，若所述CFB锅炉容量不大于240t/h，则所述第一压力测试装置和所述第二压力测试装置的个数均为4～6；若所述CFB锅炉容量大于240t/h，则所述第一压力测试装置和所述第二压力测试装置的个数均为6～8。

优选地，由公式c_p＝KΔP/Hg得出循环物料浓度c_p。

优选的，所述炉膛中第一高度和第二高度之间的实际流化风速值V₁通过风速传感器测得，或者根据公式V₁＝VD_sj/D计算得出，其中，D_sj为锅炉实际负荷，D为锅炉额定负荷。

本发明中所公开的CFB锅炉分离器的分离效率的获取方法，包括：

采用上述任意一项所公开的CFB锅炉物料循环倍率的获取方法获取物料循环倍率R；

获取飞灰份额a_fh，获取飞灰含碳量C_fh，获取收到基灰分A_ar；

根据公式η＝R/(R+a_fh×A_ar/100(100-C_fh))计算得到分离效率η。

本发明中所公开的CFB锅炉物料循环倍率的获取方法中，测量第一高度处和第二高度处的炉膛压力，然后计算出第一高度处和第二高度处炉膛压力的差值，获取第一高度和第二高度之间的实际流化风速值，实际流化风速值与设计流化风速值之间的比值即为修正系数，进而通过公式结合修正系数计算得出物料循环倍率；

该物料循环倍率的获取方法仅需测量第一高度处和第二高度处的炉膛压力值，以及第一高度处和第二高度处的实际流化风速值即可，所需测量的量少，并且第一高度位置实际接近分离器进口的中心，该位置所测得的压力更能够反映炉膛出口的烟气浓度值，采用该位置处的压力值所计算出的物料循环倍率更接近于真实值，因而循环流化床锅炉的实际循环倍率的测量精度容易保证；而且第一高度和第二高度之间的距离为额定工况下单位时间内烟气以设计流化风速值运行的距离，该距离通常为5m左右，相比于现有技术测量炉膛压差而言，测量距离大大减小，这使得压差准确度得以提高，计算得出的物料循环倍率更逼近于真实值，能够更加真实的反应出循环流化床锅炉的实际循环倍率。

该分离效率的获取方法采用了由上述方法获取的物料循环倍率，然后根据公式计算得到了分离效率，由于通过上述物料循环倍率的获取方法获取的物料循环倍率，因而分离效率的计算也就更加准确可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中所公开的CFB锅炉物料循环倍率的获取方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中所公开的CFB锅炉的结构示意图。

附图中标记如下：

1为炉膛，2为旋风分离器，3为尾部烟道，4为第一高度，5为第二高度。

具体实施方式

本发明的核心之一在于提供一种CFB锅炉物料循环倍率的获取方法，以便能够准确测量循环流化床锅炉实际运行时的物料循环倍率，为循环流化床锅炉的高效稳定运行提供参考和指导数据。

本发明的另一核心在于提供一种CFB锅炉分离器的分离效率的获取方法。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请结合图1和图2进行理解，本实施例中所公开的CFB锅炉物料循环倍率的获取方法，包括：

获取第一高度处和第二高度处的炉膛压力，在本实施例中，炉膛出口中心所在的高度为第一高度，低于炉膛出口中心并且与炉膛出口中心垂向距离为H(单位为m)处的高度为第二高度，若CFB锅炉的炉膛的设计流化风速值为V(单位为m/s)，则H＝V×1s，H代表额定负荷工况下，单位时间内(1s)炉膛内的烟气按照设计流化风速所流动的距离；

计算得出第一高度处和第二高度处炉膛压力之间的差值ΔP(单位为Pa)；

获取炉膛中第一高度和第二高度之间的实际流化风速值V₁(单位为m/s)，并通过公式K＝V₁/V得到修正系数K；

获取单位时间入炉煤量G_s(单位为kg/s)，根据公式G_c＝K×F×ΔP/g，计算得出单位时间的物料循环量G_c(单位为kg/s)，其中，F为炉膛横截面积(单位为m²)，g为重力加速度；由物料循环倍率公式R＝G_c/G_s计算得出物料循环倍率R。

由以上实施例可以看出，该CFB锅炉物料循环倍率的获取方法中，首先测量第一高度处和第二高度处的炉膛压力，然后计算出第一高度处和第二高度处炉膛压力的差值，获取第一高度和第二高度之间的实际流化风速值，实际流化风速值与设计流化风速值之间的比值即为修正系数，进而通过公式结合修正系数计算得出物料循环倍率；

该物料循环倍率的获取方法仅需测量第一高度处和第二高度处的炉膛压力值，以及第一高度处和第二高度处的实际流化风速值，所需测量的量少，并且第一高度位置实际接近分离器进口的中心，该位置所测得的压力更能够反映炉膛出口的烟气浓度值，采用该位置处的压力值所计算出的物料循环倍率更接近于真实值，因而循环流化床锅炉的实际循环倍率的测量精度容易保证；而且第一高度和第二高度之间的距离为额定工况下单位时间内烟气以设计流化风速值运行的距离，该距离通常为5m左右，相比于现有技术测量炉膛压差而言，测量距离大大减小，这使得压差准确度得以提高，计算得出的物料循环倍率更逼近于真实值，能够更加真实的反应出循环流化床锅炉的实际循环倍率。

本领域技术人员能够理解的是，根据容量的不同，CFB锅炉的设计流化风速值也并不相同，通常情况下，设计流化风速值V为4.5m/s～6m/s，优选的，设计流化风速值V为5m/s(即额定负荷下炉膛上部的平均流化风速)，此时H为5m。

考虑到压力值测量的精准性，当炉膛出口(烟气出口)位于CFB锅炉的前墙和/或后墙上时，第一压力测试装置和第二压力测试装置布置在CFB锅炉的左墙和/或右墙上；若炉膛出口位于CFB锅炉的左墙和/或右墙上时，则第一压力测试装置和第二压力测试装置布置在CFB锅炉的前墙和/或后墙上。

第一压力测试装置和第二压力测试装置的个数不受限制，但本领域技术人员应当理解，若布置多个第一压力测试装置以及多个第二压力测试装置，然后取平均值的方式更为准确，因而在本实施例中，第一压力测试装置和第二压力测试装置在竖直方向上一一对应设置，第一高度上设置有两个以上的第一压力测试装置，全部第一压力测试装置的数据的平均值作为第一高度处的炉膛压力；在第二高度上设置有两个以上的第二压力测试装置，全部第二压力测试装置所检测到的压力的平均值为第二高度处的炉膛压力。

不同容量的锅炉其锅炉横截面积大小不同，因而所需布置的第一压力测试装置和第二压力测试装置的个数也不相同，本发明实施例中所公开的CFB锅炉物料循环倍率的获取方法中，若CFB锅炉容量不大于240t/h，则第一压力测试装置和第二压力测试装置的个数均为4～6；若CFB锅炉容量大于240t/h，则第一压力测试装置和所述第二压力测试装置的个数均为6～8。

循环物料浓度c_p实际也是锅炉运行时所需监测的一项重要参数，本实施例中，物料循环倍率获取方法还包括如下步骤：

由公式c_p＝KΔP/Hg得出循环物料浓度c_p。

在本发明实施例中，第一高度和第二高度之间的实际流化风速值V₁可以通过布置在第一高度和第二高度之间的风速传感器测得，也可以根据公式V₁＝VD_sj/D计算得出，其中，D_sj为锅炉实际负荷，D为锅炉额定负荷。

除此之外，本发明中还公开了一种CFB锅炉分离器的分离效率的获取方法，包括：

采用上述任意一实施例中所公开的CFB锅炉物料循环倍率的获取方法获取物料循环倍率R，通过入炉煤及灰渣分析数据可得到收到基灰分A_ar(以百分比表示)、飞灰的含碳量C_fh(以百分比表示)以及飞灰份额a_fh(以百分比表示)，然后根据公式η＝R/(R+a_fh×A_ar/100(100-C_fh))计算得到分离效率η。

该分离效率的获取方法由于采用了上述实施例中所公开的方法来获取物料循环倍率R，因而通过采用该物料循环倍率计算得到的分离器的分离效率更加准确可靠。

本发明中通过两个实际运行例做进一步详细说明：

实际运行例1

容量为75t/h的CFB锅炉，炉膛截面积F为20m²，根据锅炉运行过程中的灰渣称重可获取飞灰份额a_fh为50％，灰渣取样化验数据可获得飞灰含碳量C_fh为10％。

表1实际运行例1部分参数

锅炉在75t/h负荷工况下运行，第一高度和第二高度处的炉膛压力差值ΔP＝90Pa，实际流化风速值V₁＝5m/s，设计额定负荷工况时流化风速值V为5m/s，根据公式G_c＝K×F×ΔP/g可求得单位时间的物料循环量G_c为183.67kg/s，由循环倍率公式R＝G_c/G_s计算得出物料循环倍率R为48.34；

根据公式η＝R/(R+a_fh×A_ar/100(100-C_fh))，计算得到分离器的分离效率为99.44％；

改变运行工况，降低锅炉负荷至72t/h，第一高度和第二高度处的炉膛压力差值ΔP＝70Pa，实际流化风速值V₁＝4.8m/s，根据公式G_c＝K×F×ΔP/g可求得单位时间的物料循环量G_c为137.14kg/s，由循环倍率公式R＝G_c/G_s计算得出物料循环倍率R为36.09；

根据公式η＝R/(R+a_fh×A_ar/100(100-C_fh))，计算得到分离器的分离效率为99.25％。

实际运行例2

容量为240t/h的CFB锅炉，炉膛截面积F为54m²，根据锅炉运行过程中的灰渣称重可获取飞灰份额a_fh为70％，灰渣取样化验数据可获得飞灰含碳量C_fh为5％。

表2实际运行例2部分参数

锅炉在240t/h负荷工况下运行，第一高度和第二高度处的炉膛压力差值ΔP＝95Pa，实际流化风速值V₁＝5m/s，设计额定负荷工况时流化风速值V为5m/s根据公式G_c＝K×F×ΔP/g可求得单位时间的物料循环量G_c为523.47kg/s，由循环倍率公式R＝G_c/G_s计算得出物料循环倍率R为36.53；

根据公式η＝R/(R+a_fh×A_ar/100(100-C_fh))，计算得到分离器的分离效率为99.45％；

改变运行工况，降低锅炉负荷至230t/h，第一高度和第二高度处的炉膛压力差值ΔP＝80Pa，实际流化风速值V₁＝4.8m/s，根据公式G_c＝K×F×ΔP/g可求得单位时间的物料循环量G_c为422.45kg/s，由循环倍率公式R＝G_c/G_s计算得出物料循环倍率R为29.48；

根据公式η＝R/(R+a_fh×A_ar/100(100-C_fh))，计算得到分离器的分离效率为99.30％。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。