【導讀】的采用大容量、高參數(shù)機組。燃燒器作為煤粉鍋爐燃燒設(shè)備的主要組成部分，它。的性能好壞對燃燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性有很大的影響。本次畢業(yè)設(shè)計的是鍋爐容量。定出燃燒器的噴口截面尺寸和燃燒器的阻力。具體得到的計算結(jié)果是：一次風噴。力，二次風道阻力。

　　

【正文】 數(shù) μ y：爐膛煙道平均過量空氣系數(shù) α pj=。 煙氣質(zhì)量my可以用公式 my=1－ Aar/100+ pjV0,求得 my=。因為爐膛質(zhì)量飛灰系數(shù)可以用公式 α fh Aar/(100 my)求解，其中 α fh在上節(jié)已經(jīng)求得是 ，所以 μ y=α fh Aar/(100 my)= (100 ) = 灰粒平均直徑 dh：根據(jù)所給的煤種為 撫順 煙煤，選用 鋼球 磨煤機，根據(jù)經(jīng)驗選擇灰粒平均 直徑 [9]dh=13μm 。 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。首先，將傳熱學中的貝爾定律所導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計算火焰黑度，并將火焰作為灰體處理，表達火焰黑度的貝爾定律表達式為 [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)南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 25 1/(mMpa) p— 爐膛火焰壓力，對平衡通風負壓燃燒的爐膛取 p= s— 有效輻射層厚度， m 將以上數(shù)值代入 公式 （ 35） 可得 α h=1－ e－ kps=1－ e－ =(mMpa) 同理可得， 空容積火焰黑度： ahyk= 屏區(qū)火焰黑度： ahyp= 前屏與空體積輻射層有效厚度比值： B/Sk=屏寬與屏長之比： ω = 修正系數(shù)，根據(jù)單屏寬 ，得： cp= 參數(shù)：計算得 τ A= 屏區(qū)輻射系數(shù)，根據(jù) B/Sl=，得 φ p= 屏受熱面處輻射層有效 黑度： ap=α hyp+φ pcpα hyk=+ = 屏的曝光不均勻系數(shù)： zp=α p/α hyk=同理可求得： 屏受熱面處輻射層有效黑度 ： acp= 屏的曝光不均勻系數(shù)： zcp= 屏區(qū)前墻受熱面的輻射系數(shù)，根據(jù) B/Sl= 和 τ A= 查得 φ qp= 得 修正系數(shù)： cqp= 同理，屏區(qū)前墻受熱面處輻射層有效黑度： aqp= 屏區(qū)前墻受熱面曝光不均勻系數(shù)： zqp= 屏區(qū)出口煙窗曝光不均勻系數(shù)： zchp=zqp= 屏區(qū)頂棚受熱面的輻射系數(shù)，根據(jù) φ p=，得 φ dp= 修正系數(shù)：查得： cdp= 屏區(qū)頂棚受熱面處輻射層有效黑度： adp= 屏區(qū)頂棚受熱面曝光不均勻系數(shù)： zdp= 爐膛黑度 α 1： 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 26 hlh h p l0 . 9 6 0 . 9 8( 1 ) 0 . 9 6 + ( 1 0 . 9 6 )?? ? ? ?? ? ? ? ? ? 保溫系數(shù) ：55q 0 . 21 1 0 . 9 9q 0 . 2 + 9 0 . 8 1? ? ? ? ? ??? 爐膛出口煙氣溫度 θ ” l ： 以前爐內(nèi)傳熱計算方法是在小容量的爐內(nèi)傳熱 實驗數(shù)據(jù)總結(jié)出來的，在整理的過程 中忽略了爐膛截面上溫度不均的影響，因此在鍋爐容量較大時，計算不夠準確爐膛出口煙氣溫度較實際值低 100~130℃，目前大型電站鍋爐多采用下面的爐內(nèi)傳熱計算方法 [8]，公式如 （ 36） 所示： l pj 0l0HTT 1 M 27 310800q???????? ??? ? ? ??????? （ 36） 經(jīng)驗值 qH 的大小與煤種有很大的關(guān)系，一般燒煙煤和貧煤時，qH=290~320kW/m2， 本設(shè)計取 qH=305kW/m2 公式中其他數(shù)值已經(jīng)求得，代入 公式（ 36） l pj 0l0HTT 1 M 27 310800q???????? ??? ? ? ??????? 219 219 1 5 273108 00 305??????? ? ? ? ?????????? = (℃ ) 驗算誤差： Δθ =1170－ =(℃ )， 誤差在允許范圍內(nèi)，爐膛出口煙氣溫度估算正確，所以爐膛出口煙氣溫度為 ℃。 至此校核完畢后，可以進行燃燒器的計算。 本章完成了爐膛容積熱負荷和截面熱負荷估算，得到了爐膛的容積和橫截面積，并選定了爐膛的寬深比 Hlk/Hls=1，確定了燃燒器正四角燃燒的布置方式；通過對爐頂容積和冷灰斗容積的計算來確定了燃燒器的主體高度， Hl=；爐膛特性計算部分最終得到了爐墻總面積 Az和爐膛總的有效輻射面積 Alz，分別為 Az=， Alz=。同時， 對爐膛的內(nèi)各個系數(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，保證下一步的計算的正確進行。南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 27 第四章 燃 燒器的 選型和 計算 煤粉燃燒器是鍋爐的如要燃燒設(shè)備，攜帶煤粉的一次風和不攜帶煤粉的二次風都經(jīng)過燃燒器噴入爐膛，并使煤粉和空氣在爐膛內(nèi)充分混合、及時著火和穩(wěn)定燃燒，對燃燒器的基本要求：燃燒器出口煤粉分配均勻， 配風合理，二次風和一次風混合點適當，空氣動力場組織良好，有利于煤粉和空氣適時的均勻混合，保證著火及時，燃燒強烈，并能防止結(jié)渣；運行可靠，傳動靈活，具有良好的調(diào)節(jié)性能，對煤種和負荷適應(yīng)性好，便于調(diào)節(jié)和自動控制，流動阻力小。 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]。 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。 一、燃燒器型式的選擇 本設(shè)計要求的是直流煤粉燃燒器，因此在此 做 簡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)分析尤其是干燥無灰基揮發(fā)分 Vdaf(%)、煤種的燃燒特性和灰熔點等。 但燃燒器型式并不是一成不變的，只是 較為常用而已。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。本設(shè)計雖然Vdaf=46%40%，但采用直流煤粉燃燒器 [16,17]。 除此之外，切向直流式燃燒器對煤種的適應(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)計將它作為研究對象的原因。 二、燃燒器的布置方式 燃燒器的布置方式對爐內(nèi)的空氣動力工況和燃燒工況有很大的影響，為了提高爐膛利用率應(yīng)注意改善爐膛火焰充滿度。 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。這種燃 燒器的布置方南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 28 式對煤種的適應(yīng)性好，在我國現(xiàn)行的電站鍋爐中應(yīng)用很廣 [8, 18]。 直流是燃燒器理想 的布置方案是將爐膛的橫截面積設(shè)計成正方形（這一點在上一章的爐膛結(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。如果由于爐墻、鋼架布置問題而不能采用正四角布置時，也可以采用側(cè)墻四角布置，爐膛的寬深比應(yīng)小于 。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 [6]的表 831。根據(jù)此表，本設(shè)計的燃燒器的層數(shù)共 6層， 24 只燃燒器，即Zr=24。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，高寬比適當取得高點。 大容量鍋爐一般將每角上的燃燒器沿高度分成幾組 ,每組的高寬比約為 4~5，各組之間留有空當，空當?shù)母叨炔坏眯∮趪娍诘母叨龋?每 個噴口之間應(yīng)當保持有一定的間距 [9]。 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行技術(shù)經(jīng)濟比較，最后做出決定。 燃煤特性（包括 Mar、 Mad、 Aar、 Vdaf、 Kkm）是選擇磨煤機型式和制粉系統(tǒng)首先考慮的問題。又是還 必須考慮煤種和煤質(zhì)可能的變化。首先，應(yīng)根據(jù)煤種的干燥無灰基揮發(fā)分含量 Vdaf決定煤粉細度，再參考煤的可磨度 Kkm選定磨煤機的型式。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]。 磨煤機及制粉系統(tǒng)和它能適應(yīng)的燃燒器型式也有很大的關(guān)系。例如，當采用直吹式制粉系統(tǒng)時，為防止磨煤機軸承向外漏粉，磨煤機中或磨煤機出口的風壓不能太大；在采用風扇磨煤機，攜帶煤粉的一次風壓常由風扇磨煤機本身南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 29 提供，而風扇式磨煤機總提升壓頭一般為很小，再去掉消耗于磨煤機入口通風阻力及出口的煤粉分離器后能用于克服燃燒器一次風阻力的壓頭就 更小了，因此，采用直吹式制粉系統(tǒng)時，常選用一次風阻力較小的燃燒器。考慮本設(shè)計煤種是撫順煙煤， Kkm=，選擇中速磨煤機，具體型號 HP1003[19,20]。 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)。目前普遍使用單元制制粉系統(tǒng)，即每臺鍋爐單獨的配一套制粉系統(tǒng)。單元制制粉系統(tǒng)一般分兩大類：一類是直吹式制粉系統(tǒng)，即磨成的煤粉直接吹入爐膛，一般配用中速和高速磨煤機，直吹式制粉系統(tǒng)分為負壓系統(tǒng)和正壓系統(tǒng)；另一類是中儲式制粉系統(tǒng)，即磨成的煤粉先儲存在中間煤粉倉，隨后再根據(jù)負荷要求再由煤粉倉送 入爐膛?？紤]到本設(shè)計實際燃料消耗量大且適用的磨煤機是中速磨煤機。所以選用正壓直吹式制粉系統(tǒng)。 燃燒器最終尺寸的確定，先需要確定單只燃燒器的出力，一、二次風的風量，最后通過對高寬比的合理選擇來最終確定燃燒器噴口的尺寸。 一、單只燃燒器的出力 Br 鍋 爐在一定負荷下需要吸收的熱量是一定，鍋爐熱效率也是一定的。當選定鍋爐在額定負荷下運行所用的燃燒器數(shù)目后，每只燃燒器在單位時間內(nèi)燃燒掉的燃料量 Br就是單只燃燒器的出力， Br的計算公式如下 [8]： Br=B/Zr(kg/h) （ 41） 式中： B— 鍋爐在額定負荷下的燃料消耗量， kg / h ； Zr— 鍋爐燃燒器數(shù)目。 對于切向燃燒直流煤粉燃燒器，所謂的燃燒器數(shù)目是指一次風噴口的數(shù)目。本設(shè)計的燃燒器數(shù)目已經(jīng)確定，即 Zr=24。鍋爐在額定負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)=(kg/s) 將 Br折算為燃料在單位時間內(nèi)通過燃燒器燃燒所釋放的熱量 Qrs，也就是單只燃燒器的熱功率： Qrs=BrQar,p= 22415=(kW) 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 30 隨著鍋爐容量的不斷增大，爐膛容積和單只燃燒器的出力或熱功率也相應(yīng)的增大。但是根據(jù)國內(nèi)外的實際經(jīng)驗，無論是旋流式或是直流式燃燒器，其單只熱功率的增大都是有限度的，它受以下因素影響： 1）燃燒器的熱功率過大會使燃燒器區(qū)受熱面的局部熱負荷過高。 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。因此，當鍋爐容量增大而使爐膛截面積增大時，大容量鍋爐發(fā)展趨勢是不改變爐膛深度和 加大燃燒器的熱功率，而是只相應(yīng)增加爐膛寬度和燃燒器數(shù)目。單只熱功率不變還有利于燃燒器的設(shè)計和制造，便于采用標準化和系列化的部件。 3）采用數(shù)量較大、熱功率較小的燃燒器有利于防止爐膛結(jié)渣。 4）在低負荷或鍋爐啟停時，需要切換或啟停一些燃燒器，如果單只燃燒器熱功率過大，對防止爐膛火焰偏斜有不利的影響。 5）單只燃燒器的熱功率過大時，會使一二次風氣流變厚，從而影響風粉及時有效地混合，不利于燃燒過程的發(fā)展。 二、燃燒器 的空氣量和 一、二次風量計算 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） 一次風量和 V1和 BjV0(Nm3/h)的比值 稱為一次風供給系數(shù) α 1，同理也有二次風供給系數(shù) α 2。除了用風量供給系數(shù)表示一 、 二次風量外， 更 多用的是一、二次風率表示。 一次風量的確定是否合理，直接關(guān)系到喂煤系統(tǒng)能否正常運轉(zhuǎn)、煤粉計量的準確性、煤耗的高低、熱工制度的穩(wěn)定等問題，應(yīng)引起注意。 一次風量越大，著火熱增 加的越多，將使著火推遲 ，增加了燃成熱耗 ， 而且會造成燃燒器風粉入口部位和支撐處容易磨損，最終影響燃燒器的使用壽命 ；但一次風量太小，著