【正文】 5）單只燃燒器的熱功率過(guò)大時(shí)，會(huì)使一二次風(fēng)氣流變厚，從而影響風(fēng)粉及時(shí)有效地混合，不利于燃燒過(guò)程的發(fā)展。本設(shè)計(jì)的燃燒器數(shù)目已經(jīng)確定，即 Zr=24。目前普遍使用單元制制粉系統(tǒng)，即每臺(tái)鍋爐單獨(dú)的配一套制粉系統(tǒng)。 燃煤特性（包括 Mar、 Mad、 Aar、 Vdaf、 Kkm）是選擇磨煤機(jī)型式和制粉系統(tǒng)首先考慮的問(wèn)題。這種燃 燒器的布置方南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （ 論文 ） 28 式對(duì)煤種的適應(yīng)性好，在我國(guó)現(xiàn)行的電站鍋爐中應(yīng)用很廣 [8, 18]。 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(jì)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。首先，將傳熱學(xué)中的貝爾定律所導(dǎo)出的氣體單色黑度近似地推廣到多組分和非單色輻射的煙氣，即采用氣體黑度公式的形式來(lái)計(jì)算火焰黑度，并將火焰作為灰體處理，表達(dá)火焰黑度的貝爾定律表達(dá)式為 [5] α h=1－ e－ kps （ 35） 式中 k— 爐內(nèi)介質(zhì)的輻射減弱系數(shù)，為各種輻射介質(zhì)減弱系數(shù)的代數(shù)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （ 論文 ） 25 1/(m通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明，煤粉火焰中炭黑粒子濃度比灰粒和焦 炭粒的濃度小幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此可以認(rèn)為炭黑粒子的輻射不應(yīng)該對(duì)煤粉火焰的輻射特性產(chǎn)生明顯的影響。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)熱空氣溫度，假定熱風(fēng)溫度為 320℃，之后再進(jìn)行校核，根據(jù)煙氣溫焓表查得理論熱風(fēng)焓 [8,9]為： h0 rf= kJ/kg。 （ 1）冷灰斗容積 Vhd （ⅰ ） 冷灰斗斜邊長(zhǎng)度 lhd（陰影部分） 冷灰斗的傾角 β 冷灰斗 =55?，冷灰斗下口長(zhǎng)度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以取 ，冷灰斗斜邊長(zhǎng)度 lhd計(jì)算公式 lshd H 1 . 31 1 1 5 . 6 1 . 3l 6 . 2 3 ( m )4 c o s 5 5 4 0 . 5 7 4?? ? ? ? ?? （ⅱ）冷灰斗高度 Hhd（陰影部分） Hhd=lhdsin55?= =(m) （ⅲ）冷灰斗上部截面積 Ahd（陰影部分） ? ?? ?l s l s hdhd( +H ) H HA2 ( ) 2???? ? ? ?? (m )? （ⅳ）冷灰斗容積 Vhd（陰影部分） 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （ 論文 ） 18 Vhd=Hlk Ahd= =(m3) （ 2）爐頂容積 Vd （ⅰ）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(duì)很多參數(shù)進(jìn)行選取，在此，對(duì)這些參數(shù)一一進(jìn)行選定。避免局部水冷壁熱負(fù)荷過(guò)高。表示爐內(nèi)置熱煙氣以一定的速度流過(guò)這 個(gè)斷面。在一般情況下，按燃料燃燒條件所確定的 qv值不足以使煙氣在爐內(nèi)得到足夠的冷卻。當(dāng)所用 煤灰的軟化溫度 ST≥ 1390℃時(shí)，本設(shè)計(jì)煤種的 ST＞ 1500℃，爐膛容積熱負(fù)荷可以提高到 qv=150~190kW/m3， qv不同，影響爐膛的結(jié)構(gòu)和尺寸。此外，還要在爐膛上部放置前屏 過(guò)熱器，再熱氣則置于水平煙道后部和尾部煙道上部。 所以： B=100 10 9/(10 9 )= 105(kg/h) （ 5）計(jì)算燃料消耗量 Bj 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （ 論文 ） 12 計(jì)算燃料消耗量是指扣除了機(jī)械不完全燃燒損失 q4后，在爐內(nèi)實(shí)際參與燃燒反應(yīng)的燃料消耗量 Bj=B(1 q4/100)= 105 ()= 105 (kg/h) 本章對(duì) 燃料的主要組成進(jìn)行了分析校核， 參考多本文獻(xiàn)確定了主蒸汽和再熱蒸汽的參數(shù)（以超臨界鍋爐為模板做的選擇）以及鍋爐給水壓力，在此基礎(chǔ)上算得了位時(shí)間內(nèi) 鍋爐的總有效利用熱量 Q=10 9 kJ/h； 燃燒計(jì)算 需計(jì)算出了理論空氣量（ V0=）、理論氮容積、 RO2 容積、理論干煙氣量、理論水容積等 ；煙氣特性計(jì)算主要 計(jì)算出 是 實(shí)際干煙氣量 Vgy、煙氣總?cè)莘e Vy 、三原子氣體和水蒸氣容積總份額 r， RO2容積份額和水蒸氣容積份額；空氣和煙氣焓的計(jì)算主要是介紹了計(jì)算方法，并由此制作了煙氣焓溫表；在前面三部分的基礎(chǔ)上，通過(guò)燃料消耗量的計(jì)算得到了鍋爐的效率 η =，保熱系數(shù)φ =， 實(shí)際燃料消耗量 B= 105kg/h 和 計(jì)算燃料消耗量 Bj= 105 kg/h。 四、燃料消耗量的計(jì)算 （ 1）排煙焓的計(jì)算 hpy 排煙溫度主要根據(jù)燃料價(jià)格和金屬耗量的經(jīng)濟(jì)比較來(lái)選擇的，較低的排煙溫度對(duì)應(yīng)于較低的排煙損失和較高的鍋爐效率，燃料消耗量比較少；但是，由于尾部受熱面?zhèn)鳠釡夭畹慕档?，其金屬耗量也就增加，鍋爐的最佳排煙溫度應(yīng)是燃料費(fèi)用和尾部受熱面金屬費(fèi)用總和的最小值歲對(duì)應(yīng)的溫度；此外還與鍋爐給水溫度、 燃料的性質(zhì)（水分和硫的含量）有關(guān)。燃料計(jì)算包括：燃燒計(jì)算、煙氣特性計(jì)算、煙氣焓計(jì)算 [10]。 （ 3） 、制粉系統(tǒng)的選擇是燃燒器選型的一個(gè)非常重要的影響因素 。 一個(gè)性能良好的燃燒器應(yīng)能滿足下南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （ 論文 ） 5 列的要求 [7]： 1）通過(guò)正確設(shè)計(jì)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(shí)穩(wěn)定著火的空氣動(dòng)力場(chǎng)；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(jì)性。這種布置不僅起到了穩(wěn)燃和降低 NOx的作用，而且還同時(shí)避免了濃煤粉氣流在外側(cè)燃燒時(shí)形成的還原性氣氛，在煙氣中含硫較高的時(shí)候?qū)λ浔诘母邷馗g現(xiàn)象 [5,6]。 （ 2） .水平濃淡低 NOx燃燒器 這種燃燒器是針對(duì)貧煤和無(wú)煙煤開(kāi)發(fā)的。為了維持煤粉火焰的穩(wěn)定著火，希望推遲煤粉氣流和二次風(fēng)的混合，所以將二次風(fēng)分為先后兩批送入著火后的煤 粉氣流中。 二、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(jí)配風(fēng)兩種型式，現(xiàn)對(duì)這兩種型式作簡(jiǎn)要介紹 ： （ 1） .均等配風(fēng)直流式燃燒器 均等配風(fēng)直流式燃燒器適用于容易著火的煤種，如煙煤、褐煤。W的公司生產(chǎn)制造。在此環(huán)境下，實(shí)行大電站、大機(jī)組 、高參數(shù)、環(huán)保節(jié)水的技術(shù)路線，采用超臨界壓力機(jī)組，堅(jiān)持煙氣脫硫、脫硝成為大的趨勢(shì)，為適應(yīng)這種大的趨勢(shì)，高效環(huán)保安全的燃燒器的設(shè)計(jì)成了當(dāng)務(wù)之急。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的是鍋爐容量為 2020 t/h 的直流煤粉燃燒器，論文 首先 通過(guò)對(duì)所給煤種 進(jìn)行的工業(yè) 分析， 確定了煤種實(shí)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(jì)算 爐膛的結(jié)構(gòu)尺寸， 先假定爐膛的容積熱負(fù)荷和截面熱負(fù)荷，計(jì)算出爐膛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(lái)初步選定煤粉燃燒器的類型 和布置方式 ， 針對(duì)燃燒煤種和鍋爐容量選擇合適的制粉系統(tǒng)；最后，計(jì)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。煤粉燃燒器也稱為噴燃器，他是煤粉爐燃燒設(shè)備的主要組成部分。 直流煤粉燃燒器通常由一列矩形或圓形噴口組成。 （ 2） .一次風(fēng)集中布置的分級(jí)配風(fēng)直流燃燒器 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （ 論文 ） 3 分級(jí)配風(fēng)直流燃燒器適用于燃燒著火比較困難的煤，如揮發(fā)分低的貧煤、無(wú)煙煤或劣質(zhì)煙煤。這種燃燒器的煤粉噴嘴是一種濃淡分離的高濃度煤粉燃燒器，煤粉噴嘴的一次風(fēng)道與煤粉管道的連接處有一個(gè)彎頭，因此， WR燃燒器時(shí)煤粉濃淡分離的工作原理，就是利用煤粉氣流通過(guò)這個(gè)管道彎頭時(shí)，依靠離心離力的作用，大部分煤粉緊貼著彎頭外側(cè)進(jìn)入煤粉噴嘴，而放在煤粉噴嘴中間的水平肋片，將使煤粉氣流順勢(shì)分成兩股，上部分是高濃度煤粉氣流，下部是低濃度煤粉氣流，并將其保持到離開(kāi)噴嘴以后的一段距離，從而提高了煤粉氣流噴嘴出口處上部煤 粉氣流的煤粉濃度。 水平濃淡燃燒器布置在四角切圓的同一個(gè)水平面內(nèi)。另外，在鈍體的導(dǎo)流下，一次風(fēng)射流的擴(kuò)展角也比原來(lái)的顯著增大，射流外邊界卷吸溫?zé)煔獾哪芰σ灿兴黾印? 具體的內(nèi)容和 需要 注意的問(wèn)題簡(jiǎn)介如下： 一、設(shè)計(jì)的主要 思路 論文首先通過(guò)對(duì)所給煤種進(jìn)行的工業(yè)分析，確定了煤種實(shí)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(jì)算爐膛 的結(jié)構(gòu)尺寸，先假定爐膛的容積熱負(fù)荷和截面熱負(fù)荷，計(jì)算出爐膛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(lái)初步選定煤粉燃燒器的類型和布置方式，針對(duì)燃燒煤種和鍋爐容量選擇合適的制粉系統(tǒng)；最后，計(jì)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。本次設(shè)計(jì)是在鍋爐額定負(fù)荷下進(jìn)行的考慮到是固態(tài)排渣爐，屏式水冷壁，爐膛的漏風(fēng)系數(shù) Δα= [10]。由工程熱力學(xué)可知，其焓值等于各組成成分焓的總和，所以理論煙氣焓的計(jì)算式為 ? ? ? ? ? ?2 2 22 2 200y R O N H OR O N H Oh V c t V c t V c t k J / k g? ? ? 式中 (ct)RO (ct)N (ct)H2O— 理論煙氣中各成分在溫度 t ℃ 時(shí)的焓值 由于 VCO2VSO2，且兩者的比熱容接近。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)是在額定負(fù)荷下進(jìn)行的，因此 De/D=1，所以 q5取 。 二、蒸汽參數(shù)和鍋爐容量對(duì)鍋爐本體布置的影響 隨著鍋爐從小型工業(yè)爐發(fā)展到大的電站鍋爐，容量增大，蒸汽參數(shù)的大幅提高 ，使得爐內(nèi)加熱、蒸發(fā)和過(guò)熱吸熱量的比例發(fā)生變化。并要在易磨損的局部管段和彎 頭處加裝防磨件。 qv 選的過(guò)大，表示燃料和煙氣在爐內(nèi)停留的時(shí)間過(guò)短，燃料來(lái)不及完全燃燒。但二者的影響規(guī)律相反，爐膛整體溫度高，則燃料停留時(shí)間短；反之，爐膛整體溫度低，燃料停留時(shí)間長(zhǎng)。但同時(shí)還需要考慮煤燃燒時(shí)的結(jié)渣特性，如果截面熱負(fù)荷較高，則將沒(méi)有足夠的受熱面來(lái)吸收燃燒區(qū)域燃料燃燒釋放的熱量，使局部溫度過(guò)高，引起燃燒器附近區(qū)域結(jié)渣。爐膛主要尺寸和熱 強(qiáng)度是緊密聯(lián)系的。 爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù) α ″ ： α ″ = 爐膛漏風(fēng) 系數(shù) Δα ： Δα = 制粉系統(tǒng)漏風(fēng)系數(shù) Δα zf： Δα zf= 在進(jìn)行傳熱計(jì)算時(shí)，還需要估計(jì)一個(gè)熱空氣溫度。另外，氣體介質(zhì)的散射輻射能力很弱，因此在爐內(nèi)換熱計(jì)算中散射可以忽略不計(jì)， CO2和 H2O可以認(rèn)為是純的吸收性介質(zhì)。 煙氣質(zhì)量my可以用公式 my=1－ Aar/100+ pjV0,求得 my=。同時(shí)， 對(duì)爐膛的內(nèi)各個(gè)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)， 屏的 角系數(shù)和熱有效系數(shù)，爐膛黑度等最終確定，完成了爐膛的出口煙溫的校核，保證下一步的計(jì)算的正確進(jìn)行。 除此之外，切向直流式燃燒器對(duì)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，這也是本設(shè)計(jì)將它作為研究對(duì)象的原因。燃燒器噴口總高度和寬度 Hr/br在 4~6 之間，燃燒煙煤或褐煤時(shí)，高寬比適當(dāng)取得高點(diǎn)。例如，當(dāng)采用直吹式制粉系統(tǒng)時(shí)，為防止磨煤機(jī)軸承向外漏粉，磨煤機(jī)中或磨煤機(jī)出口的風(fēng)壓不能太大；在采用風(fēng)扇磨煤機(jī)，攜帶煤粉的一次風(fēng)壓常由風(fēng)扇磨煤機(jī)本身南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （ 論文 ） 29 提供，而風(fēng)扇式磨煤機(jī)總提升壓頭一般為很小，再去掉消耗于磨煤機(jī)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，采用直吹式制粉系統(tǒng)時(shí)，常選用一次風(fēng)阻力較小的燃燒器。 一、單只燃燒器的出力 Br 鍋 爐在一定負(fù)荷下需要吸收的熱量是一定，鍋爐熱效率也是一定的。單只熱功率不變還有利于燃燒器的設(shè)計(jì)和制造，便于采用標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的部件。 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(yùn)轉(zhuǎn)、煤粉計(jì)量的準(zhǔn)確性、煤耗的高低、熱工制度的穩(wěn)定等問(wèn)題，應(yīng)引起注意。 2）理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)均表明，對(duì)于旋流燃燒器，采用熱功率較小數(shù)量較多時(shí)，有利于在不增加機(jī)械不完全燃燒損失的情況下減少煙氣中 NOx的生成量。所以選用正壓直吹式制粉系統(tǒng)。然后再根據(jù)燃煤性質(zhì)及磨煤機(jī)型式選擇制粉系統(tǒng) [8,9]。燃燒器中心線和爐膛對(duì)角線之間的夾角 Δχ j= 4?~6?. 圖 3 切向燃燒時(shí)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。例如，揮發(fā)分 Vdaf40%的煙煤或褐煤時(shí)，也有些制造廠喜歡用切向直流煤粉燃燒器，因?yàn)檫@種燃燒器對(duì)沒(méi)種的適應(yīng)性強(qiáng)。 至此校核完畢后，可以進(jìn)行燃燒器的計(jì)算。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(mén)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(lái)考慮爐膛高度方向溫度最高處的相對(duì)位置對(duì)爐內(nèi)換熱影