【正文】 200MW 及以上的大容量鍋爐機組時，計算值與實際運行值存在較大的誤差。為了更好的掌握鍋爐在變工況時的運行特點，使鍋爐對負荷和煤質都有較好的適應性。變工況運行容易給機組帶來一系列問題：（1）熱工參數(shù)達不到設計值，影響鍋爐的安全性和經(jīng)濟性。電力體制改革不斷的深入發(fā)展，電力規(guī)模不斷擴大，結構也發(fā)生了很大的變化。但按人口計算，我國人均煤炭能源資源占有量只有 ，而美國人均煤炭資源占有量為1045噸，前蘇聯(lián)人均煤炭資源占有量為 1846噸，世界人均煤炭資源占有量為 。電力調峰能力的需求將成為電力消費需求增長的重要特征。第三產(chǎn)業(yè)和民用電量的增長迅速，其中商業(yè)用電增長高于工業(yè)用電增長速度。20多年來，我國的電力消費彈性系數(shù)平均不到 ，雖然支撐了我國的經(jīng)濟高速增長但是仍有長期的缺電出現(xiàn)。在此后的幾年時間，又凈增發(fā)電裝機容量一億千瓦，成為新中國成立以來電力建設發(fā)展最快的時期。WB300MW鍋爐熱力特性分析 26 分區(qū)段模型分析應用 26 計算結果 26 計算結果分析 28 排煙溫度及排煙熱損失 28 爐膛出口煙溫特性 29 概述 29 影響爐膛出口煙溫的因素 30致 謝 32參考文獻 33第一章 緒 論 課題背景隨著國民經(jīng)濟在國家宏觀調控下持續(xù)快速發(fā)展，我國的電力工業(yè)發(fā)展迅猛，截至 2004 年五月底，全國發(fā)電裝機容量已經(jīng)達到四億零六十萬千瓦。新的分區(qū)段傳熱模型，將燃燒區(qū)域按實際運行時燃燒器的投運方式細分，并計算出燃燒器區(qū)域的溫度分布和沿爐膛高度方向上的溫度分布。大容量鍋爐變工況運行研究 河北工程大學畢業(yè)設計（論文）大容量鍋爐變工況運行研究摘 要大容量鍋爐變工況運行研究是一個重要的課題，熱力計算是變工況研究的基礎。輻射式過熱器和屏式過熱器的計算新方法更符合實際運行規(guī)律。近年來，中國電力工業(yè)不斷實現(xiàn)跨越式發(fā)展。中國經(jīng)濟進入新一輪增長周期的上升階段，受經(jīng)濟持續(xù)、快速發(fā)展的拉動，中國電力消費增長速度迅速上升，電力供不應求的緊張局面再次出現(xiàn)。我國電力消費水平仍處于較低階段，隨著電力基礎設施的完善，電力消費會保持較高的增長速度。以建筑用電為主的第三產(chǎn)業(yè)和民用用電使電力負荷出現(xiàn)季節(jié)性高峰特點。社會經(jīng)濟向前發(fā)展的同時，電力負荷峰谷差將繼續(xù)擴大，電力需求比電力增長更加迅速。從以上數(shù)字能夠看出我國的煤炭資源是十分有限的。1954 年6月，我國第一臺 6MW 發(fā)電機組投產(chǎn)發(fā)電，現(xiàn)在 300MW 和 600MW 機組已經(jīng)成為運行中的主力機組。（2）燃燒工況發(fā)生變化時，尤其是入爐煤質與鍋爐性能耦合較差時，會出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定，鍋爐效率下降，以及引發(fā)滅火、放炮等事故。因此對鍋爐變工況特性進行研究是十分必要的。近些年，我國的各主要鍋爐制造廠相繼引進了世界各國的大容量、高參數(shù)電站鍋爐的設計技術和計算方法，并且以運行反饋、實驗統(tǒng)計等研究為基礎，建立了爐膛換熱計算的經(jīng)驗性公式?，F(xiàn)在我國尚沒有一套比較成熟的電站鍋爐行業(yè)的熱力計算方法，鍋爐的設計計算和校核計算大都采用原蘇聯(lián)的《鍋爐機組熱力計算標準方法》。同時，這些引進的一些標準并不能很好的適應中國國情。近些年，我國在鍋爐工業(yè)也有很大的發(fā)展，進行了很多技術開發(fā)與研究工作（1）機組調峰（2）擴大煤種適應范圍（3）提高機組自動化水平（4）加強輔機配套和提高監(jiān)控系統(tǒng)（5）消化和吸收引進技術等。對于不同的煤，要相應采用不同的燃燒設備和運行方式。入爐煤質的變化會帶來諸多的問題，如：鍋爐效率下降、著火不穩(wěn)定。煤的元素分析結果用各種元素的質量百分數(shù)表示。 煤的成分計算標準及計算(1) 由于煤中水分和灰分含量易受外界條件的影響而發(fā)生變化,水分或灰分的含量變化了，其他元素成分的質量百分數(shù)也會隨之而變化。如果所用的基準不同，同一種煤的同一成分的百分含量便不一樣。即供分析化驗的煤樣在實驗室一定溫度條件下，自然干燥失去外在水分，其余的成分組合便是空氣干燥基。干燥無灰基因無水、無灰，故剩下的成分便不受水分、灰分變動的影響，使表示碳、氫、氧、氮、硫成分百分數(shù)最穩(wěn)定的基準。常用下列三種規(guī)定值表示：（1）彈筒發(fā)熱量 Qb：彈筒發(fā)熱量是在實驗室中用氧彈式量熱計測定的實測值?；曳侄?，增加煤粉設備的能耗。(4) 火焰太長，不完全燃燒損失增加。(8) 燃煤含硫，會產(chǎn)生硫酸蒸汽冷卻后變成硫酸，對低溫受熱面形成酸腐蝕，以及伴隨而來的堵灰和煙道堵塞問題。(2) 揮發(fā)分析出并著火階段。首先是揮發(fā)分燃燒，放出大量的熱量，為焦炭燃燒提供溫度條件。將燃燒過程分成上述四個階段是為了分析問題方便。著火熱隨燃料性質、燃燒設備以及運行工況的變化而變化。要做到完全燃燒，條件為： （1） 供應充足而又合適的空氣量。首先燃料組成成分也就是自身的燃燒特性直接影響著燃盡程度。爐膛容積熱強度qv可用來說明燃料在爐內的停留時間，但是單純用qv表示燃料在爐內的停留時間有不足之處。 優(yōu)化鍋爐燃燒提高運行經(jīng)濟性 煤粉的燃盡程度對經(jīng)濟性的影響煤粉燃盡程度對運行經(jīng)濟性的影響主要表現(xiàn)在飛灰和爐渣的含碳量，當飛灰和爐渣含碳量增加時，鍋爐效率降低。當過量空氣系數(shù)增加時，排煙損失增加，但是過量空氣增加時，一般飛灰或爐渣的含碳量將會減少。電廠常用篩孔尺寸為90 μm 和 200 μ m的兩種篩子測量煤粉細度，用符號 R90和R200表示。我國煤種繁多，煤炭供應渠道多樣化，鍋爐所燒煤質多變，且呈不斷下降趨勢。過熱器與再熱器長期在超溫10－20℃下運行，其壽命會縮短一半，而且會影響汽輪機的壽命。隨著鍋爐負荷的增加，過熱器中蒸汽流量和燃料消耗量都相應增大，但爐內火焰溫度升高甚少。由于煙氣溫度及流速的增高，布置在水平與尾部煙道的對流式過熱器的換熱量增大許多，過熱蒸汽焓增增大，出口煙溫升高。只是，鍋爐負荷降低時，汽輪機高壓缸排氣溫度降低，再熱器入口汽溫下降?，F(xiàn)代大型電站鍋爐汽溫調節(jié)方法常用的有噴水減溫、汽汽熱交換、蒸汽旁通、煙氣再循環(huán)、分隔煙道擋板調節(jié)和改變火焰中心位置等。噴水減溫是直接接觸式熱交換，慣性小，調節(jié)靈敏，易于自動化，加上其結構簡單，因此電站鍋爐普遍采用。（2）汽－汽交換器用于再熱汽溫的調節(jié)，利用高溫高壓過熱蒸汽來加熱再熱蒸汽，達到調節(jié)再熱汽溫的目的。由于高溫再熱器處煙溫高，進口汽溫的降低對其傳熱溫壓的增加影響不大，吸熱量增加很少。（4）煙氣再循環(huán)法煙氣再循環(huán)法的工作原理是再循環(huán)風機將省煤器后溫度為250～350的一部分煙氣抽出，送入爐膛，改變各受熱面的吸熱量比例，以調節(jié)汽溫。上下擺動燃燒器，使煤粉火炬上下傾斜，改變火焰中心的位置，從而改變爐膛出口煙氣溫度，調節(jié)過熱或再熱汽溫。國內的各大鍋爐廠也相繼引進了國外 300MW 和 600MW 壓臨界參數(shù)電站鍋爐的設計技術與計算方法，如美國 CE 公司、Bamp。（2）爐膛換熱計算方法用于 100MW 以下的鍋爐計算熱力計算時，計算數(shù)據(jù)與實際運行中的試驗數(shù)據(jù)基本符合。但是，大容量鍋爐爐膛橫斷面上的溫度場也是非等溫性的，這種非等溫對爐內換熱強度具有顯著的影響。熱有效系數(shù)也具有一定的選擇性，即值隨著輻射波長有明顯的變化，在小容量機組熱力計算中未予以考慮。氣流含灰濃度越高，散射性越強，散射將引起爐膛黑度值降低。杜－卜公式突出了理論燃燒溫度對爐內換熱的影響，這就意味著，煤質特性對爐內換熱產(chǎn)生的影響作用較大，它必然對爐膛出口煙溫值產(chǎn)生顯著影響。但后屏過熱器傳熱特性的主要特點是輻射傳熱，尤其是管間傳熱，所以后屏過熱器的傳熱計算應突出管間傳熱。新方法是以有效輻射的理論為基礎，將屏式過熱器的傳熱量分成三部分：管間煙氣對管屏的輻射換熱，來自爐膛及分隔屏去的直接輻射，純對流傳熱。故后屏區(qū)域的煙氣進口的平均溫度按下式計算 （5—5）、分別為通過后屏水平斷面由爐膛直接進入的煙氣流量和溫度、由分隔屏區(qū)進入后屏的煙氣流量和溫度。因為后屏的進口斷面有兩個，且來自兩個斷面上的熱流密度值并不相同，為了簡化計算，作如下處理： （510） 來自后屏底部斷面的爐膛直接輻射和來自分隔屏區(qū)的輻射熱流分別為： （511）這樣，在后屏進口斷面上的輻射熱交換為： （512） （513） 、分別表示屏進口斷面和爐膛受熱面的熱有效系數(shù)。后屏的對流傳熱量計算按純對流方式計算，不再考慮管間輻射放熱，即： （521） （522）式中Fd－ 按管子的周圍面積計算ξ考慮煙氣沖刷不均的影響系數(shù)， ξ≈在實際計算中，由于煙氣流動場分布不均，煙氣流對屏的沖刷不均，導致管屏煙氣側實際的對流放熱系數(shù)偏小。 大屏過熱器傳熱量可以分為三部分：大屏間高溫煙氣對管屏的輻射放熱 Qf大屏接受爐膛的輻射熱Qf2和煙氣流過大屏時的對流放熱Qd。前面分析了大容量鍋爐在爐膛出口煙溫，后屏過熱器和大屏過熱器的傳熱計算新方 法，新方法更能體現(xiàn)出了鍋爐的運行特性規(guī)律。爐膛一般是長方形的，常常首先需要知道的是沿爐膛高度方向的受熱面熱負荷分布。因此，分區(qū)段計算實質上也就是爐膛熱力計算的一維模型。在小容量鍋爐中，由于爐膛高度不高，燃燒器區(qū)域高度也不大，燃燒器區(qū)域內的溫度變化不會很大。 新分區(qū)段模型的建立為了計算簡單，易于在工程上應用，新模型假設如下：將鍋爐爐膛沿高度方向上分為若干個區(qū)段，并將燃燒器區(qū)域安裝燃燒器的層次細分段。忽略對流換熱。 （62） （63） 式中： 為計算燃煤量，V 為煙氣體積， C′和C 為平均比容。將（62）－（66）式代入（61）式可得： （68） 下角標i表示本區(qū)段，i 1表示下一區(qū)段， i +1表示上一區(qū)段 。煙氣出口溫度計算公式為： （69） 式中：β為燃料在該區(qū)段的燃盡程度；為空氣帶入的熱量； 為灰渣熱損失； ψs、 ψx 、ψz：分別為該區(qū)段向上、向下、向四周的輻射換熱系數(shù)；為單位燃料產(chǎn)生煙氣在 下的平均熱容量； As、 Ax、 Az為該區(qū)段上截面、下截面和四周的面積；是考慮了未完全燃燒損失；下角標 2 表示第二區(qū)段.為了得到最大放熱區(qū)段內溫度的分布情況，將最大放熱區(qū)段按照燃燒器的層次再分為四個區(qū)段，每一個區(qū)段看作一個獨立的部分，這樣每一個區(qū)段中的參數(shù)需要重新確定。 灰渣熱損失可根據(jù)下式計算： （613）根據(jù)以上分析可得燃燒器區(qū)域中各個區(qū)段出口煙溫的公式： （614）第七章 爐膛傳熱計算 爐膛傳熱原理 爐膛傳熱過程爐膛是鍋爐中的一個重要部件，其復雜性在于同時存在著燃燒和傳熱過程，而燃燒本身就對傳熱有很大影響。爐膛中的傳熱過程是一個動態(tài)過程，燃料著火后燃燒非常強烈，其放熱大于四周水冷壁的吸熱，火焰溫度迅速上升，形成最大值所在的火焰中心。在火床爐和煤粉爐爐膛中輻射傳熱要占95%以上。 火焰輻射爐膛中的輻射傳熱是由燃料燃燒形成的高溫火焰和煙氣流通過輻射向受熱面進行的熱量