陳寶明，段鈺鋒，耿新澤，許一凡，趙士林，黃天放

(東南大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院 能源熱轉(zhuǎn)換及其過(guò)程測(cè)控教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210096)

0 引 言

循環(huán)流化床(CFB)鍋爐燃燒技術(shù)具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、污染物排放低以及負(fù)荷調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電站鍋爐，成為劣質(zhì)煤商業(yè)化最成功的潔凈煤燃燒技術(shù)[1-2]。但常規(guī)CFB電站存在部分爐型可靠性差、熱利用率低、供電效率不足等缺點(diǎn)[3-4]，因此，CFB鍋爐熱力性能測(cè)試對(duì)了解鍋爐的實(shí)際運(yùn)行狀況、優(yōu)化燃燒、提高鍋爐熱效率具有重要意義。目前，電站鍋爐熱效率計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)有2種：DL/T 964—2018《循環(huán)流化床鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》和美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)頒布的ASME-PTC4—1998《鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》[5]。二者按照計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)分為輸入-輸出熱量法(正平衡法)和熱損失法(反平衡法)。反平衡法簡(jiǎn)單易行，數(shù)據(jù)可靠，測(cè)試結(jié)果可為鍋爐的運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化和提高鍋爐效率提供有效參考[6-7]。

針對(duì)鍋爐性能測(cè)試的常規(guī)熱平衡法具有周期較長(zhǎng)、成本較大、諸多參數(shù)不易獲取、核算繁瑣且無(wú)法實(shí)時(shí)掌握鍋爐熱效率等缺點(diǎn)，采用相關(guān)軟件對(duì)CFB鍋爐進(jìn)行流程模擬，可快捷獲得鍋爐工業(yè)試驗(yàn)條件下的運(yùn)行參數(shù)?；贏spen Plus強(qiáng)大的物性數(shù)據(jù)庫(kù)和靈活且便于計(jì)算的單元模塊，可方便靈活地模擬煤轉(zhuǎn)化過(guò)程中的物料能量變化[8]，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于燃燒領(lǐng)域。白慧峰等[9]借助Aspen Plus對(duì)某超超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)進(jìn)行建模，并對(duì)其性能進(jìn)行預(yù)測(cè)分析；Ravikiran等[10]基于Aspen Plus中Gibbs自由能小化原理模擬煤氣化過(guò)程，研究了加入H/C和O/C比對(duì)氣化爐產(chǎn)出氣的組成、氣化爐內(nèi)溫度及有效氣(CO+H2)產(chǎn)率的影響。段倫博[11]利用Aspen Plus建立氣固流動(dòng)、揮發(fā)分析出和燃燒、焦炭燃燒、NOx生成和脫硫子模型的循環(huán)流化床O2/CO2燃燒綜合模型，研究表明Aspen Plus可較為準(zhǔn)確地模擬出煤顆粒在O2/CO2氣氛下的燃燒情況。趙偉剛等[12]利用Aspen Plus從熱力學(xué)角度對(duì)循環(huán)流化床煤氣化制取合成氣進(jìn)行了模擬及計(jì)算分析，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。Wayne Doherty等[13]使用Aspen Plus建立一個(gè)CFB生物質(zhì)氣化爐的計(jì)算模型，基于吉布斯自由能最小化原理，用限制平衡法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了校正，很好地預(yù)測(cè)了合成氣的組分、轉(zhuǎn)換率及熱值，模型與數(shù)據(jù)結(jié)果契合良好。王龍飛等[14]利用Aspen Plus對(duì)350 MW超臨界循環(huán)流化床進(jìn)行建模，并通過(guò)該模型分析了循環(huán)流化床鍋爐的分布特性和損失的影響因素，有效揭示了各種損失及其發(fā)生的部位。

目前基于Aspen Plus對(duì)CFB的研究大多是關(guān)于煤氣化爐或污染物排放控制的模擬，而對(duì)鍋爐能耗診斷與熱力性能研究較少。本文以75 t/h CFB鍋爐為對(duì)象，基于Aspen Plus軟件平臺(tái)建立CFB鍋爐模型，預(yù)測(cè)鍋爐在滿負(fù)荷工況條件下熱損失及熱效率，通過(guò)模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了模型算法的準(zhǔn)確性與Aspen Plus模擬計(jì)算鍋爐熱效率的可行性，為CFB鍋爐熱效率的模擬預(yù)測(cè)提供了新方法，可用于鍋爐運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算及優(yōu)化。

1 鍋爐系統(tǒng)及試驗(yàn)方法

1.1 CFB鍋爐概述

以一臺(tái)額定蒸發(fā)量為75 t/h的CFB鍋爐為測(cè)試對(duì)象，該鍋爐采用混合動(dòng)力煤為燃料，鍋爐全流程系統(tǒng)如圖1所示，主要包含煤和石灰石供給系統(tǒng)、CFB鍋爐燃燒系統(tǒng)、尾部煙道、布袋除塵裝置(FF)系統(tǒng)、濕法煙氣脫硫(WFGD)系統(tǒng)、煙囪等。該系統(tǒng)具備完善的DCS控制系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)、控制、記錄鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)。

該鍋爐型號(hào)為T(mén)G-75/5.3-M41，系單鍋筒、自然循環(huán)水管鍋爐，爐膛下部為密相區(qū)，上部為稀相區(qū)，四周為膜式水冷壁，爐膛出口布置2只蝸殼式絕熱旋風(fēng)分離器，尾部煙道布置有高、低溫過(guò)熱器，省煤器及空預(yù)器。采用床下熱煙氣點(diǎn)火技術(shù)，一次風(fēng)經(jīng)水冷風(fēng)室及布風(fēng)板送入爐膛，約占60%，二次風(fēng)經(jīng)空預(yù)器加熱至138 ℃后進(jìn)入爐膛。爐膛煙氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分離飛灰顆粒后，依次經(jīng)過(guò)高、低溫過(guò)熱器、省煤器、空預(yù)器、布袋除塵器、濕法脫硫裝置后，由引風(fēng)機(jī)排入煙囪。

圖1 75 t/h CFB鍋爐系統(tǒng)及取樣點(diǎn)布置Fig.1 Systematic diagram of 75 t/h CFB boiler and sampling point

1.2 試驗(yàn)工況參數(shù)

本試驗(yàn)進(jìn)行了3種鍋爐不同負(fù)荷對(duì)CFB鍋爐效率的影響，分別為高(112.68% BMCR，工況1)、滿(100.87% BMCR，工況2)、低(84.65%BMCR，工況3)3個(gè)負(fù)荷。測(cè)試期間鍋爐負(fù)荷穩(wěn)定，測(cè)試工況及鍋爐主要參數(shù)見(jiàn)表1。經(jīng)測(cè)量大氣壓力平均值為103.437 kPa，大氣平均溫度為12 ℃。

1.3 測(cè)試內(nèi)容

爐膛溫度(A點(diǎn))、燃煤量、空氣流量等直接選用鍋爐DCS數(shù)據(jù)，煙氣組分及排煙溫度的測(cè)點(diǎn)位于一級(jí)空預(yù)器出口的B點(diǎn)，入爐煤樣取樣位于C點(diǎn)，燃燒空氣壓力及溫度測(cè)點(diǎn)鼓風(fēng)機(jī)出口的D點(diǎn)，如圖1所示。試驗(yàn)期間各主要參數(shù)維持穩(wěn)定。

表1 測(cè)試工況及鍋爐主要參數(shù)

1.3.1煙氣組分、流量和排煙溫度

在空預(yù)器出口煙道取樣點(diǎn)B，按網(wǎng)格法設(shè)置煙氣取樣點(diǎn)，使用高精度M-9000便攜式煙氣分析儀測(cè)量煙氣組分。測(cè)試過(guò)程中采用金屬過(guò)濾網(wǎng)及濾膜對(duì)煙氣進(jìn)行除灰過(guò)濾，取樣管線全程伴熱以防止水汽冷凝對(duì)煙氣組分造成影響。為防止水蒸氣進(jìn)入煙氣分析儀產(chǎn)生凝結(jié)對(duì)設(shè)備造成損壞，在煙氣分析儀前放置干燥劑去除水分，由于硅膠對(duì)SO2、NO濃度有較大影響[15]，CaCl2在200 ℃下與SO2、NOx等氣體不發(fā)生反應(yīng)且具有良好的除水特性[16]，因此選用CaCl2顆粒做除水劑。測(cè)試期間每隔15～20 min進(jìn)行一次煙氣成分分析取樣測(cè)量，排煙溫度由取樣管上的熱電偶直接測(cè)得。煙氣流量(流速)測(cè)定采用等截面積標(biāo)準(zhǔn)畢托管法[17]，S型畢托管孔徑較大，不易堵塞，適用于煙塵含量較高的煙道煙氣流速檢測(cè)[18]。本文利用S型畢托管和U型差壓計(jì)測(cè)量動(dòng)壓計(jì)算煙氣流速，由測(cè)點(diǎn)截面面積計(jì)算煙氣量。

1.3.2入爐煤、飛灰、爐渣取樣

對(duì)煙氣進(jìn)行取樣測(cè)速時(shí)，為保證取樣測(cè)試的同時(shí)性和準(zhǔn)確性，同時(shí)對(duì)入爐煤、爐渣、飛灰進(jìn)行取樣。按照DL/T 567.5—1995《火電廠燃料試驗(yàn)方法灰及渣中硫的測(cè)定和燃煤可燃硫的計(jì)算》對(duì)上述固樣進(jìn)行含碳量分析。目前，爐渣、飛灰中可燃物含量(UBC)的測(cè)定方法主要有元素分析法、灼燒減量法、工業(yè)分析法和灼燒減量校正法(IDM)測(cè)定[19-20]。為提高測(cè)試精度，保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性、有效性，UBC的測(cè)定采用IDM法[21]。

2 基于Aspen Plus的模型構(gòu)建

2.1 物性方法選擇

在燃煤鍋爐Aspen Plus建模中，由于煤裂解燃燒過(guò)程涉及煙氣組分的轉(zhuǎn)換，因此選用適合CFB鍋爐燃燒的PR-BM法作為建模輸入的物性方法。常規(guī)組分包括H2O、N2、O2、CO2等，非常規(guī)組分包括Coal及Ash，只需對(duì)其進(jìn)行密度和焓的計(jì)算，焓計(jì)算模型采用HCOALGEN，密度計(jì)算模型采用DCOALIGT。

2.2 建模假設(shè)

由于CFB鍋爐實(shí)際燃燒過(guò)程及運(yùn)行工況較為復(fù)雜，若全面考慮各因素將使建模復(fù)雜化，可能增大誤差影響模型精度。因此，本文對(duì)建模系統(tǒng)做如下假設(shè)：① 煤的燃燒和裂解過(guò)程為瞬時(shí)發(fā)生，認(rèn)為整個(gè)過(guò)程由化學(xué)反應(yīng)平衡控制；② 非常規(guī)組分中僅含有Coal與Ash；③ 過(guò)程為穩(wěn)態(tài)模擬，所有變量不隨時(shí)間變化；不計(jì)算流程的壓力及壓力降，二者作為單元模塊的設(shè)定輸入條件；④ 鍋爐實(shí)際運(yùn)行中，未燃燒充分的煤顆粒通過(guò)旋風(fēng)分離回料器與返料灰一起送回爐膛，這里簡(jiǎn)化為直接接入RYIELD模塊，再作為RGIBBS模塊的輸入流參與燃燒反應(yīng)；⑤ 煤燃燒顆粒及氣體溫度恒定且等于床溫。

2.3 CFB鍋爐建模流程

根據(jù)以上假設(shè)，針對(duì)CFB鍋爐實(shí)際運(yùn)行過(guò)程，建立Aspen Plus模擬流程如圖2所示。將循環(huán)流化床鍋爐爐膛處理為一個(gè)收率反應(yīng)器(RYIELD)和一個(gè)吉布斯自由能反應(yīng)器(RGIBBS)，用于模擬燃料的燃燒。煤作為非常規(guī)組分，先進(jìn)入RYIELD反應(yīng)器發(fā)生熱解反應(yīng)，該模塊將非常規(guī)固體物質(zhì)按照元素質(zhì)量平衡裂解為常規(guī)組分：C、H2、O2、N2、S、H2O及非常規(guī)組分灰分，裂解熱DE-COMP傳遞至反應(yīng)單元，裂解組分的收率通過(guò)Aspen Plus內(nèi)嵌模塊Calculator控制。裂解后各組分產(chǎn)生的混合煙氣通過(guò)M1流股進(jìn)入RGIBBS模塊中進(jìn)行燃燒反應(yīng)，該模塊基于Gibbs自由能最小化原理可對(duì)產(chǎn)物煙氣的組成和溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)[22]。產(chǎn)物通過(guò)流股M2進(jìn)入氣固分離模塊SSplit分離后，輸出的2股物流：一股是全部氣體成分及少量固體灰分顆粒的煙氣流FULEGAS，另一股是分離下來(lái)的絕大部分灰分顆粒流Ash，在其后設(shè)置一個(gè)HEATER換熱模塊“Q6”來(lái)計(jì)算分離灰分從排渣溫度冷卻至室溫過(guò)程中的焓變，即為灰渣物理熱損失；煙氣流FULEGAS進(jìn)入后續(xù)尾部煙道中與各換熱模塊HEATER表示的換熱設(shè)備進(jìn)行換熱。CFB鍋爐系統(tǒng)模型所用模塊與設(shè)備對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表2。注意在尾部煙道出口，用2個(gè)HEATER模塊“Q4”、“Q2”分別計(jì)算固體不完全燃燒熱損失和排煙物理熱損失的熱量，各換熱器的數(shù)據(jù)均來(lái)源于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值。

圖2 CFB鍋爐Aspen Plus模擬流程Fig.2 Simulation flow chart of Aspen Plus for CFB boiler

表2 模型所用模塊

在模擬煤熱解過(guò)程中，需對(duì)加入的RYIELD模塊定義各裂解產(chǎn)物的收率，本文利用Aspen Plus的COMPUST模型(Calculator模塊)編寫(xiě)Fortran語(yǔ)句來(lái)規(guī)定裂解產(chǎn)物的收率[23]。

3 結(jié)果與分析

對(duì)75 t/h CFB鍋爐進(jìn)行了3個(gè)不同負(fù)荷的試驗(yàn)工況，每個(gè)工況進(jìn)行2組平行測(cè)試，結(jié)果取算術(shù)平均值。根據(jù)GB/T 10180—2017《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》要求，為保證測(cè)試結(jié)果的可靠性、有效性，每組工況2次反平衡試驗(yàn)所得效率之差不大于4%。試驗(yàn)在鍋爐系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定工況下運(yùn)行，期間鍋爐燃燒穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行正常，各主要參數(shù)維持穩(wěn)定。

3.1 入爐煤樣分析

3種工況下的煤樣工業(yè)分析和元素分析見(jiàn)表3，該數(shù)據(jù)作為計(jì)算鍋爐燃料有效利用熱的依據(jù)。由表3可知，Mar=21.25%～22.92%，Vdaf=42.13%～45.48%，遠(yuǎn)高于鍋爐用煤分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的37%[24]，屬高水分高揮發(fā)分煤；Ad=21.12%～23.25%，Qgr,d=21.85～23.01 MJ/kg，屬中灰中熱值煤[25]。

3.2 爐渣、飛灰未燃盡碳含量

由灼燒減量校正法(IDM)測(cè)得3種負(fù)荷下飛灰、爐渣及總灰中的UBC含量如圖3所示。CFB燃燒條件下，UBC主要富集于飛灰中，含量在13.28%～16.40%；相比飛灰，爐渣中UBC含量較少，僅為2.92%～3.39%。3種負(fù)荷下，總灰中的UBC(為飛灰、爐渣按照2∶1混合后計(jì)算的含碳量)與飛灰中UBC含量變化趨勢(shì)一致，即高負(fù)荷、低負(fù)荷工況的UBC均高于滿負(fù)荷。通過(guò)運(yùn)行中DCS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該電廠在調(diào)節(jié)負(fù)荷變化時(shí)，雖然一次風(fēng)壓較穩(wěn)定維持在7.3～7.6 kPa，但二次風(fēng)則隨負(fù)荷變化且風(fēng)壓變化幅度較大，高負(fù)荷時(shí)二次風(fēng)壓高達(dá)6.29 kPa，低負(fù)荷時(shí)二次風(fēng)壓低至2.1 kPa。風(fēng)壓變化導(dǎo)致流化風(fēng)速變化，造成爐膛一、二次風(fēng)混合不均勻，燃燒效果較差，導(dǎo)致入爐煤燃燒不充分。該結(jié)果與文獻(xiàn)[26]對(duì)切圓燃燒鍋爐爐渣UBC的分析結(jié)果一致。

表3 3種工況下入爐煤樣工業(yè)分析及元素分析

圖3 飛灰、爐渣及總灰中的UBC含量Fig.3 UBC content in fly ash,slag and total ash

3.3 鍋爐熱損失及熱效率

利用反平衡法得出3種工況(超負(fù)荷、滿負(fù)荷、低負(fù)荷)下鍋爐的實(shí)際熱效率，并與滿負(fù)荷設(shè)計(jì)工況進(jìn)行對(duì)比。實(shí)際計(jì)算獲得的3種工況下平行測(cè)試熱效率之差皆小于4%，其平均值見(jiàn)表4。由測(cè)試結(jié)果可知，實(shí)際各項(xiàng)熱損失值與滿負(fù)荷工況下熱損失值基本相近，滿足GB/T 10180—2017《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》要求。

該鍋爐在3個(gè)工況下的平均效率為86.83%，略低于滿負(fù)荷狀況下的熱效率，誤差為3.5%。由于熱效率測(cè)試是動(dòng)態(tài)過(guò)程，鍋爐運(yùn)行參數(shù)的變化造成耗煤量、汽水參數(shù)等波動(dòng)以及不可避免的人為誤差等因素，認(rèn)為誤差在0～±4%內(nèi)可信[27]。因此，3種工況測(cè)試的熱效率均在許可范圍內(nèi)，說(shuō)明試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

表4 各工況下鍋爐效率及各項(xiàng)熱損失

由表4可知，q2在7.64%～7.93%，高于設(shè)計(jì)值6.09%，主要是由于排煙溫度較高所致，實(shí)測(cè)中3個(gè)工況下的排煙溫度皆遠(yuǎn)超于設(shè)計(jì)值140 ℃，而排煙溫度過(guò)大可能是由于換熱器積灰老化等原因?qū)е聯(lián)Q熱效率降低，且入爐煤種的高水分無(wú)疑增加了排煙容積，使q2增大[28]。q4在3.72%～4.69%，比設(shè)計(jì)值2.96%略高。主要原因在于飛灰中可燃物含量較高，另外，飛灰及爐渣粒度較大，灰分較高，也導(dǎo)致q4高于設(shè)計(jì)值。散熱損失q5在0.60%～0.80%，與設(shè)計(jì)值相近，主要與爐膛及煙風(fēng)汽水管道的保溫有關(guān)?；以鼰嵛锢?yè)p失q6在0.37%～0.40%，是設(shè)計(jì)值(0.12%)的3倍左右。對(duì)比工況1與工況3，煤種灰分越高，發(fā)熱量越低，q6越大，同時(shí)由于排渣溫度較高，也導(dǎo)致q6增大?；以剂俊⑴旁鼫囟?、煤種灰分及發(fā)熱量都是q6的主要影響因素。

不同工況下的熱效率及熱損失分布、不同鍋爐負(fù)荷對(duì)各項(xiàng)熱損失比率的影響如圖4、5所示。

圖4 不同工況下的熱效率及熱損失分布Fig.4 Thermal efficiency and heat loss distribution under different boiler load

圖5 不同鍋爐負(fù)荷對(duì)各項(xiàng)熱損失比率的影響Fig.5 Effect of different boiler loads on heat loss ratios

隨著鍋爐負(fù)荷由超負(fù)荷向低負(fù)荷變化，鍋爐整體熱效率先升后降，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)達(dá)到極大值，相應(yīng)地鍋爐熱損失在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)達(dá)到極小值點(diǎn)。在各項(xiàng)熱損失中，排煙熱損失q2占比最大，其次是機(jī)械不完全燃燒熱損失q4，二者占總熱損失的91%，成為影響熱效率的最主要因素。隨鍋爐負(fù)荷從低到高，q2、q4、∑q的3條曲線變化趨于一致，且呈很強(qiáng)的正相關(guān)性。散熱損失q5及灰渣物理熱損失q6相對(duì)較小，其中q5變化與負(fù)荷呈線性相關(guān)，隨鍋爐負(fù)荷的升高而上升，q6的變化趨勢(shì)與q4相同。化學(xué)不完全燃燒熱損失q3為熱損失中的最小項(xiàng)，其變化趨勢(shì)與負(fù)荷呈負(fù)相關(guān)，隨鍋爐負(fù)荷降低，q3略增大?？赡苁怯捎跔t膛溫度降低使燃燒不充分，且入爐煤揮發(fā)分越高，這部分熱損失越大。

3.4 模型驗(yàn)證

利用Aspen Plus對(duì)CFB鍋爐進(jìn)行全流程建模，選用滿負(fù)荷條件下(工況2)的初始工況參數(shù)得到預(yù)測(cè)的模擬計(jì)算結(jié)果。模擬煙氣組分與CFB鍋爐測(cè)試結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表5。

由于試驗(yàn)期間，鍋爐未加入CaCO3進(jìn)行爐內(nèi)煙氣脫硫，煙氣脫硫在后續(xù)的濕法煙氣脫硫裝置中進(jìn)行，因此建模物流輸入也未考慮CFB爐內(nèi)脫硫部分。

由表5可知，O2、CO2、N2、H2O、SO2的模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)接近，各組分體積分?jǐn)?shù)的實(shí)測(cè)值與模擬值誤差在0.08%～0.26%，驗(yàn)證了建模的準(zhǔn)確性、可靠性，因此可利用Aspen Plus合理預(yù)測(cè)煤燃燒過(guò)程。

表5 模擬煙氣組分與實(shí)測(cè)值對(duì)比

3.5 模型法與實(shí)測(cè)法鍋爐熱效率對(duì)比

基于Aspen Plus建立的CFB鍋爐全流程模型可預(yù)測(cè)鍋爐各項(xiàng)熱損失和熱效率。鍋爐各項(xiàng)熱損失與熱效率的模擬與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表6。

表6 Aspen Plus模型法與實(shí)測(cè)法得到的鍋爐各項(xiàng)熱損失及熱效率對(duì)比

由表6可知，實(shí)測(cè)法和模型法對(duì)熱效率及各項(xiàng)熱損失的計(jì)算結(jié)果極為接近，q2實(shí)測(cè)結(jié)果為7.75%，模型結(jié)果為6.48%；q4的實(shí)測(cè)結(jié)果為3.72%，模型結(jié)果為3.17%；二者的相對(duì)誤差較小，說(shuō)明利用Aspen Plus建?？梢詫?duì)排煙熱損失及固體不完全燃燒熱損失進(jìn)行較為精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)。q3和q6的相對(duì)誤差較大，可能是由于這2部分占比極小，對(duì)鍋爐熱效率影響較小。散熱損失部分未采用Aspen Plus模塊計(jì)算，而是查取電廠性能測(cè)試鍋爐外部冷卻曲線圖所得?；谝陨夏M結(jié)果，模擬計(jì)算得到的鍋爐熱效率為88.66%，與實(shí)測(cè)法87.426%極為接近，相對(duì)誤差僅為1.41%，驗(yàn)證了建模思路及方法的準(zhǔn)確性和可靠性，說(shuō)明基于Aspen Plus對(duì)CFB鍋爐建模進(jìn)行鍋爐熱力計(jì)算可行、可靠。

4 結(jié) 論

1)根據(jù)75 t/h CFB鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況，采用反平衡法對(duì)鍋爐熱效率進(jìn)行性能測(cè)試，并基于Aspen Plus流程模擬軟件對(duì)鍋爐熱力系統(tǒng)進(jìn)行模擬計(jì)算。在CFB鍋爐超負(fù)荷、滿負(fù)荷和低負(fù)荷運(yùn)行條件下，UBC主要富集于飛灰中，含量在13.28%～16.40%；爐渣中UBC含量較少，僅為2.92%～3.39%。3種負(fù)荷下，總灰中UBC含量與飛灰中的變化趨勢(shì)一致，即高負(fù)荷、低負(fù)荷工況的UBC均高于滿負(fù)荷。

2)在CFB鍋爐超負(fù)荷、滿負(fù)荷和低負(fù)荷運(yùn)行條件下，各項(xiàng)熱損失中，排煙熱損失q2占比最大，為7.64%～7.93%，高于設(shè)計(jì)值6.09%；其次為機(jī)械不完全燃燒熱損失q4，占比3.72%～4.69%，比設(shè)計(jì)值2.96%略高；散熱損失q5及灰渣物理熱損失q6相對(duì)較小，二者占比約1%；氣體不完全燃燒熱損失q3最小，不足0.1%。

3)3個(gè)工況下鍋爐的平均熱效率為86.835%，低于設(shè)計(jì)值90%。隨著鍋爐負(fù)荷由低到高，鍋爐整體熱效率先升后降，滿負(fù)荷時(shí)最高，高負(fù)荷和低負(fù)荷時(shí)較低。鍋爐負(fù)荷從低到高時(shí)，q2、q4、∑q(總熱損失)變化趨勢(shì)一致，呈現(xiàn)很強(qiáng)的正相關(guān)性。

4)基于Aspen Plus建立的75 t/h CFB鍋爐全流程熱力系統(tǒng)模型，其煙氣組分的模擬結(jié)果與實(shí)際測(cè)試結(jié)果基本吻合，誤差在0.08%～0.26%。模擬計(jì)算得到的鍋爐熱效率為88.66%，與實(shí)測(cè)法87.426%極為接近，相對(duì)誤差僅為1.41%。驗(yàn)證了建模思路及方法的準(zhǔn)確性和可靠性，說(shuō)明基于Aspen Plus對(duì)CFB鍋爐建模進(jìn)行鍋爐熱力計(jì)算可行、可靠。