【正文】 200MW 及以上的大容量鍋爐機(jī)組時(shí)，計(jì)算值與實(shí)際運(yùn)行值存在較大的誤差。為了更好的掌握鍋爐在變工況時(shí)的運(yùn)行特點(diǎn)，使鍋爐對(duì)負(fù)荷和煤質(zhì)都有較好的適應(yīng)性。變工況運(yùn)行容易給機(jī)組帶來(lái)一系列問(wèn)題：（1）熱工參數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)值，影響鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性。電力體制改革不斷的深入發(fā)展，電力規(guī)模不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大的變化。但按人口計(jì)算，我國(guó)人均煤炭能源資源占有量只有 ，而美國(guó)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(diào)峰能力的需求將成為電力消費(fèi)需求增長(zhǎng)的重要特征。第三產(chǎn)業(yè)和民用電量的增長(zhǎng)迅速，其中商業(yè)用電增長(zhǎng)高于工業(yè)用電增長(zhǎng)速度。20多年來(lái)，我國(guó)的電力消費(fèi)彈性系數(shù)平均不到 ，雖然支撐了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)但是仍有長(zhǎng)期的缺電出現(xiàn)。在此后的幾年時(shí)間，又凈增發(fā)電裝機(jī)容量一億千瓦，成為新中國(guó)成立以來(lái)電力建設(shè)發(fā)展最快的時(shí)期。WB300MW鍋爐熱力特性分析 26 分區(qū)段模型分析應(yīng)用 26 計(jì)算結(jié)果 26 計(jì)算結(jié)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(xiàn) 33第一章 緒 論 課題背景隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)在國(guó)家宏觀調(diào)控下持續(xù)快速發(fā)展，我國(guó)的電力工業(yè)發(fā)展迅猛，截至 2004 年五月底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到四億零六十萬(wàn)千瓦。新的分區(qū)段傳熱模型，將燃燒區(qū)域按實(shí)際運(yùn)行時(shí)燃燒器的投運(yùn)方式細(xì)分，并計(jì)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(yùn)行研究 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）大容量鍋爐變工況運(yùn)行研究摘 要大容量鍋爐變工況運(yùn)行研究是一個(gè)重要的課題，熱力計(jì)算是變工況研究的基礎(chǔ)。輻射式過(guò)熱器和屏式過(guò)熱器的計(jì)算新方法更符合實(shí)際運(yùn)行規(guī)律。近年來(lái)，中國(guó)電力工業(yè)不斷實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。中國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新一輪增長(zhǎng)周期的上升階段，受經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速發(fā)展的拉動(dòng)，中國(guó)電力消費(fèi)增長(zhǎng)速度迅速上升，電力供不應(yīng)求的緊張局面再次出現(xiàn)。我國(guó)電力消費(fèi)水平仍處于較低階段，隨著電力基礎(chǔ)設(shè)施的完善，電力消費(fèi)會(huì)保持較高的增長(zhǎng)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(fù)荷出現(xiàn)季節(jié)性高峰特點(diǎn)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)向前發(fā)展的同時(shí)，電力負(fù)荷峰谷差將繼續(xù)擴(kuò)大，電力需求比電力增長(zhǎng)更加迅速。從以上數(shù)字能夠看出我國(guó)的煤炭資源是十分有限的。1954 年6月，我國(guó)第一臺(tái) 6MW 發(fā)電機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，現(xiàn)在 300MW 和 600MW 機(jī)組已經(jīng)成為運(yùn)行中的主力機(jī)組。（2）燃燒工況發(fā)生變化時(shí)，尤其是入爐煤質(zhì)與鍋爐性能耦合較差時(shí)，會(huì)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(duì)鍋爐變工況特性進(jìn)行研究是十分必要的。近些年，我國(guó)的各主要鍋爐制造廠相繼引進(jìn)了世界各國(guó)的大容量、高參數(shù)電站鍋爐的設(shè)計(jì)技術(shù)和計(jì)算方法，并且以運(yùn)行反饋、實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)等研究為基礎(chǔ)，建立了爐膛換熱計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)性公式。現(xiàn)在我國(guó)尚沒(méi)有一套比較成熟的電站鍋爐行業(yè)的熱力計(jì)算方法，鍋爐的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算大都采用原蘇聯(lián)的《鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法》。同時(shí)，這些引進(jìn)的一些標(biāo)準(zhǔn)并不能很好的適應(yīng)中國(guó)國(guó)情。近些年，我國(guó)在鍋爐工業(yè)也有很大的發(fā)展，進(jìn)行了很多技術(shù)開(kāi)發(fā)與研究工作（1）機(jī)組調(diào)峰（2）擴(kuò)大煤種適應(yīng)范圍（3）提高機(jī)組自動(dòng)化水平（4）加強(qiáng)輔機(jī)配套和提高監(jiān)控系統(tǒng)（5）消化和吸收引進(jìn)技術(shù)等。對(duì)于不同的煤，要相應(yīng)采用不同的燃燒設(shè)備和運(yùn)行方式。入爐煤質(zhì)的變化會(huì)帶來(lái)諸多的問(wèn)題，如：鍋爐效率下降、著火不穩(wěn)定。煤的元素分析結(jié)果用各種元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。 煤的成分計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)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(zhì)量百分?jǐn)?shù)也會(huì)隨之而變化。如果所用的基準(zhǔn)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(yàn)的煤樣在實(shí)驗(yàn)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(wú)灰基因無(wú)水、無(wú)灰，故剩下的成分便不受水分、灰分變動(dòng)的影響，使表示碳、氫、氧、氮、硫成分百分?jǐn)?shù)最穩(wěn)定的基準(zhǔn)。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(shí)驗(yàn)室中用氧彈式量熱計(jì)測(cè)定的實(shí)測(cè)值?；曳侄啵黾用悍墼O(shè)備的能耗。(4) 火焰太長(zhǎng)，不完全燃燒損失增加。(8) 燃煤含硫，會(huì)產(chǎn)生硫酸蒸汽冷卻后變成硫酸，對(duì)低溫受熱面形成酸腐蝕，以及伴隨而來(lái)的堵灰和煙道堵塞問(wèn)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(guò)程分成上述四個(gè)階段是為了分析問(wèn)題方便。著火熱隨燃料性質(zhì)、燃燒設(shè)備以及運(yùn)行工況的變化而變化。要做到完全燃燒，條件為： （1） 供應(yīng)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(qiáng)度qv可用來(lái)說(shuō)明燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間，但是單純用qv表示燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間有不足之處。 優(yōu)化鍋爐燃燒提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性 煤粉的燃盡程度對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響煤粉燃盡程度對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響主要表現(xiàn)在飛灰和爐渣的含碳量，當(dāng)飛灰和爐渣含碳量增加時(shí)，鍋爐效率降低。當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)增加時(shí)，排煙損失增加，但是過(guò)量空氣增加時(shí)，一般飛灰或爐渣的含碳量將會(huì)減少。電廠常用篩孔尺寸為90 μm 和 200 μ m的兩種篩子測(cè)量煤粉細(xì)度，用符號(hào) R90和R200表示。我國(guó)煤種繁多，煤炭供應(yīng)渠道多樣化，鍋爐所燒煤質(zhì)多變，且呈不斷下降趨勢(shì)。過(guò)熱器與再熱器長(zhǎng)期在超溫10－20℃下運(yùn)行，其壽命會(huì)縮短一半，而且會(huì)影響汽輪機(jī)的壽命。隨著鍋爐負(fù)荷的增加，過(guò)熱器中蒸汽流量和燃料消耗量都相應(yīng)增大，但爐內(nèi)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(duì)流式過(guò)熱器的換熱量增大許多，過(guò)熱蒸汽焓增增大，出口煙溫升高。只是，鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，汽輪機(jī)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(diào)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(diào)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(diào)節(jié)靈敏，易于自動(dòng)化，加上其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diào)節(jié)，利用高溫高壓過(guò)熱蒸汽來(lái)加熱再熱蒸汽，達(dá)到調(diào)節(jié)再熱汽溫的目的。由于高溫再熱器處煙溫高，進(jìn)口汽溫的降低對(duì)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(fēng)機(jī)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(diào)節(jié)汽溫。上下擺動(dòng)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(diào)節(jié)過(guò)熱或再熱汽溫。國(guó)內(nèi)的各大鍋爐廠也相繼引進(jìn)了國(guó)外 300MW 和 600MW 壓臨界參數(shù)電站鍋爐的設(shè)計(jì)技術(shù)與計(jì)算方法，如美國(guó) CE 公司、Bamp。（2）爐膛換熱計(jì)算方法用于 100MW 以下的鍋爐計(jì)算熱力計(jì)算時(shí)，計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)際運(yùn)行中的試驗(yàn)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(chǎng)也是非等溫性的，這種非等溫對(duì)爐內(nèi)換熱強(qiáng)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(zhǎng)有明顯的變化，在小容量機(jī)組熱力計(jì)算中未予以考慮。氣流含灰濃度越高，散射性越強(qiáng)，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(duì)爐內(nèi)換熱的影響，這就意味著，煤質(zhì)特性對(duì)爐內(nèi)換熱產(chǎn)生的影響作用較大，它必然對(duì)爐膛出口煙溫值產(chǎn)生顯著影響。但后屏過(guò)熱器傳熱特性的主要特點(diǎn)是輻射傳熱，尤其是管間傳熱，所以后屏過(guò)熱器的傳熱計(jì)算應(yīng)突出管間傳熱。新方法是以有效輻射的理論為基礎(chǔ)，將屏式過(guò)熱器的傳熱量分成三部分：管間煙氣對(duì)管屏的輻射換熱，來(lái)自爐膛及分隔屏去的直接輻射，純對(duì)流傳熱。故后屏區(qū)域的煙氣進(jìn)口的平均溫度按下式計(jì)算 （5—5）、分別為通過(guò)后屏水平斷面由爐膛直接進(jìn)入的煙氣流量和溫度、由分隔屏區(qū)進(jìn)入后屏的煙氣流量和溫度。因?yàn)楹笃恋倪M(jìn)口斷面有兩個(gè)，且來(lái)自?xún)蓚€(gè)斷面上的熱流密度值并不相同，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，作如下處理： （510） 來(lái)自后屏底部斷面的爐膛直接輻射和來(lái)自分隔屏區(qū)的輻射熱流分別為： （511）這樣，在后屏進(jìn)口斷面上的輻射熱交換為： （512） （513） 、分別表示屏進(jìn)口斷面和爐膛受熱面的熱有效系數(shù)。后屏的對(duì)流傳熱量計(jì)算按純對(duì)流方式計(jì)算，不再考慮管間輻射放熱，即： （521） （522）式中Fd－ 按管子的周?chē)娣e計(jì)算ξ考慮煙氣沖刷不均的影響系數(shù)， ξ≈在實(shí)際計(jì)算中，由于煙氣流動(dòng)場(chǎng)分布不均，煙氣流對(duì)屏的沖刷不均，導(dǎo)致管屏煙氣側(cè)實(shí)際的對(duì)流放熱系數(shù)偏小。 大屏過(guò)熱器傳熱量可以分為三部分：大屏間高溫?zé)煔鈱?duì)管屏的輻射放熱 Qf大屏接受爐膛的輻射熱Qf2和煙氣流過(guò)大屏?xí)r的對(duì)流放熱Qd。前面分析了大容量鍋爐在爐膛出口煙溫，后屏過(guò)熱器和大屏過(guò)熱器的傳熱計(jì)算新方 法，新方法更能體現(xiàn)出了鍋爐的運(yùn)行特性規(guī)律。爐膛一般是長(zhǎng)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(fù)荷分布。因此，分區(qū)段計(jì)算實(shí)質(zhì)上也就是爐膛熱力計(jì)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(nèi)的溫度變化不會(huì)很大。 新分區(qū)段模型的建立為了計(jì)算簡(jiǎn)單，易于在工程上應(yīng)用，新模型假設(shè)如下：將鍋爐爐膛沿高度方向上分為若干個(gè)區(qū)段，并將燃燒器區(qū)域安裝燃燒器的層次細(xì)分段。忽略對(duì)流換熱。 （62） （63） 式中： 為計(jì)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(biāo)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(jì)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(biāo) 2 表示第二區(qū)段.為了得到最大放熱區(qū)段內(nèi)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(gè)區(qū)段，每一個(gè)區(qū)段看作一個(gè)獨(dú)立的部分，這樣每一個(gè)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(jì)算： （613）根據(jù)以上分析可得燃燒器區(qū)域中各個(gè)區(qū)段出口煙溫的公式： （614）第七章 爐膛傳熱計(jì)算 爐膛傳熱原理 爐膛傳熱過(guò)程爐膛是鍋爐中的一個(gè)重要部件，其復(fù)雜性在于同時(shí)存在著燃燒和傳熱過(guò)程，而燃燒本身就對(duì)傳熱有很大影響。爐膛中的傳熱過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，燃料著火后燃燒非常強(qiáng)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(guò)輻射向受熱面進(jìn)行的熱量