【正文】 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(dāng)，空當(dāng)?shù)母叨炔坏眯∮趪娍诘母叨龋?每 個(gè)噴口之 間應(yīng)當(dāng)保持有一定的間距 [9]。根據(jù)此表，本設(shè)計(jì)的燃燒器的層數(shù)共 6 層， 24 只燃燒器，即Zr=24。如果由于爐墻、鋼架布置問題而不能采用正四角布置時(shí)，也可以采用側(cè)墻四角布置，爐膛的寬深比應(yīng)小于 。這種燃 燒器的布置方南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 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]。 二、燃燒器的布置方式 燃燒器的布置方式對(duì)爐內(nèi)的空氣動(dòng)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。本設(shè)計(jì)雖然Vdaf=46%40%，但采用直流煤粉燃燒器 [16,17]。 但燃燒器型式并不是一成不變的，只是 較為常用而已。 燃燒器選型和 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。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 27 第四章 燃 燒器的 選型和 計(jì)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(fēng)和不攜帶煤粉的二次風(fēng)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(shí)著火和穩(wěn)定燃燒，對(duì)燃燒器的基本要求：燃燒器出口煤粉分配均勻，配風(fēng)合理，二次風(fēng)和一次風(fēng)混合點(diǎn)適當(dāng)，空氣動(dòng)力場(chǎng)組織良好，有利于煤粉和空氣適時(shí)的均勻混合，保證著火及時(shí)，燃燒強(qiáng)烈，并能防止結(jié)渣；運(yùn)行可靠，傳動(dòng)靈活，具有良好的調(diào)節(jié)性能，對(duì)煤種和負(fù)荷適應(yīng)性好，便于調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制，流動(dòng)阻力小。 小結(jié) 本章完成了爐膛容積熱負(fù)荷和截面熱負(fù)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(duì)爐頂容積和冷灰斗容積的計(jì)算來確定了燃燒器的主體高度， Hl=；爐膛特性計(jì)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=。Mpa) 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(zhǎng)之比： ω= 修正系數(shù)，根據(jù)單屏寬 ，得： cp= 參數(shù)：計(jì)算得 τA= 屏區(qū)輻射系數(shù)，根據(jù) B/Sl=，得 φp= 屏受熱面處輻射層有效黑度： ap=αhyp+φpcpαhyk=+= 屏的曝光不均勻系數(shù)： zp=αp/αhyk=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 τA= 查得 φqp= 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) φp=，得 φdp= 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 α1： hlh h p l0. 96 0. 98( 1 ) 0. 96 + ( 1 0. 96 )?? ? ? ?? ? ? ? ? ? 保溫系數(shù) ： 55q 0 . 21 1 0 . 9 9q 0 . 2 + 9 0 . 8 1? ? ? ? ? ??? 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 26 爐膛出口煙氣溫度 θ” l ： 以前爐內(nèi)傳熱計(jì)算方法是在小容量的爐內(nèi)傳熱 實(shí)驗(yàn)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(shí)，計(jì)算不夠準(zhǔn)確爐膛出口煙氣溫度較實(shí)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(jì)算方法 [8]，公式如 （ 36） 所示： l pj 0l0HTT 1 M 27310800q???????? ??? ? ? ??????? （ 36） 經(jīng)驗(yàn)值 qH 的大小與煤種有很大的關(guān)系， 一般燒煙煤和貧煤時(shí)，qH=290~320kW/m2， 本設(shè)計(jì)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 27310800q???????? ??? ? ? ??????? 0 . 620 . 9 8 0 . 4 5 2 1 9 8 . 9 42 1 9 8 . 9 4 1 0 . 4 3 5 2 7 31 0 8 0 0 3 0 5??????? ? ? ? ?????????? = (℃ ) 驗(yàn)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 ℃。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 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] αh=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) 1/(m因?yàn)闋t膛質(zhì)量飛灰系數(shù)可以用公式 αfh Aar/(100 my)求解，其中 αfh 在上節(jié)已經(jīng)求得是 ，所以 μy=αfh 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(jī)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇灰粒平均 直徑 [9]dh=13μm。 將數(shù)值代入可得 M=－ 爐膛質(zhì)量飛灰系數(shù) μy：爐膛煙道平均過量空氣系數(shù) αpj=。 爐膛壓力 p 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)選取，在這里 爐膛內(nèi)壓力選 取為： p= 水蒸氣容積份額2hor：2hor ? 三原子氣體和水蒸氣容積份額 r： r= 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 23 三原子氣體分壓力 pn： Pn=rp==(Mpa) 爐膛有效輻射層厚度 s： s=(m) 三原子氣體輻射減弱系數(shù) 的計(jì)算公式如（ 34）所示： 2hodn0. 78 + 1. 6r 0. 37 ( 27 3. 15 )K 10 .2 0. 1 1 100010 .2 p s?? ??????? ? ??? ?????? （ 34） 將數(shù)值代入公式 （ 34）可得： d+ ( 1170+)K 1 ???? ??? ? ? ??????? ???? = 水冷壁污染系數(shù) ζsl： 水冷壁管污染系數(shù)表示水冷壁由于 結(jié)垢 導(dǎo)致管壁 溫度升高和黑度減小而水冷壁吸收能力減小的一個(gè)系數(shù)。通過大量實(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。 所以爐內(nèi)煙氣中具有的輻射能力主要是有三原子氣體和懸浮的固體粒子，即三原子氣體、焦炭粒子、灰粒子以及灰黑粒子。因此三原子氣體 CO2和 H2O 的輻射能減弱特性在鍋爐爐內(nèi)換熱過程中起著決定性作用。 根據(jù)煙氣溫焓表查得出口煙氣焓為 h″ gl ： h″ gl =煙氣的平均熱容量 Vc： ? ?l g lc 0r s lQh 16. 77 kJ / ( kg C )1925 .79 1170??? ?? ? ? ???? ? ? ? 在鍋爐爐膛中，燃燒產(chǎn)物中一般由 二 原子氣體、三原子氣體以及懸浮固體顆粒組成。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。熱空 氣 出了在煤粉制備中起著干燥預(yù)熱作用外，主要是用來幫助煤粉在爐內(nèi)迅速著火。 折焰角的長(zhǎng)度 Lz： Lz=Hls/3=(m) 折焰角上傾角 βzs： βzs=30? 折焰角下傾角 βzx： βzx=30? 折焰角高度 Hzy： Hzy= 折焰角側(cè)邊長(zhǎng) Lzyc： Lzyc=Lz/cos30?=2(m) 折焰角前端到前墻的距離 Lzyq： Lzyq=HlsLz==(m) （ⅲ）爐頂側(cè)墻面積 Ad 的確定 爐頂側(cè)墻面積 的包括屏區(qū)側(cè)墻面積和折焰角的側(cè)面積，現(xiàn)在分別對(duì)它們進(jìn)行求解： a).爐頂側(cè)墻面積 Adc的計(jì)算 Adc=(hpg－ )Hld/1000=(－ ) =(m2) b).折焰角的側(cè)面積 Azc 的計(jì)算 l s z z y cz c l s z z y c z y ( 2 H L ) L s in 3 0A ( H L ) ( L s in 3 0 H ) 2??? ? ? ? ? 將數(shù)值代入可得 Azc=(－ )(+)+(2－ ) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 20 =(m2) 所以可得 爐頂側(cè)墻面積 Ad Ad=Adc+Azc=+=(m2) （ⅲ）爐頂容積 Vd 現(xiàn)在已經(jīng)求得爐頂側(cè)墻面積 Ad，對(duì)于爐頂容積的求解水到渠成： Vd=AdHlk==(m2) 根據(jù) （公式 33）， 確定的 Vd 和 Vhd代入可得： Hl=(V－ Vd－ Vhd)/A=(－ － )/ =(m) 三、爐膛的結(jié)構(gòu)特性計(jì)算 前墻面積 Aq： Aq=(Hl+hpg+Hzy+Lzyc/2+lhd+)Hlk =(+++++) =(m2) 后墻面積 Ah： Ah=(?+ Hl+Hzy+Lzyc+lhd+)Hlk 23 . 0 8 2( 3 4 . 4 6 0 . 5 0 6 . 0 1 6 . 2 3 4 . 2 2 5 ) 1 5 . 6 038 5 7 . 7 5 ( m )?? ? ? ? ? ? ?? 爐頂包覆面積 Ald： Ald=HldHlk/1000=11976(m2) 屏區(qū)的側(cè)墻面積 Apq,c： Apq,c=2hpgbps/1000=25076/1000=(m2) 屏區(qū)的爐頂面積 Apq,ld： Apq,ld=bpsHlk/1000=5076(m2) 屏區(qū)的爐墻面積 Apq： Apq=Apq,c+Apq,ld=+=(m2) 爐膛與屏交界 面積 Ajj： Ajj=(hpg+Hzy+?)Hlk 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 21 22 2 .8 2( 2 0 .4 6 0 .5 0 ) 1 5 .6 033 7 7 .8 7 ( m )?? ? ? ?? 爐墻總面積 Az： Az=Aq+2Ac+Ah+Ald+Ajj =+2+++ =(m2) 燃燒器及門孔面積 Ars：預(yù)估 (m2)，燃燒器計(jì)算完畢后校核 爐膛總的有效輻射受熱面 Alz： Alz=(Az－ Ajj－ Ars)+ Ajj =(－ － )+ =(m2) 爐膛校核熱力計(jì)算 爐膛熱力校核計(jì)算 主要是對(duì)前面排煙溫度的校核計(jì)算，是燃燒器計(jì)算的前提，如果排煙溫度合適， 則繼續(xù)進(jìn)行燃燒器的計(jì)算，否則，對(duì)排煙溫度進(jìn)行再預(yù)估，直至排煙溫度在允許的校核范圍內(nèi)。 屏過每根管子面積： 2 2 2 26d ( d 2 ) 3 . 1 4 ( 5 5 5 . 5 2 ) 0 . 0 0 1 2 ( m )4 4 4 1 0?? ? ? ? ?? ? ?? 屏過管子總流通面積： 屏過總管字?jǐn)?shù) n： n=（根） .取整 屏過橫向管距 s1： s1=1200mm 屏過片數(shù) Zp： Zp=1000Hlk/ s1=1000（片） .取整 屏過單片管子數(shù) n1： n1=n/ Zp=453/12=37（根） 屏過縱向節(jié)距 s2： s2==51=58(mm) 前后屏之間距離 L: L=900mm 屏過深度 bps： bps=2s2(n11)+ L=258(371)+900=5076(mm) 屏過與前墻之間 [9]的距離： 5200mm 屏過與后墻之間 [9]的距離： 1700mm 爐頂深度 Hld： Hld=bps+5200+1700=5076+5200+1700=(mm) 爐膛出口煙氣流速 ωy： 煙氣 流速過低，除了布置更多的受熱面外，還會(huì)加重受熱面灰分污染， ωy 上限受飛灰磨損條件的影響，因?yàn)楣茏拥慕饘倌p程度同煙氣流速的三次方成正比，綜上， ωy=爐膛出口煙氣溫度 θ1： 大容量鍋爐，爐膛出口煙溫通常指屏式過熱器前得煙溫，爐膛出口煙溫的高低，決定機(jī)組鍋爐機(jī)組輻射換熱量和對(duì)流換熱量的比例份額，爐膛出口煙溫偏低，降低了對(duì)流傳熱器的平均傳熱溫差，又勢(shì)必要增加 昂貴的對(duì)流過熱器受熱面面積，但爐膛出口煙溫還要首先保證不結(jié)渣。 （ 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?? 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