1、直流煤粉燃燒器設(shè)計直流煤粉燃燒器設(shè)計 摘摘 要要 隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展， 我國電網(wǎng)事業(yè)也在持續(xù)攀升。 國內(nèi)大容量、高參數(shù) 機組得到大范圍使用。 燃燒器對燃燒的效果有著相當重要的影響的。 本文是煤粉燃 燒器鍋爐， 首要的是， 根據(jù)各種基本參數(shù)， 得到燃料的消耗量； 其次是計算爐膛 體積和面積與爐體高度， 且根據(jù)煤得到煤粉燃燒器的類型和布局特征， 對制粉系統(tǒng) 和鍋爐容量合適的煤的燃燒； 最終， 對一個或兩倍輸出燃燒器的計算在此基礎(chǔ)上確 定了噴嘴截面尺寸和燃燒器燒嘴阻力。 主空氣噴嘴截面積 0.30 平方米， 這兩個空 氣噴嘴的橫截面積是 0.77 平方米， 燃燒器的高度 13.27 平方米， 主

2、風(fēng)道的阻力 536.45 帕， 和兩個空氣通道 544.41 帕阻力。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：直流煤粉燃燒器; 計算; 環(huán)保; 高效 Graduation design specification (thesis) Chinese Abstract:Abstract: With the rapid development of Chinas economy, Chinas power grid industry is also on the rise. Large domestic capacity and high parameter units are widely used. The burn

3、er has a very important effect on the combustion effect. This paper is a coal burner boiler, first of all, according to various basic parameters, the fuel consumption; Secondly, it calculates the volume and area of the furnace and the height of the furnace body, and obtains the type and layout chara

4、cteristics of the pulverized coal burner according to the coal, and the combustion of the coal with the proper powder system and boiler capacity; Finally, the nozzle section size and burner resistance are determined based on the calculation of one or two output burners. Main air nozzle area 0.30 squ

5、are meters, the two air nozzle cross- sectional area is 0.77 square meters, the height of the burner 13.27 square meters, the main duct resistance 536.45 mpa, 544.41 mpa resistance and two air channels. Key words: Direct current pulverized coal burner; To calculate; Environmental protection; efficie

6、nt I 目目 錄錄 前言.II 1 緒論.1 1. 1 直流式燃燒器的特點和發(fā)展.1 1. 2 新型燃燒器的發(fā)展.2 1. 3 燃燒器設(shè)計的思路和需要注意的問題.2 2 燃料性質(zhì)和燃燒計算.4 2.1 基本資料和燃料分析.4 2.2 燃料的燃燒計算.6 3 爐膛型式及燃燒方式的確定.10 3.1 鍋爐本體布置.10 3.2 爐膛的容積和截面積計算.11 3.3 爐膛主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定.12 3.4 小結(jié).15 4 燃燒器的選型和計算.16 4.1 燃燒器選型和布置方式確定.16 4.2 燃燒器制粉系統(tǒng)的選擇.17 4.3 燃燒器出力和風(fēng)量計算.18 4.4 燃燒器尺寸計算.21 4.5 小結(jié)

7、.25 參考文獻.28 致謝.29 附表.30 附圖.31 II 前言前言 改革多年以來，機電行業(yè)經(jīng)歷了漫長的發(fā)展之路，我國發(fā)電裝機容量連續(xù) 多年持續(xù)增長。在如此環(huán)境下，采取高效率、環(huán)保的技術(shù)尤為重要，采用超臨 界壓力機組，保證環(huán)保型發(fā)展成為穩(wěn)步向前，為順應(yīng)潮流，鉆研實現(xiàn)高超效率 和穩(wěn)定燃燒新技術(shù)是重中之重。依據(jù)煤的分析，計算煤干燥無灰基揮發(fā)分成分 和加熱爐的燃料消耗熱量值，確定初始煤粉燃燒器的類型；燃燒模式是基于鍋 爐目前階段在四個角落切向電站的實際情況，應(yīng)用較為廣泛，因此采用直流燃 燒器；對切圓直徑大小的計算較為合理，和一個或兩個風(fēng)量和風(fēng)速計算，一個 或兩個風(fēng)進入燃燒空氣與適量的煤粉在爐內(nèi)

8、充足混合比例將均勻，促使燃燒更 穩(wěn)定和高效。 1 1 1 緒論緒論 1. 1 直流式燃燒器的特點和發(fā)展直流式燃燒器的特點和發(fā)展 煤粉燃燒器又被稱之為射流燃燒器，煤粉爐燃燒設(shè)備的主要部件之一。煤 粉燃燒器和點火裝置以及爐膛組成煤粉爐的燃燒裝置。燃燒器的性能特征對燃 燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性有較大的影響。目前，有渦流和 DC 的兩個主要形式，這主 要是由兩大電廠鍋爐公司 GE 和 B&W 生產(chǎn)。20 世紀 80 年代，我國開始引進鍋爐 技術(shù)。因為我國直流燃燒器的研究數(shù)量眾多，因此，在中國大多數(shù)的燃燒鍋爐 采用直流燃燒器。 1 1、直流煤粉燃燒器的作用直流煤粉燃燒器的作用 燃燒設(shè)備的主要部組成煤粉燃燒器。

9、煤粉燃燒器的作用是： （1）運輸燃料和空氣進入爐膛； （2）促使燃料充分充足的燃燒； （3）保證燃料穩(wěn)定高效的燃燒并完全燃燒殆盡。 一列圓形或矩形噴口一般可以構(gòu)成直流煤粉燃燒器。煤粉空氣和熱風(fēng)從噴 嘴噴出，形成直流射流。直流射流的顯著特點是沿流動方向緩慢衰減，核心區(qū) 相對穩(wěn)定，主、雙風(fēng)混合表較強。 二、二、直流煤粉燃燒器的配風(fēng)類型直流煤粉燃燒器的配風(fēng)類型 根據(jù)燃燒器中的一、二次風(fēng)噴口的布置方式，直流煤粉燃燒器大致上可以 分為均等配風(fēng)和分級配風(fēng)兩種型式，現(xiàn)對這兩種型式作簡要介紹： （1 1）. .均等配風(fēng)直流式燃燒器均等配風(fēng)直流式燃燒器 2 易于燃燒的煤種一般可用均等配風(fēng)直流式燃燒器，例如煙煤和

10、褐煤。一般 燃燒器的一個或兩個通風(fēng)口交錯排列，相鄰噴嘴中心間距小。由于一次風(fēng)中的 煤粉易于燃燒，所以應(yīng)盡可能的使一次風(fēng)攜帶的煤粉燃燒后高速、有效的和鄰 近二次風(fēng)噴口噴出的熱空氣相結(jié)合。這可以使火焰根部不會因為缺氧導(dǎo)致不能 充分燃燒，或者降低燃燒效率。所以二次風(fēng)噴口的風(fēng)量盡可能均勻。 （2 2）. .一次風(fēng)集中布置的分級配風(fēng)直流燃燒器一次風(fēng)集中布置的分級配風(fēng)直流燃燒器 一般使用的分階段空氣燃燒器不易燃燒低揮發(fā)分煤、無煙煤和煙煤。直流 燃燒器的特征：一個或兩個通風(fēng)口的中心空間相當大。由于風(fēng)所攜帶的煤粉不 易著火，一、二次風(fēng)的混合時間過早，導(dǎo)致火焰溫度下降，不能引起穩(wěn)定的著 火。因此，為了保持煤粉火

11、焰的穩(wěn)定著火，必須推遲煤粉和二次空氣的混合時 間。因此，這兩種風(fēng)可分為兩批，并在點火后送入煤粉流。一次風(fēng)集中的問題 是點火區(qū)煤粉濃度過高，導(dǎo)致點火區(qū)氧不足和延遲燃燒過程。 1. 2 新型燃燒器的發(fā)展新型燃燒器的發(fā)展 煤粉爐運行中的實用與平穩(wěn)和煤粉火炬的穩(wěn)定性有重要聯(lián)系。煤粉穩(wěn)定燃 燒能夠提高煤粉火炬的穩(wěn)定性；面對我國現(xiàn)狀下對電力的要求和環(huán)保規(guī)范，確 保煤粉鍋爐在合乎要求額度前提下依然可能疾速穩(wěn)定地燃燒盡力減對縮小低負 荷投油穩(wěn)燃的依托，上世紀末期，中國進行了新的發(fā)展，下面簡易的說明其原 理和性能指標。 1. 3 燃燒器設(shè)計的思路和需要注意的問題燃燒器設(shè)計的思路和需要注意的問題 隨著鍋爐容量的增

12、大，機組大型化，對燃燒器的要求已經(jīng)不僅局限在過去 小容量實驗數(shù)據(jù)總結(jié)的參數(shù)，這也是本機設(shè)計的初衷之一，在設(shè)計大容量鍋爐 的燃燒器時，會面臨一些之前沒遇到的問題，設(shè)計的步驟會有些改變，煤粉燃 燒器選用和計算的主要內(nèi)容有：選用煤粉燃燒器的型式和布置方式、確定每臺 鍋爐所用燃燒器的數(shù)目和燃燒器的熱功率，計算一、二次風(fēng)量，計算燃燒器出 口截面積和結(jié)構(gòu)尺寸，計算燃燒器的阻力。一個性能良好的燃燒器應(yīng)能滿足下 列的要求7： 3 1）通過正確設(shè)計的燃燒器結(jié)構(gòu)，在燃燒器出口處建立使煤粉氣流能及時穩(wěn) 定著火的空氣動力場；著火以后一、二次風(fēng)能合理混合，以保證煤粉燃燒的穩(wěn) 定性和經(jīng)濟性。 2）有較好的燃料適應(yīng)性和負荷

13、調(diào)節(jié)性。在煤種和負荷變化時能及時地對風(fēng) 速和風(fēng)量進行正確的調(diào)節(jié)，其各調(diào)節(jié)機構(gòu)的傳動和調(diào)節(jié)靈敏、可靠、耐用。 3）通過正確的組織著火、混合和燃燒過程，燃燒器應(yīng)能最大限度的降低 NOx的排放，以達到環(huán)境保護的要求。 4）燃燒器的設(shè)計、材料選用、制造和安裝，應(yīng)能與制粉系統(tǒng)和爐膛合理配 合，以保證鍋爐燃燒系統(tǒng)的可靠安全運行。 具體的內(nèi)容和需要注意的問題簡介如下： 三、設(shè)計的主要思路三、設(shè)計的主要思路 論文首先通過對所給煤種進行的工業(yè)分析，確定了煤種實際的發(fā)熱量、鍋 爐的基本參數(shù)、理論空氣量和煙氣量，并最終確定了爐膛燃料消耗量等；然后， 計算爐膛的結(jié)構(gòu)尺寸，先假定爐膛的容積熱負荷和截面熱負荷，計算出爐膛

14、的 容積和截面積以及爐膛的主體高度，并根據(jù)煤種特性來初步選定煤粉燃燒器的 類型和布置方式，針對燃燒煤種和鍋爐容量選擇合適的制粉系統(tǒng)；最后，計算 燃燒器的出力，確定一、二次風(fēng)的風(fēng)量，在此基礎(chǔ)上，最終確定出燃燒器的噴 口截面尺寸和燃燒器的阻力。 4 2 2 燃料性質(zhì)和燃燒計算燃料性質(zhì)和燃燒計算 2.12.1 基本資料和燃料分析基本資料和燃料分析 燃料的主要組成都是多種碳氫化合物，從元素剖析的方向，主要成分是碳、 氫、氧、氮，燃料，水和灰因水分和灰分兩不可燃成分含量與燃料的生產(chǎn)常常 變動，運輸和儲存和氣候條件，因此常用基準分析下列組分四種在燃料元件分 析元素：從基地、空氣干燥基、干燥無灰干： 收到基

15、水分：Mar=13 灰分：Aar=14.8 炭：Car=56.9 氫：Har=4.4 氧：Oar=9.1 氮：Nar=1.2 硫：Sar=0.6 低位發(fā)熱量：Q.p=22415 kJ/kg 揮發(fā)分：Vdaf=46 空氣干燥基水分：Mad=3.5 一、煤的元素各成分之和為一、煤的元素各成分之和為 100%100%的校核的校核 Mar+Aar+Car+Har+Oar+Nar+Sar=13+14.8+56.9+4.4+9.1+1.2+0.6=100 校核表明該煤種符合標準。 二、元素分析數(shù)據(jù)校核二、元素分析數(shù)據(jù)校核 （1）根據(jù)元素分析成分計算燃料收到基低位發(fā)熱量（門捷列夫經(jīng)驗公式） 門捷列夫經(jīng)驗公式

16、9如公式(2-1)所示 5 Q.p=339Car+1030Har-109(Oar-Sar)-25Mar （2- 1） 將數(shù)值代入公式可得： Q.p=339Car+1030Har-109(Oar-Sar)-25Mar =33956.9+10304.4-109(9.1-0.6)-2513=22569.6（kJ/kg) （2）計算煤種的實際發(fā)熱量和用門捷列夫經(jīng)驗公式計算出的發(fā)熱量誤差 Q.p- Q.p=22569.6-22415=154.6(kJ/kg) 可以認為 Q.p Q.p (3) 計算設(shè)計煤種干燥基灰分 Ad=100/(100- Mar) Aar=17.01 （4）判斷元素分析的正確性 設(shè)計

17、煤種的 Ad=17.0125，實際發(fā)熱量與用門捷列夫經(jīng)驗公式計算出的發(fā) 熱量的誤差小于 600kJ/kg，所以元素成分是正確的。 三、爐膛過量空氣系數(shù)和漏風(fēng)系數(shù)的確定三、爐膛過量空氣系數(shù)和漏風(fēng)系數(shù)的確定 一般情況下，燃燒煙煤爐膛出口的過量空氣系數(shù)取 1.201.25。綜合所得， =0.0510。 四、鍋爐的基本特征參數(shù)四、鍋爐的基本特征參數(shù) 鍋爐的額定容量是 2000t/h，即 De=2000t/h，再熱蒸汽流量 Dzr=1700 t/h。 主蒸汽壓力?。篜0=25.4Mpa 主蒸汽溫度?。篢0=570 查表11計算可得過熱蒸汽焓值：h gg=3395.7 kJ/kg 再熱蒸汽進口溫度：Tzr

18、=321 再熱蒸汽進口壓力：Pzr=4.75Mpa 再熱蒸汽進口焓：hzr=2994.38 kJ/kg 6 再熱蒸汽出口溫度：Tzr=569 再熱蒸汽出口壓力 ：Pzr=4.56Mpa 再熱蒸汽出口焓：hzr=3595.91 kJ/kg 給水溫度：tgs=285 低溫省煤器入口的壓力即給水壓力：pgs=28.87 Mpa12 查水蒸氣熱力表用差值法可得到給水焓：hgs= 1253.64 kJ/kg 當鍋爐不對外產(chǎn)生飽和蒸氣時，而且是直流爐時，單位時間內(nèi)鍋爐的總有 效利用熱量 Q 計算公式如 Q=1000(De(h gghgs)+ Dzr(hzrhzr) （2-2） 將數(shù)值代入公式（2-2）可得

19、： Q=1000(De(h gghgs)+ Dzr(hzrhzr) =1000(2000(3395.7-1253.64)+1700(3595.91-2294.38)=5.306109 (kJ/h) 2.22.2 燃料的燃燒計算燃料的燃燒計算 單位質(zhì)量或體積的燃料計算可用于燃料的燃燒計算。 1。燃燒計算與理論空氣量、氮量理論和 RO2 體積理論干煙氣量以及水量等 理論。 2、干氣量、蒸汽量、煙氣總量，三原子氣體和蒸汽量的總體積，體積的飛 灰濃度等用于延期特性計算。 2.2 燃料的燃燒計算 單位質(zhì)量或體積的燃料計算可用于燃料的燃燒計算。 1。燃燒計算與理論空氣量、氮量理論和 RO2 體積理論干煙氣

20、量以及水量等 理論。 2、干氣量、蒸汽量、煙氣總量，三原子氣體和蒸汽量的總體積，體積的飛 灰濃度等用于延期特性計算。 7 2、計算在不同溫度下膛內(nèi)的煙氣焓值。 以下是具體計算的三個部分： 一、燃燒計算一、燃燒計算 （1）理論空氣量 V0 1kg 收到基燃料完全燃燒而又沒有剩余氧存在時所需的空氣量，稱為理論 空氣量用 V0表示 V0=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar =0.0889(56.9+0.3750.6)+0.2654.4-0.03339.1 =5.94(Nm3/kg) （2）理論氮容積 2 0 N V 00 79 . 0 100/8 . 0

21、2 VNV arN )/(70 . 4 94 . 5 79 . 0 100/2 . 18 . 0 3 kgNm （3）RO2容積 2 RO V 100/7 . 0100/866 . 1 2 ararRO SCV （4）理論干煙氣容 0 gy V)/(07 . 1 100/6 . 07 . 0100/ 9 . 56866 . 1 30 kgmVgy )/(77. 507. 170 . 4 300 22 kgNmVVV RONgy （5）理論水蒸氣容積 VH2O VH2O=11.1Har/100+1.24Mar/100+1.610.01V0 =11.14.4/100+1.2413/100+1.61

22、0.015.94 =0.76(m3/kg) 二、煙氣特性計算二、煙氣特性計算 （1）實際干煙氣量 Vgy 鍋爐中實際的燃燒過程是在過量空氣系數(shù) 1 的條件下進行的，實際干 煙氣量 8 Vgy=V0 gy+(-1)V0=5.77+(1.2-1) 5.94 =6.96(m3/kg) （2）煙氣總?cè)莘e Vy Vy=Vgy+VH2O=6.96+0.76=7.72(m3/kg) （3）RO2容積份額 rRO2 rRO2=VRO2/Vy=1.07/7.72=0.138 （4）水蒸氣容積份額 rH2O rH2O=VH2O/Vy=0.76/7.72=0.099 （5）三原子氣體和水蒸氣容積總份額 r r= r

23、RO2+ rH2O=0.138+0.099=0.237 三、空氣和煙氣焓的計算三、空氣和煙氣焓的計算 （1）理論空氣焓 h0 k 理論空氣焓 h0 k= V0(ct)k kJ/kg 上式中(ct)k1m3標準狀態(tài)下干空氣連同其攜帶的水蒸氣在溫度t 時的 焓值 例如： 100時，可以查文獻10得到 (ct)k=132.43 所以有 100 k h132.43 5.94786.82 kJ / kg （2）理論煙氣焓 h0 y 理論煙氣是多種成分的混合氣體。所以理論煙氣焓的計算式為 222 222 00 yRONH O RONH O h Vct Vct VctkJ / kg 式中 (ct)RO2、

24、(ct)N2、(ct)H2O理論煙氣中各成分在溫度t 時的焓值 由于 VCO2VSO2，且兩者的比熱容接近。故取(ct)RO2=(ct)CO2 所以 h100 y=1.07170.3+4.70129.58+0.76150.52=902.87 (kJ/kg) （3）實際煙氣焓 h y 實際煙氣焓 h y 等于理論煙氣焓 h0 y、過量空氣焓(-1) h0 k 和煙氣中 飛灰焓 hfh之和，即 h y=h0 y+(-1) h0 k+hfh 由于 hfh不計算。 例如：100時的實際空氣焓 9 h y=h100 y+(-1) h100 k=902.87+(1.2-1)786.82=1060.234

25、(kJ/kg) 其它溫度下的空氣和煙氣焓的計算方式相似，見表 1 和 2。 四、燃料消耗量的計算四、燃料消耗量的計算 （1）排煙焓的計算 hpy 排煙溫度關(guān)鍵取決于比較燃料價格和金屬資源的消耗；較低的排煙溫度與 較低的排煙損失和高效率鍋爐相比燃料損失較為低；然而，因為尾部受熱面?zhèn)?熱溫差的減少，金屬損失也加劇，最佳排煙溫度為燃料消耗經(jīng)濟和尾部承熱面 金屬之和的 最低項映射的溫度；而且也于鍋爐給水的溫度、燃料的不同有聯(lián)系。 水溫高時，傳熱溫差減小，排煙溫度要高，水濃度高時，排煙溫度應(yīng)加強，硫 含量較高時，壁溫應(yīng)小于煙氣露點。并且防止溫度過低，所以排煙溫度預(yù)定為 130，可求得 100和 200下

26、的各種焓值，并運用差值法求得排煙焓 hpy=1401.33 kJ/kg。 （2）鍋爐熱效率計算 鍋爐熱效率 =100q （）化學(xué)不完全燃燒損失 q3和機械不完全燃燒損失 q4 ?。簈3=0，q4=1.5。 （）鍋爐散熱損失 q5 鍋爐的散熱損失 q5=qe 5De/D% q5取 0.2。 （）灰渣損失 q6 取 q6=0 （）排煙損失 q2 q2=(hpyhlk)(100q4)/ Qr=(1401.3337.639) (1001.5) /22415=5.99 所以鍋爐熱效率 =100q=100(5.99+0+1.5+0.2+0)=91.81 10 （3）保熱系數(shù) =1- q5/(+ q5)=1

27、-0.2/(91.81+0.2)=0.995 （4）實際燃料消耗量 B 實際燃料消耗量是指單位時間內(nèi)實際耗用的燃料量 B=100Q/(Q) 所以 B=1005.306109/(5.30610991.81)=2.578105(kg/h) （5）計算燃料消耗量 Bj 計算燃料消耗量是指扣除了機械不完全燃燒損失 q4后，在爐內(nèi)實際參與燃 燒反應(yīng)的燃料消耗量 Bj=B(1- q4/100)= 2.578105(1-1.5/100)=2.540105 (kg/h) 11 3 3 爐膛型式及燃燒方式的確定爐膛型式及燃燒方式的確定 3.13.1 鍋爐本體布置鍋爐本體布置 鍋爐本體布置的典型結(jié)構(gòu)鍋爐本體布置的

28、典型結(jié)構(gòu) 爐型憑借燃料種類和循環(huán)方式以及外部環(huán)境條件等進行確定。要使得鍋爐 工作安全可靠、金屬消耗量小、便于運行操作和維護檢修，并且要從整個電站 各設(shè)備相互的合理配合和便于布置來進行選型。 圖 3.1 600MW 鍋爐布置總圖 1-汽包；2-水冷壁；3-屏式過熱器；4-二級過熱器；5-頂棚過熱器；6-包 12 墻過熱器；7-一級過熱器；8-再熱器水平管組；9-省煤器；10-空氣預(yù)熱器； 11燃燒器；12-再熱器過渡管組；13-再熱器垂直管組 3.23.2 爐膛的容積和截面積計算爐膛的容積和截面積計算 一、爐膛容積一、爐膛容積 V V 計算計算 通常，依據(jù)燃料燃燒條件所確定的 qv，煙氣在爐內(nèi)不

29、能得到足夠的冷卻。 所以，用煙氣的冷卻條件來確定 qv，得出容積。采用撫順煙煤、固態(tài)排渣爐的 形式，選 qv=113kW/m3（先估后校）8。爐膛容積 V （3- net,ar3 v BQ Vm q 1） 將 B 和 Q.p的值代入公式（3-1）計算可得： 5 3 2.578 1022415 V14217.65(m ) 113 1000 爐膛容積熱負荷影響單位爐膛容積放熱量，進一步?jīng)Q定了爐膛內(nèi)整體溫度。 同時也影響燃料爐內(nèi)停留時間且規(guī)律相反。 二、爐膛截面積二、爐膛截面積 A A 的計算的計算 設(shè)計煤種的爐膛截面熱負荷 qA的取值范圍在 6.63MW/m2左右，則爐膛截面 積： （3-2） .

30、p2 A BQ Am q 取 qA=6600kW/m2（先估后校）8，將數(shù)值代入公式（3-2）可得： 5 2 2.578 1022415 A243.42(m ) 6600 1000 3.33.3 爐膛主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定爐膛主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定 一、爐膛的寬度一、爐膛的寬度 H Hlk lk和深度 和深度 H Hls ls 13 A=243.42m2，爐膛的寬深比取 1，即 Hlk/Hls=1，所以 Hlk/Hls=15.6(m)A243.42 二、爐膛主體高度的二、爐膛主體高度的 H Hl l 求爐膛主體高度時，先確定爐頂和冷灰斗的結(jié)構(gòu)尺寸，如圖 3.2。 圖圖 3.3.2 2 爐膛主體高度決定

31、方法示意圖爐膛主體高度決定方法示意圖 Hl的計算公式 （3-3） dhd l V(VV ) H A 其中 Vd爐頂容積，單位 m3 Vhd冷灰斗容積, 單位 m3。 （1 1）冷灰斗容積）冷灰斗容積 V Vhd hd （）冷灰斗斜邊長度 lhd（陰影部分） 冷灰斗的傾角 冷灰斗=55，冷灰斗下口長度根據(jù)經(jīng)驗可以取 1.3m，冷灰斗 斜邊長度 lhd計算公式 ls hd H1.31115.6-1.3 l6.23(m) 4cos5540.574 （）冷灰斗高度 Hhd（陰影部分） Hhd=lhdsin55=6.230.819=5.10(m) （）冷灰斗上部截面積 Ahd（陰影部分） 14 lsls

32、hd hd 0.5(1.3+H )HH A 2 0.5 (1.3 15.6)15.65.10 2 2 61.41(m ) （）冷灰斗容積 Vhd（陰影部分） Vhd=HlkAhd=15.661.41=958.15(m3) （2 2）爐頂容積）爐頂容積 V Vd d （）爐頂和屏區(qū)部分的尺寸的確定 爐頂面積 Ad的求取需要對很多參數(shù)進行選取，在此，對這些參數(shù)一一進行 選定。 =1026.60 kg/(m2s)。 屏過每根管子面積： 222 2 6 d(d-2 )3.14 (55-5.5 2) 0.0012(m ) 444 10 屏過管子總流通面積：0.55m2 屏過總管字數(shù) n：n=0.55/0

33、.0012=453（根）.取整 屏過橫向管距 s1：s1=1200mm 屏過片數(shù) Zp：Zp=1000Hlk/ s1=100015.6/1200=12（片）.取整 屏過單片管子數(shù) n1：n1=n/ Zp=453/12=37（根） 屏過縱向節(jié)距 s2：s2=1.13d=1.1351=58(mm) 前后屏之間距離 L: L=900mm 屏過深度 bps：bps=2s2(n1-1)+ L=258(37-1)+900=5076(mm) 屏過與前墻之間9的距離：5200mm 屏過與后墻之間9的距離：1700mm 爐頂深度 Hld：Hld=bps+5200+1700=5076+5200+1700=1197

34、6.0(mm) y=7.46m/s 爐膛出口煙氣溫度 1：爐膛出口煙溫的高低，決定機組鍋爐機組輻射換熱 量和對流換熱量的比例份額，爐膛出口煙溫偏低，降低了對流傳熱器的平均傳 熱溫差，1=1192 15 爐膛出口流通截面積 Ach： jy 1 ch y BV273 253956.357.721192+273 A 360027336007.46273 2 391.14(m ) 爐膛出口高度 hch： hch=Ach/Hlk-0.65=91.14/15.6-3.1065=21.96(m) 屏過高度 hpg ： hpg=hch-1.5=21.96-1.5=20.46(m) 水平煙道煙氣流速 sy：sy

35、=13.32m/s 水平煙道高度 hsy： jy 1 sy sylk B V 273253956.35 7.721192+273 h 3600H2733600 13.32 15.6273 14.04(m) （）折焰角部分的尺寸確定 折焰角的長度 Lz：Lz=Hls/3=15.6/3=5.20(m) 折焰角上傾角 zs：zs=30 折焰角下傾角 zx：zx=30 折焰角高度 Hzy：Hzy=0.50m 折焰角側(cè)邊長 Lzyc：Lzyc=Lz/cos30=25.20/1.732=6.01(m) 折焰角前端到前墻的距離 Lzyq：Lzyq=Hls-Lz=15.6-5.20=10.40(m) （）爐頂

36、側(cè)墻面積 Ad的確定 a).爐頂側(cè)墻面積 Adc的計算 Adc=(hpg0.69)Hld/1000=(20.460.69)11976.0/1000 =236.81(m2) b).折焰角的側(cè)面積 Azc的計算 lszzyc zclszzyczy (2HL )Lsin30 A(HL )(Lsin30H ) 2 將數(shù)值代入可得 16 Azc=(15.65.20)(6.01/2+0.05)+(215.65.20) 6.01/4 =75.47(m2) 所以可得爐頂側(cè)墻面積 Ad Ad=Adc+Azc=236.81+75.47=312.28(m2) （）爐頂容積 Vd 現(xiàn)在已經(jīng)求得爐頂側(cè)墻面積 Ad，對于

37、爐頂容積的求解水到渠成： Vd=AdHlk=312.2815.6=4384.85(m2) Vd和 Vhd代入： Hl=(VVdVhd)/A=(14217.65958.144384.85)/243.42 =34.46(m) 3.43.4 小結(jié)小結(jié) 本章得到了爐膛的容積和橫截面積，確定了燃燒器正四角燃燒的布置方式； 通過對爐頂容積和冷灰斗容積的計算來確定了燃燒器的主體高度，Hl=34.46m； 爐膛特性計算部分最終得到了爐墻總面積 Az和爐膛總的有效輻射面積 Alz，分 別為 Az=4257.23m2，Alz=4168.23m2。同時，對爐膛的內(nèi)各個系數(shù)，包括輻射減 弱系數(shù)，水冷壁角系數(shù)和污染系數(shù)

38、，屏的角系數(shù)和熱有效系數(shù)，爐膛黑度等最 終確定，保證下一步的計算的正確進行 17 4 4 燃燒器的選型和計算燃燒器的選型和計算 對燃燒器的基本要求：燃燒器出口煤粉分配均勻，配風(fēng)合理，二次風(fēng)和一 次風(fēng)混合點適當，空氣動力場組織良好，保證著火及時，燃燒強烈，并能防止 結(jié)渣；運行可靠，傳動靈活，流動阻力小。 4.14.1 燃燒器選型和布置方式確定燃燒器選型和布置方式確定 燃燒器型式的選擇、布置方式和制粉系統(tǒng)的確定是燃燒器計算的前提，因 此，首先確定燃燒器的型式、布置方式和制粉系統(tǒng)的型式。 一、燃燒器型式的選擇一、燃燒器型式的選擇 本設(shè)計要求的是直流煤粉燃燒器，因此在此做簡單的說明選擇的原因：具 體選

39、擇的是直流還是旋流燃燒器，需要根據(jù)所燃煤種的性質(zhì)，包括煤種的發(fā)熱 量、工業(yè)分析尤其是干燥無灰基揮發(fā)分 Vdaf(%)、煤種的燃燒特性和灰熔點等。 但燃燒器型式并不是一成不變的，只是較為常用而已。例如，揮發(fā)分 Vdaf40% 的煙煤或褐煤時，也有些制造廠喜歡用切向直流煤粉燃燒器，因為這種燃燒器 對沒種的適應(yīng)性強。 除此之外，切向直流式燃燒器對煤種的適應(yīng)性好，所以現(xiàn)在的電站鍋爐也 多采用這種燃燒器，這將它作為研究對象的原因。 二、燃燒器的布置方式二、燃燒器的布置方式 采用不同的燃燒方式就會采用不同的燃燒器和燃燒方式，由于本設(shè)計采用 的是直流燃燒器，因此適合運用四角布置的切向燃燒方式。這種燃燒器的布

40、置 方式對煤種的適應(yīng)性好。 直流是燃燒器理想的布置方案是將爐膛的橫截面積設(shè)計成正方形（這一點 在上一章的爐膛結(jié)構(gòu)尺寸中已經(jīng)做到了），如果由于爐墻、鋼架布置問題而不 能采用正四角布置時，也可以采用側(cè)墻四角布置，爐膛的寬深比應(yīng)小于 1.20。 18 如圖 4.1。 圖 4.1 切向燃燒時直流煤粉燃燒器的布置方式 大容量鍋爐燃燒器均為多層布置，布置層數(shù)、燃燒器只數(shù)和熱功率可參考 文獻6的表 8-31。根據(jù)此表，本設(shè)計的燃燒器的層數(shù)共 6 層，24 只燃燒器，即 Zr=24。燃燒器噴口總高度和寬度 Hr/br在 46 之間，燃燒煙煤或褐煤時，高寬 比適當取得高點。大容量鍋爐一般將每角上的燃燒器沿高度分

41、成幾組,每組的高 寬比約為 45，各組之間留有空當，空當?shù)母叨炔坏眯∮趪娍诘母叨?，每個噴 口之間應(yīng)當保持有一定的間距9。 4.24.2 燃燒器制粉系統(tǒng)的選擇燃燒器制粉系統(tǒng)的選擇 制粉系統(tǒng)的選擇應(yīng)根據(jù)燃煤特性和鍋爐容量等考慮，同時，系統(tǒng)的投資和 運行費用進行技術(shù)經(jīng)濟比較，最后做出決定。 燃煤特性（包括 Mar、Mad、Aar、Vdaf、Q.p和 Kkm）是選擇磨煤機型式和 制粉系統(tǒng)首先考慮的問題。又是還必須考慮煤種和煤質(zhì)可能的變化。首先，應(yīng) 根據(jù)煤種的干燥無灰基揮發(fā)分含量 Vdaf決定煤粉細度，再參考煤的可磨度 Kkm選 定磨煤機的型式。然后再根據(jù)燃煤性質(zhì)及磨煤機型式選擇制粉系統(tǒng)8,9。 磨煤機

42、及制粉系統(tǒng)和它能適應(yīng)的燃燒器型式也有很大的關(guān)系。例如，在采 用風(fēng)扇磨煤機，攜帶煤粉的一次風(fēng)壓常由風(fēng)扇磨煤機本身提供，而風(fēng)扇式磨煤 機總提升壓頭一般為很小，再去掉消耗于磨煤機入口通風(fēng)阻力及出口的煤粉分 離器后能用于克服燃燒器一次風(fēng)阻力的壓頭就更小了，因此，常選用一次風(fēng)阻 力較小的燃燒器?？紤]本設(shè)計煤種是撫順煙煤，Kkm=1.4，選擇中速磨煤機，具 19 體型號 HP-100319,20。 磨煤機型式選定后，要結(jié)合鍋爐的燃燒要求，選擇相應(yīng)的制粉系統(tǒng)。目前 普遍使用單元制制粉系統(tǒng)，即每臺鍋爐單獨的配一套制粉系統(tǒng)。考慮實際燃料 消耗量大且適用的磨煤機是中速磨煤機。所以選用正壓直吹式制粉系統(tǒng)。 4.34

43、.3 燃燒器出力和風(fēng)量計算燃燒器出力和風(fēng)量計算 一、單只燃燒器的出力一、單只燃燒器的出力 B Br r 鍋爐在一定負荷下需要吸收的熱量是一定，鍋爐熱效率也是一定的。當選 定鍋爐在額定負荷下運行所用的燃燒器數(shù)目后，每只燃燒器在單位時間內(nèi)燃燒 掉的燃料量 Br就是單只燃燒器的出力， Br的計算公式如下8： Br=B/Zr(kg/h) （4- 1） 式中：B鍋爐在額定負荷下的燃料消耗量，kg / h ； Zr鍋爐燃燒器數(shù)目。 對于切向燃燒直流煤粉燃燒器，所謂的燃燒器數(shù)目是指一次風(fēng)噴口的數(shù)目。 本設(shè)計的燃燒器數(shù)目已經(jīng)確定，即 Zr=24。鍋爐在額定負荷下的燃料消耗量也是 已知的，將數(shù)值代入公式（4-1

44、）可得： Br=B/Zr=257823.71/24=10728(kg/h)=2.98(kg/s) 將 Br折算為燃料在單位時間內(nèi)通過燃燒器燃燒所釋放的熱量 Qrs，也就是單只 燃燒器的熱功率： Qrs=BrQar,net,p=2.9822415=66887.94(kW) 根據(jù)國內(nèi)外的實際經(jīng)驗，無論是旋流式或是直流式燃燒器，其單只熱功率 的增大都是有限度的，它受以下因素影響： 1）燃燒器區(qū)受熱面的部分熱負荷會由于燃燒器功率較大而過高。 2）理論研究和實踐經(jīng)驗均表明，對于旋流燃燒器，采用熱功率較小數(shù)量較 多時，有利于在不增加機械不完全燃燒損失的情況下減少煙氣中 NOx的生成量。 因此，當鍋爐容量增

45、大而使爐膛截面積增大時，大容量鍋爐發(fā)展趨勢是不改變 爐膛深度和加大燃燒器的熱功率，便于采用標準化和系列化的部件。 20 3）采用數(shù)量較大、熱功率較小的燃燒器有利于防止爐膛結(jié)渣。 4）在低負荷或鍋爐啟停時，需要切換或啟停一些燃燒器，如果單只燃燒器 熱功率過大，對防止爐膛火焰偏斜有不利的影響。 5）單獨的燃燒器的熱功率偏高，會使一二次風(fēng)氣流變厚，從而影響風(fēng)粉及 時有效地混合，不利于燃燒過程的發(fā)展。 二、燃燒器的空氣量和一、二次風(fēng)量計算二、燃燒器的空氣量和一、二次風(fēng)量計算 通過燃燒器的總空氣量 Vr(Nm3/h)或(m3/s)和通過燃燒器送入的燃料燃燒所 需的理論空氣量 BjV0(Nm3/h)的比值

46、，稱為燃燒器的過量空氣系數(shù) r： (4-2） r r 0 j V B V 一次風(fēng)量和 V1和 BjV0(Nm3/h)的比值稱為一次風(fēng)供給系數(shù) 1，同理也有二 次風(fēng)供給系數(shù) 2。除了用風(fēng)量供給系數(shù)表示一、二次風(fēng)量外，更多用的是一、 二次風(fēng)率表示。 一次風(fēng)量的確定是否合理，直接關(guān)系到喂煤系統(tǒng)能否正常運轉(zhuǎn)、煤粉計量 的準確性、煤耗的高低、熱工制度的穩(wěn)定等問題，應(yīng)引起注意。一次風(fēng)量變大， 增加了燃成熱耗，而且會造成燃燒器風(fēng)粉入口部位和支撐處容易磨損，最終影 響燃燒器的使用壽命。風(fēng)量太小也會導(dǎo)致煤粉出燃燒器不均勻，影響風(fēng)粉的混 合，造成煤粉的不完全燃燒。所以煤種干燥無灰基的值參考文獻22，一次風(fēng)率 r1

47、k=28%。 爐膛漏風(fēng)率 r1f：rlf=/=0.05/1.20=4.17(%) r2k=100rlfrlk=1004.1728=67.83(%) 磨煤機出口氣粉混合溫度 tm：70 空氣預(yù)熱器出口溫度 t ky：t ky=330 二次風(fēng)溫 t2k：從燃燒角度看，二次風(fēng)溫溫度愈高，愈能強化燃燒，并能在 低負荷運行時增強著火的穩(wěn)定性，但二次風(fēng)溫的提高受空氣預(yù)熱器傳熱面積的 限制，考慮到金屬耗量多，結(jié)構(gòu)龐大等因素，二次風(fēng)溫不會太高。二次風(fēng)溫的 計算如下公式22： )(3201033010 0 2 Ctt kyk 21 煤粉中的水分9Mmf：取 Mmf=0.8(%) 煤在制粉系統(tǒng)中蒸發(fā)掉的水分13M

48、： armf mf MM130.8 M0.12(kg / kg) 100M1000.8 制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)率9Klf：選取 Klf=0.12 進行制粉系統(tǒng)干燥計算，即制粉系統(tǒng)的熱平衡計算。熱力計算包括干燥劑 的數(shù)量、溫度和組成成分以及干燥出力等。計算時以每公斤原煤作為基礎(chǔ)。計 算系統(tǒng)是從原煤與干燥劑的進口截面至系統(tǒng)的末端。 每公斤原煤需要干燥劑 g1：對于直吹式系統(tǒng)，按著火和燃燒推薦的一次風(fēng) 率 r1k來確定干燥劑 g1量；對于倉儲式系統(tǒng)，為使鋼球式磨煤機在最佳工況下 運行，根據(jù)最佳磨煤通風(fēng)量 Vzj tf 來干燥劑量 g1。本設(shè)計采用的正壓直吹式制 粉系統(tǒng)，所以干燥劑 g1量可以按下面的步驟計算

49、9： 爐膛的過量空氣系數(shù) ：=1.20 理論空氣量 V0：V0=5.94(Nm3/kg) 制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)率 Klf：前面已選取 Klf=0.12 將數(shù)值代入下面的公式以求得每公斤原煤需要干燥劑 g1： 0 1k 1 lf 1.285V r1.285 1.20 5.9428 g2.29(kg / kg) 100(1+K )100(10.12) 大氣壓力是 0.1013Mpa,一次風(fēng)壓和二次風(fēng)壓均按大氣壓計算，也即 P1=P2=0.1013Mpa 一次風(fēng)量 V1的計算公式如 4-2 所示： 0 1kjdq 1klf 1 11lf rV BPt2731.24K V1 100 3600273pg (1

50、K ) （4-2） 代入公式（4-2）得： 1 3 28 1.20 5.94253956.3570+2731.240.12 V11 100 36002732.29(10.12) 187.20(m /s) 二次風(fēng)量 V2的計算 4-3： 22 （4- 0 2kjdq 2k 2 2 rV BPt273 V 100 3600273p 3） 將以求得的各項數(shù)值代入公式（4-3）可得： 2 3 67.83 1.20 5.94253956.35320+273 V1 100 3600273 741.07(m /s) 4.44.4 燃燒器尺寸計算燃燒器尺寸計算 一、燃燒器噴口截面尺寸一、燃燒器噴口截面尺寸 計

51、算出一、二次風(fēng)量后，選擇噴口處一、二次風(fēng)速，就可以得到噴口截面 的尺寸了，具體步驟如下： 一二次風(fēng)速比為 2/1，因燃燒器的型式和燃燒的煤種不同而不同，對直 流燃燒器，一二次風(fēng)速比為92/1 =1.12.3。 一次風(fēng)推薦值 1=2535m/s 之間，根據(jù)設(shè)計煤種和鍋爐的特性，選取一次 風(fēng)速81=26m/s。 二次風(fēng)速 2：二次風(fēng)是在煤粉氣流著火后混入的，燃燒器噴口機構(gòu)不變， 二次風(fēng)速只隨二次風(fēng)量變化。二次風(fēng)推薦值 2=4055m/s 之間，根據(jù)設(shè)計煤種 和鍋爐的特性，選取二次風(fēng)速82=40m/s。 一次風(fēng)噴口的總截面積 A1：根據(jù)計算公式 A1=V1/(Zr1) （4- 4） 代入公式（4-4）得： A1=V1/(Zr1)=187.20/(2426)=0.30(m2) 二次風(fēng)噴口的總截面積 A2：根據(jù)計算公式 A2=V2/( Zr2) （4- 5） 講代入公式(4-5)得： A2=V2/( Zr2)=741.07/(2440)=0.77(m2) 二、燃燒器高度的計算和校核二、燃