【正文】 、 煤的元素各成分之和為 100%的校核 Mar+Aar+Car+Har+Oar+Nar+Sar=13++++++=100 校核表明該煤種符合標(biāo)準(zhǔn)。在煤種和負(fù)荷變化時(shí)能及時(shí)地對(duì)風(fēng)速和風(fēng)量進(jìn)行正確的調(diào)節(jié)，其各調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)和調(diào)節(jié)靈敏、可靠、耐用。 鈍體燃燒器在國(guó)內(nèi)大都應(yīng)用在燃用劣質(zhì)煙煤、貧煤或無(wú)煙煤的鍋爐上，起到穩(wěn)定火焰、改善燃燒的作用，并提高了燃燒效率，還可在額定負(fù)荷的 55%~60%的低負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行而不用投油助燃。它的工作原理是：在一次風(fēng)道內(nèi)采用百葉窗式煤粉濃縮器，使煤粉氣流在流經(jīng)百葉窗時(shí)發(fā)生不同程度的偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致煤粉和氣流慣性 分離，經(jīng)分流隔板后形成濃淡兩股煤粉氣流射流。 1. 2 新型燃燒器的發(fā)展 煤粉爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性都與煤粉火炬的穩(wěn)定性有密切的關(guān)系。因一次風(fēng)攜帶的煤粉比較容易著火，故希望在一次風(fēng)中煤粉著火后及時(shí)、迅速的和相鄰二次風(fēng)噴口射出的熱空氣混合 [5]。我國(guó)的燃燒鍋爐大部分采用直流燃燒器 [13]。 在設(shè)計(jì)的過程中，參數(shù)的選擇會(huì)考慮 采用最新的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)如果有必要，也會(huì)采用新的計(jì)算公式。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。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)說明書 （ 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 注意的問題簡(jiǎn)介如下： 一、設(shè)計(jì)的主要 思路 論文首 先通過對(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 選的過大，表示燃料和煙氣在 爐內(nèi)停留的時(shí)間過短，燃料來不及完全燃燒。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，則將沒有足夠的受熱面來吸收燃燒區(qū)域燃料燃燒釋放的熱量，使局部溫度過高，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) Δαzf： Δαzf= 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+,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)。 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(jì)成正方形（這一點(diǎn)在上一章的爐膛結(jié)構(gòu)尺寸中已經(jīng)做到了） ，燃燒器正四角布置切圓燃燒，如 圖 4。 一、燃燒器型式的選擇 本設(shè)計(jì)要求的是直流煤粉燃燒器，因此在此 做 簡(jiǎn)單的說明選擇的原因：煤粉燃燒器總的可以分為直流和旋流兩種，具體選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(wú)灰基揮發(fā)分 Vdaf(%)、煤種的燃燒特性和灰熔點(diǎn)等。Mpa) p— 爐膛火焰壓力，對(duì)平衡通風(fēng)負(fù)壓燃燒的爐膛取 p= s— 有效輻射層厚度， m 將以上數(shù)值代入 公式 （ 35） 可得 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 25 αh=1－ e－ kps=1－ e－ =(m所以除了氣體輻射外，煤粉爐還要考慮到灰粒和焦炭粒子的輻射對(duì)總輻射帶來的影響 [9]。 理論冷空氣焓： h0 lf= kJ/kg 空預(yù)器出口過量空氣系數(shù) ky??? ：空氣預(yù)熱器出口的過量空氣系數(shù)是在爐膛出口的過量空氣 系數(shù)減去爐膛漏風(fēng)和制粉漏風(fēng)的值，即 k y z f 1 . 2 0 0 . 5 0 0 . 1 2 1 . 0 3?? ?? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 空氣帶入爐膛的熱量 Qk： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 22 Qk=β kyh0 rf +(Δα″+Δαzf)h0 rf =+(+) =(kJ/kg) 每千克燃料送入鍋爐的熱量 Ql： Ql=Qr(100－ q3－ q4－ q6)/(100－ q4)+Qk =22415(100－ － － 0)/(100－ )+ =(kJ/kg) 根據(jù)煙氣溫焓表查得理論燃燒溫度 0rs? ： 0rs C? ? ? 理論燃燒絕對(duì)溫度 T0： T0= 0rs? += 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和給定設(shè)計(jì)煤種的熔融特性，先 假定爐膛出口煙氣溫度（后校核）為： l 1170 C? ? ? ， 如果溫差超過 20℃ 需要將計(jì)算得到的爐膛出口煙溫帶入此處進(jìn)行重新設(shè)計(jì) 計(jì)算。 屏過管徑及厚度 dδ： dδ=517mm； 屏過管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流量 ρω： 蒸汽速度選的太低，蒸汽的傳熱能力下降，過熱器管道的溫度很高，將影響過熱器的安全運(yùn)行；反之，如果蒸汽的速度選的太高，蒸汽流動(dòng)的阻力就會(huì)很大，對(duì)傳熱也不利，因此， ρω= kg/(m2s)。 本設(shè)計(jì)取 qA=6600kW/m2（先估后校） [8]， 將數(shù)值代入 公式 （ 32） 可得： 5 22 . 5 7 8 1 0 2 2 4 1 5A 2 4 3 . 4 2 ( m )6 6 0 0 1 0 0 0????? 截面熱負(fù)荷熱從另一個(gè)角度反映了爐膛內(nèi)的溫度水平和燃料在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，彌補(bǔ)了爐膛容積熱負(fù)荷僅能夠確定爐膛容積而不能確定其形狀的不足。 qA 的值選的太高，說明爐膛斷面積過小，在燃燒器區(qū)域燃料燃燒釋放出的大量熱量沒有足夠的水冷壁受熱面來吸收，就會(huì)使燃燒器區(qū)域的局部溫度過高，引起燃燒器區(qū)域的結(jié)渣。因此，一般按煙氣的冷卻條件來確定 qv 的值，從而確定爐膛的容積。 爐膛的容積和截面積計(jì)算 爐膛結(jié)構(gòu)的幾何特征主要包括： 1）爐膛容積 ； 2）爐膛內(nèi)爐墻總面積； 3）南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 15 爐膛有效輻射受熱面的面積； 4）爐膛火焰有效敷設(shè)層厚度； 5）爐膛水冷程度。綜上所述，鍋爐受熱面的布置從總體平 衡的熱角度，是隨著鍋爐參數(shù)的變化而調(diào)整的，并且從最佳傳熱考慮，將工質(zhì)溫度高的對(duì)流受熱面放置在高煙溫處。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 13 第三章 爐膛型式及燃燒方式的確定 鍋爐本體布置 一、鍋爐本體布置的典型結(jié)構(gòu) 鍋爐本體布置采用的爐型，要根據(jù)燃料種類、燃燒方式，鍋爐容量，循環(huán)方式和廠房布置條件等來選擇。給 水溫度高時(shí)，尾部受熱面?zhèn)鳠釡夭钕陆担艧煖囟葢?yīng)高點(diǎn)，水分較大時(shí)，空氣和煙氣熱容比減小，排煙溫度應(yīng)高些，燃料的硫份較多時(shí)，金屬壁溫低于煙氣露點(diǎn)時(shí)。 ：理論空氣量、理論氮容積、 RO2 容積、理論干煙氣量、理論水容積等。 因?yàn)?，不同的制粉系統(tǒng)就對(duì)應(yīng)于不同的配風(fēng)方式 ， 這這將直接導(dǎo)致最后計(jì)算結(jié)果和燃燒器噴口的整體布置。 2）有較好的燃料適應(yīng)性和負(fù)荷調(diào)節(jié)性。 （ 3） .鈍體燃燒器 鈍體燃燒器就是在常規(guī)應(yīng)用的四角切圓布置燃燒直流燃燒器靠近一次風(fēng)噴口處安裝一個(gè)三角形的鈍體，它是華中理工大學(xué)的研究成果。并以此為核心發(fā)展成了系列濃淡煤粉燃燒技術(shù)。一次風(fēng)集中布置的問題在于著火區(qū)煤粉濃度高，可能造成著火區(qū)供氧不足，延緩燃燒過程 [5,6]。這種燃燒器的一、二次風(fēng)噴口通常交 替間隔排列，相鄰兩個(gè)噴口的中心間距較小。上世紀(jì) 80 年代時(shí)，我國(guó)開始引進(jìn)鍋爐技術(shù)，由于在此前我國(guó)對(duì)直流燃燒器的研究較多，因此主要引進(jìn)了直流燃燒器。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，通過對(duì)所給煤種進(jìn)行分析，計(jì)算出煤種的發(fā)熱量和干燥無(wú)灰基揮發(fā)分成分及爐膛燃料消耗量等，來初步選定煤粉燃燒器的類型；考慮到現(xiàn)行的電站鍋爐普遍采用的四角切圓的燃燒方式，本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 采用直流煤粉燃燒器；對(duì)爐膛的尺寸計(jì)算得到合理的假想切圓直徑，并對(duì)一、二次風(fēng)量和風(fēng)速進(jìn)行計(jì)算，將一 、 二次風(fēng)同送入燃燒器的空氣合理配比，從而使煤粉在爐膛內(nèi)混合充分均勻，從而使燃燒更穩(wěn)定，更高效； 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)是針對(duì)大的單元機(jī)組設(shè)計(jì)的 。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果 ，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 具體得到的計(jì)算結(jié)果是：一次風(fēng)噴口截面積 ，二次風(fēng)噴口截面積 ，燃燒器的高度 ，一次風(fēng)道阻力 ，二次風(fēng)道阻力 。燃燒器的性能對(duì)燃燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性有很大的影響 。煤粉氣流和熱空氣從噴口射出后，形成直流射流。其特點(diǎn)：幾個(gè)一次風(fēng)噴口集中布置在一起，一、二次風(fēng)口中心間距較大。同時(shí)在噴嘴出口處裝有一個(gè)擴(kuò)流錐，它可以在噴嘴出口形成一個(gè)穩(wěn)定的回流區(qū)。淡煤粉氣流在背火側(cè)噴入爐膛，形成外側(cè)假想切圓；濃煤粉氣流在向火側(cè)噴入爐膛，形成內(nèi)側(cè)假想切圓。因此，鈍體燃燒器對(duì)燃燒低揮發(fā)份的切圓燃燒方式的穩(wěn)燃有很大的作 用 [7]。 二 、設(shè)計(jì) 開始前應(yīng)注意的問題 （ 1） 、 應(yīng)為本次設(shè)計(jì)的是 2020T/h 鍋爐直流煤粉燃燒器 ，在參數(shù)選擇時(shí)應(yīng)特別注意，因?yàn)楹芏嗟膮?shù)的確定是在過去 小容量的爐內(nèi)傳熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出來的，存在 一定得誤差，這就需要在設(shè)計(jì)時(shí)要多多的參考文獻(xiàn)，以求得更加精準(zhǔn)的參數(shù)選擇。 四 、鍋爐的基本特征參數(shù) 鍋爐的額定容量是 2020t/h，即 De=2020t/h，再熱蒸汽流量 Dzr=1700 t/h。故取 (ct)RO2=(ct)CO2 例如： 100℃ 時(shí)的理論空氣焓，可以查文獻(xiàn) [10]得到 (ct)RO2=； (ct)N2=；(ct)H2O= 所以 h100 y =++= (kJ/kg) （ 3）實(shí)際煙氣焓 h y 實(shí)際煙氣焓 h y等于理論煙氣焓 h0 y 、過量空氣焓 (α1) h0 k 和煙氣中飛灰焓 hfh之和，即 h y=h0 y +(α1) h0 k +hfh 其中飛灰的焓值較小，因此只有在滿足