【正文】 口截面積和結(jié)構(gòu)尺寸，計算燃燒器的阻力。 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(dá)到環(huán)境保護(hù)的要求。 （ 2） 、鍋爐容量是 2020T/h，可以按亞臨界鍋爐也可以按超臨界鍋爐進(jìn)行設(shè)計算，在計算之前首先應(yīng)該明確這一前提，否則在最后計算的結(jié)構(gòu)上會有很大的差距。 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 [9]如公式 (21)所示 Q’ =339Car+1030Har109(OarSar)25Mar （ 21） 將數(shù)值代入公式可得： Q’ =339Car+1030Har109(OarSar)25Mar =339+10304 .4109( )2513= （ 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’ ==(kJ/kg) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 7 可以認(rèn)為 Q’ ≈ (3) 計算設(shè)計煤種干燥基灰分 Ad=100/(100 Mar) Aar= （ 4） 判斷元素分析的正確性 設(shè)計煤種的 Ad=﹤ 25，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。 主 蒸汽壓力取 ： P0= 主 蒸汽溫度取 ： T0=570℃ 查表 [11]計算可得過熱蒸汽焓值： h〃 gg = kJ/kg 再熱蒸汽 進(jìn)口溫度 ： T?zr=321℃ 再熱蒸汽進(jìn)口壓力 ： P?zr= 再熱蒸汽進(jìn)口焓 ： h?zr= kJ/kg 再熱蒸汽出口溫度 ： T?zr=569℃ 再熱蒸汽出口壓力 ： P?zr= 再熱蒸汽出口焓 ： h?zr= kJ/kg 給水溫度 ： tgs=285℃ 低溫省煤器入口的壓力即給水壓力 ： pgs= Mpa[12] 查水蒸氣熱力表用差值法可得到給水焓 ： hgs= kJ/kg 鍋爐的有效熱量包括過熱蒸汽的吸熱、再熱蒸汽的吸熱、飽和蒸汽的吸熱和排污水 的吸 熱，當(dāng)鍋爐不對外供應(yīng)飽和蒸汽時，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〃 gg － hgs)+ Dzr(h?zr－ h’ zr)) （ 22） 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 8 將數(shù)值代入公式 （ 22）可得： Q=1000(De(h〃 gg － hgs)+ Dzr(h?zr－ h’ zr)) =1000( 2020( )+1700( ))=10 9 (kJ/h) 燃料的燃燒計算以單位質(zhì)量（或單位體積）的 燃料為基礎(chǔ)。 值。 例如： 100℃ 時的實際空氣焓 h y=h100 y +(α 1) h100 k =+() = (kJ/kg) 其他溫度下的空氣和煙氣焓的計算方法同上 ，見附表 1 和附表 2。 （ 2）鍋爐熱效率計算 η 鍋爐熱效率 η =100－ ∑q （ⅰ）化學(xué)不完全燃燒損失 q3和 機械 不完全燃燒損失 q4 本設(shè)計的對象是固態(tài)煤粉排渣爐，所用煤種的 Vdaf=4640，是褐煤；它的灰分含量 Aar=，所以取： q3=0， q4=。 當(dāng)燃煤的折算灰分小于 10%（即 Azs=4187Aar/Qar,10%）時，固態(tài)排渣煤粉爐可忽略爐渣的熱損失 [4]，即 q6=0 Azs=4187 10% 所以 取 q6=0 （ⅳ）排煙損失 q2 q2=(hpy－ hlk)(100－ q4)/ Qr=(－ ) (100 － )/22415= 所以鍋爐熱效率 η =100－ ∑q=100 － (+0+++0)= （ 3）保熱系數(shù) φ φ =1 q5/(η + q5)=(+)= （ 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=100 Q/(Qη ) （ 23） 式中： Q— 鍋爐的有效利用熱量（前面已經(jīng)計算）。考慮到本設(shè)計的煤種和燃燒器類型，選用∏型布置： 圖 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 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 14 ∏型布置 是電站鍋爐應(yīng)用最廣泛的形式，主要優(yōu)點：鍋爐高度較低，安裝起吊方便；受熱面易于布置成工質(zhì)與煙氣呈相互逆流；尾部煙道煙氣向下流動，有利于吹灰；鍋爐煙氣出口在底層，送風(fēng)機、引風(fēng)機和除塵器都可布置在地面。這樣一方面達(dá)到爐內(nèi)吸熱平衡，以保持適當(dāng)?shù)臓t膛出口溫度，另一方面增大過熱器的傳熱溫差，并有輻射吸熱特性，對氣溫調(diào)節(jié)也有好處。 三、燃料特性對鍋爐本體布置的影響 對于鍋爐本體的布置，燃料不同布置需要做相應(yīng)的改變 ；煤的揮發(fā)份影響煤粉的著火燃燒，從而影響受熱面的布置，不同揮發(fā)份采用的爐膛出口過量空氣系數(shù)不同，爐膛出口煙溫和煙氣流量，則對流受熱面的布置就需相應(yīng)改變。 煤種的灰融特性對爐膛的設(shè)計有很大的影響，結(jié)渣和沾灰是引起人們嚴(yán)重關(guān)切的問題。鍋爐爐膛設(shè)計中，參照設(shè)計規(guī)范書中推薦的取值范圍和選取原則，再結(jié)合以往經(jīng)驗來確定這些參數(shù)的合理取值。這將引起爐膛出口部位或?qū)α魇軣崦娼Y(jié)渣。爐膛容積 V ,ar 3vBQVmq? （ 31） 將 B 和 公式 （ 31） 計算可得： 5 32 . 5 7 8 1 0 2 2 4 1 5V 1 4 2 1 7 . 6 5 ( m )1 1 3 1 0 0 0????? 爐膛容積熱負(fù)荷取值越小，則折算到單位爐膛容積內(nèi)的放熱量越大；反之，則越小。爐膛斷面熱強度 qA是爐膛主要的計算特性，它反映了燃燒器區(qū)域的溫度水平。 根據(jù)煤種的軟化溫度 ST 以及鍋爐南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 16 的容量，可知本設(shè)計煤種 的爐膛截面熱負(fù)荷 qA的取值范圍在 ，并參考以往經(jīng)驗由下面公式計算爐膛截面積： a r . ne t . p 2ABQAmq? （ 32） 截面熱負(fù)荷取決于燃料的燃燒特 性和灰渣特性等因素。截面熱負(fù)荷的選擇還應(yīng)考慮到水冷壁管內(nèi)工質(zhì)冷卻能力的影響。在相同的爐膛容積條件下，選取較高的截面熱負(fù)荷可以得到較高的爐膛，而選取較低的截面熱負(fù)荷，則可以得到相對較大的爐膛截面積和較低的爐膛高度。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 17 圖 2 爐膛主體高度決定方法示意圖 Hl的計算公式 d h dl V (V V )H A??? （ 33） 其中 Vd— 爐頂容積，單位 m3 Vhd— 冷灰斗容積 , 單位 m3。綜上約束，選 θ 1=1192℃（先估后校） [15] 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 19 爐膛出口流通截面積 Ach： jy 1chyBV 273 1192+273A 3600 273 3600 273? ?? ?? ? ? ??? (m )? 爐膛出口高度 hch： hch=Ach/=(m) 屏過高度 hpg ： hpg===(m) 水平煙道煙氣流速 ω sy： ω sy=水平煙道高度 hsy： jy 1sys y l kBV 273 2 5 3 9 5 6 .3 5 7 .7 2 1 1 9 2 + 2 7 3h3 6 0 0 H 2 7 3 3 6 0 0 1 3 .3 2 1 5 .6 2 7 31 4 .0 4 ( m )?? ?? ? ?? ? ?? （ⅱ）折焰角部分的尺寸確定 折焰角使?fàn)t內(nèi)火焰分布更加均勻，完善爐內(nèi)高溫?zé)煔鈱t膛出口受熱面的沖刷程度，減少爐膛上部的死滯區(qū)；另外，折焰角延長了爐膛的水平煙道，便于鍋爐布置更高溫對流受熱面。從理論上來講，熱空氣溫度 trf越高越好，但是當(dāng)熱空氣溫度到達(dá)一定數(shù)值后，對于強化燃燒的作用相對減弱，反而要消耗過多的空氣預(yù)熱器受熱面，并且增加尾部受熱面布置的難度，所以熱空氣溫度只需能使燃料穩(wěn)定燃燒便可，不必太高。其中 N O2 等二原子氣體發(fā)射和吸收輻射熱的能 力很微弱，即可認(rèn)為 N O2等是透明的，而 SO2和 CO 的濃度很低，所以他們對于總輻射能的減弱也可以忽略不計。煤粉火焰中的碳粒是以焦炭粒子和炭黑粒子的形式存在的。這一系數(shù)根據(jù)表（水冷壁污 染系數(shù) [9]）選取 ζ sl= 水冷壁角系數(shù) Xsl： Xsl= 水冷壁熱有效系數(shù) ψ sl： sl sl slX 0. 45 0. 98 0. 44? ? ? ? ? ? ? 屏、爐交界面的污染系數(shù) ζ pl： ζ pl=ζ sl== 屏、爐交界面的角系數(shù) Xpl：選 Xpl=1 屏、爐交界面的熱有效系數(shù) ψ pl： ψ pl=ζ pl Xpl= 1= 燃燒器及門孔的熱有效系數(shù) ψ r： ψ r= 平均熱有效系數(shù) ψ pj： ψ pj=[ψ pl(Aq+2Ac+Ah+Ald－ Ars)+ ψ r(Ajj+6Ars)]/Az 0 . 4 4 ( 8 5 7 . 7 5 + 2 8 8 0 . 0 4 + 1 0 7 4 . 6 8 + 1 8 6 . 8 5 1 1 . 6 0 ) 0 . 4 5 ( 3 7 7 . 8 7 6 1 1 . 6 0 )4 2 5 7 . 2 30 . 4 5? ? ? ? ? ? ??? 火焰中心的位置系數(shù) M：火焰中心的位置系數(shù) M是用來考慮爐膛高度方向溫度最高處的相對位置對爐內(nèi)換熱影響的參數(shù) ，其計算公式 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 24 M=A－ B(xr+Δx) 式中 A、 B— 與燃料種類和爐膛結(jié)構(gòu)有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)設(shè)計煤種是撫順煙煤，A=， B=； xr— 燃燒器的相對高度， xr=Hr/Hl； x? — 火焰最高溫度點的相對位置修正值，水平、四角切向布 置的燃燒器x? =0。 灰粒的輻射減弱系數(shù) kh： h 2 2 2 233lh559 00 559 00k( 273 ) d ( 117 0 273 ) 1379. 17 ( 1 / ( m Mpa ) )??? ? ? ? ?? 燃料種類修正系數(shù)，根據(jù)煙煤選取： x1= 燃燒方式修正系數(shù)，根據(jù)室燃爐選?。?x2= 煤粉火焰輻射減弱系數(shù) k： k=kdr+khμ y+10x1x2=++10 = 爐膛火焰黑度 h? ：火焰 黑度表示爐內(nèi)高溫介質(zhì)的輻射能力，工程火焰的輻射是一個十分復(fù)雜的現(xiàn)象，在現(xiàn)行鍋爐熱功計算中將這一復(fù)雜問題作了簡化。 至此校核完畢后，可以進(jìn)行燃燒器的計算。 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 和三 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 [8,9]。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。 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，所以宜采用四角布置的切向燃燒方式。燃燒器中心線和爐膛對角線之間的夾角 Δχ j= 4?~6?. 圖 3 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(xiàn) [6]的表 831。 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(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較，最后做出決定。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)。所以選用正壓直吹式制粉系統(tǒng)。 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。 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。 4）在低負(fù)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?fàn)t膛火焰偏斜有不利的影響。 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(zhǔn)確性、煤耗的高低、熱工制度的穩(wěn)定等問題，應(yīng)引起注意。 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，稱為燃燒器的過量空氣系數(shù) α r： rr 0jVBV?? （ 42） 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) α 1，同理也有二次風(fēng)供給系數(shù) α 2。單只熱功率不變還有利于燃燒器的設(shè)計和制造，便于采用標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的部件。鍋爐在額定負(fù)荷下的燃料消耗量也是已知的， 將數(shù)值代入公式 （ 41）可得： Br=B/Zr=(kg/h)=(k