【正文】 ? ? ?? （ 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 h dhd0 .5 ( 1 .3 + H ) H HA20 .5 (1 .3 1 5 .6 ) 1 5 .6 5 .1 02???? ? ? ?? (m )? （ⅳ）冷灰斗容積 Vhd（陰影部分） Vhd=HlkAhd==(m3) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 18 （ 2）爐頂容積 Vd （?。t頂和屏區(qū)部分的尺寸的確定 爐頂面積 Ad 的求取需要對很多參數(shù)進行選取，在此，對這些參數(shù)一一進行選定。 一、爐膛的寬度 Hlk 和深度 Hls 爐膛的截面積我們已經(jīng)得到，即 A=，爐膛的寬深比 [9]取 1，也即Hlk/Hls=1， 所以 Hlk/Hls= A = =(m) 二、爐膛主體高度的 Hl 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 17 求解爐膛主體高度時，需要先確定爐頂和冷灰斗的結(jié)構(gòu)尺 寸 ，如圖 2。 爐膛 主要 結(jié)構(gòu)尺寸的確定 爐膛的主要尺寸是寬度、深度和高度。容積熱負荷和截面積熱負荷的結(jié)合可以合理的確定爐膛的容積、形狀和尺寸。避免局部水冷壁熱負荷過高。對固態(tài)排渣煤粉爐，當(dāng)燃用灰融溫度較高的煤種時， qA 可取較高的值，對灰融溫度較低的煤， qA 應(yīng)適當(dāng)降 低。對著火和燃燒性能較差的煤，趨向于選擇較高的截面熱負荷，過低的截面熱負荷會造成燃燒區(qū)域溫度下降，不利于正常著火。 qA 的選擇，與燃料的性質(zhì)、爐子南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 16 的排渣方式、燃燒器的型式和布置因素 有關(guān)。表示爐內(nèi)置熱煙氣以一定的速度流過這個斷面。 二、爐膛截面積 A 的計算 爐膛的截面 積，它等于爐膛寬度和深度的乘積。 顯然，爐膛容積熱負荷決定了爐膛內(nèi)的整體溫度水平，同時也決定了燃料在爐內(nèi)的停留時間。 本設(shè)計采用的是撫順煙煤、固態(tài)排渣爐的形式， 并參考以往的經(jīng)驗選擇爐膛熱負荷 qv 數(shù)值， qv 的取值在93~151( kW/m3)之間， 本設(shè)計選的 qv=113kW/m3（先估后校） [8]。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。此外， qv 值過大，還意味著爐膛容積太小和爐內(nèi)所布置的受熱面 面積過小，煙氣在爐膛出口處難以冷卻至給定的出口煙溫。 一、爐膛容積 V 計算 爐膛容積熱負荷強度 qv 是指鍋爐輸入熱量占爐膛容積的比值，還表示燃料及其生成煙氣在爐內(nèi)停留時間的倒數(shù)。爐膛結(jié)構(gòu)的幾何特征參數(shù)與鍋爐的設(shè)計容量、燃料特性、爐膛容積熱負荷、爐膛截面熱負荷、燃燒區(qū)域受熱面熱負荷、爐膛輻射受熱面熱負荷、爐膛出口煙氣溫度等設(shè)計參數(shù)密切相關(guān)。當(dāng)所用 煤灰的軟化溫度 ST≥ 1390℃時，本設(shè)計煤種的 ST＞ 1500℃，爐膛容積熱負荷可以提高到 qv=150~190kW/m3， qv 不同，影響爐膛的結(jié)構(gòu)和尺寸。但煙氣流速太低時又會使受熱面積灰，影響受熱面的傳熱。 煤種的灰分直接影響對流受熱面的磨損，灰分多要選用較低的煙氣流速，相應(yīng)改變受熱面的尺寸和結(jié)構(gòu)。且受熱面的布置隨參數(shù)的提高而趨于復(fù)雜，尤其是過熱器和再熱器系統(tǒng)，從單純的對流過熱器發(fā)展到有大屏、后屏、包覆管、高溫對流過熱器和低溫對流過熱器；增加了再熱器，且從單純的對流再熱器到墻式再熱器。此外，還要在爐膛上部放置前屏 過熱器，再熱氣則置于水平煙道后部和尾部煙道上部。對超高參數(shù) 鍋 爐，蒸發(fā)吸熱比例小，不足以完全吸收爐膛中燃料燃燒放出的輻射熱；而過熱吸熱增加很多，就很可能、也有必要在爐膛中放置過熱受熱面，如頂棚過熱器和屏式過熱器。600MW 鍋爐總體布置如圖 1[13]。要使得鍋爐工作安全可靠、金屬消耗量小、便于運行操作和維護檢修，并且要從整個電站各設(shè)備相互的合理配合和便于布置來進行選型。 所以 ： B=100109/(109)=105(kg/h) （ 5）計算燃料消耗量 Bj 計算燃料消耗量是指扣除了機械不完全燃燒損失 q4后，在爐內(nèi)實際參與燃燒反應(yīng)的燃料消耗量 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 12 Bj=B(1 q4/100)= 105()=105 (kg/h) 小結(jié) 本章對 燃料的主要組成 進行了分析校核， 參考多本文獻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 位時間內(nèi) 鍋爐的總有效利用熱量 Q=109 kJ/h； 燃燒計算需計算出了 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 ；煙氣特性計算主要 計算出 是 實際干煙氣量 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 ； 空氣和煙氣焓的計算 主要是介紹了計算方法，并由此制作了煙氣焓溫表；在前面三部分的基礎(chǔ)上，通過 燃料消耗量的計算 得到了鍋爐的效率 η=，保熱系數(shù)φ=， 實際燃料消耗量 B=105kg/h 和 計算燃料消耗量 Bj=105 kg/h。 （ⅲ）灰渣損失 q6 灰渣物理損失是指鍋爐排出的灰渣、飛灰與沉降灰所攜帶的熱量未被利用而引起的熱損失。 （ⅱ）鍋爐散熱損失 q5 鍋爐的散熱損失 q5=qe 5 D e/D% 當(dāng)鍋爐額定蒸發(fā)量大于 900t/h， qe 5 按 %計算 [7]。還要防止低溫腐蝕，綜上， 排煙溫度先假設(shè)選取 130℃ ，按照上述方法求在 100℃ 和 200℃ 時的理論空氣焓、理論煙氣焓、 實際煙氣焓，然后運用差值法計算得到排煙焓hpy= kJ/kg。 四、燃料消耗量的計算 （ 1）排煙焓的計算 hpy 排煙溫度主要根據(jù)燃料價格和金屬耗量的經(jīng)濟比較來選擇的，較低的排煙溫度對應(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)鳠釡夭畹慕档停浣饘俸牧恳簿驮黾?，鍋爐的最佳排煙溫度應(yīng)是燃料費用和尾部受熱面金屬費用總和的最小值歲對應(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)。故取 (ct)RO2=(ct)CO2 例如： 100℃ 時的理論空氣焓，可以查文獻 [10]得到 (ct)RO2=； (ct)N2=；(ct)H2O= 所以 h100 y =++= (kJ/kg) （ 3）實際煙氣焓 h y 實際煙氣焓 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 4187αfhAar/ ≥6 時才計算，Aar=， =22415kJ/kg，計算可得 4187＜ 6 所以 hfh 不計算。 以下 是三部分具體的計算內(nèi)容： 一、燃燒計算 （ 1）理論空氣量 V0 1kg 收到基燃料完全燃燒而又沒有剩余氧存在時所需的空氣量，稱為理論空氣量用 V0表示 V0=(Car+)+ =(+)+ =(Nm3/kg) （ 2）理論氮容積20NV ? ?200N a r3V 0. 8N / 1 00 0. 79 V0. 8 1 .2 / 1 00 0. 79 5 .9 4 4 .7 0 N m / kg??? ? ? ? ? （ 3） RO2容積2ROV ? ?2RO a r a r3V 1 .8 6 6 C / 1 0 0 0 .7 S / 1 0 01 .8 6 6 5 6 .9 / 1 0 0 0 .7 0 .6 / 1 0 01 .0 7 m / k g??? ? ? ?? （ 4）理論干煙氣容積 0gyV 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 9 ? ?220 0 3g y N R OV V V 4 . 70 1 . 0 7 5 . 7 7 N m / k g? ? ? ? ? （ 5）理論水蒸氣容積 VH2O VH2O=++ =+13/100+ =(m3/kg) 二、煙氣特性計算 （ 1）實際干煙氣量 Vgy 鍋爐中實際的燃燒過程是在過量空氣系數(shù) α＞ 1 的條件下進行的，實際干煙氣量 Vgy=V0 gy+(α1)V0=+() =(m3/kg) （ 2）煙氣總?cè)莘e Vy Vy=Vgy+VH2O=+=(m3/kg) （ 3） RO2容積份額 rRO2 rRO2=VRO2/Vy=（ 4）水蒸氣容積份額 rH2O rH2O=VH2O/Vy=（ 5）三原子氣體和水蒸氣容積總份額 r r= rRO2+ rH2O=+= 三、空氣和煙氣焓的計算 （ 1）理論空氣焓 h0 k 理論空氣焓 h0 k = V0(ct)k kJ/kg 上式中 (ct)k— 1m3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干空氣連同其攜帶的水蒸氣在溫度 t ℃ 時的焓值 例如： 100℃ 時，可以查文獻 [10]得到 (ct)k= 所以有 ? ?100kh 1 3 2 . 4 3 5 . 9 4 7 8 6 . 8 2 k J / k g? ? ? （ 2）理論煙氣焓 h0 y 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 10 理論煙氣是多種成分的混合氣體。 ：干煙氣容積、水蒸氣容積、煙氣總?cè)莘e、 RO2容積份額、水蒸氣容積份額、三原子氣體和水蒸氣容積總份額、容積飛灰濃度等。燃料計算包括：燃燒計算、煙氣特性計算、煙氣焓計算 [10]。 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。 三 、爐膛過量空氣系數(shù)和漏風(fēng)系數(shù)的確定 對固態(tài)排渣爐來說，在燃燒煙煤時 ，爐膛出口的過量空氣系數(shù)取 ~。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 6 第二章 燃料性質(zhì)和燃燒計算 基本資料和 燃料 分析 燃料的主要組成都是多種碳氫化合物，從元素分析的角度來看，燃料主要成分是 C、 H、 O、 N、 S 以及水分和灰分，由于水分和灰分這兩種不可燃組分的含量常隨燃料的開采、運輸、貯存及氣候等外界條件的改變而變化，所以在燃料元素分析時常采用以下四種元素分析的成分基準(zhǔn)：收到基、空氣干燥基、干燥基和干燥無灰 基 [8]： 收到基 水分： Mar=13 灰分： Aar= 炭： Car= 氫： Har= 氧： Oar= 氮： Nar= 硫： Sar= 低位發(fā)熱量： =22415 kJ/kg 揮發(fā)分： Vdaf=46 空氣干燥基水分： Mad= 一 、 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)。 （ 3） 、制粉系統(tǒng)的選擇是燃燒器選型的一個非常重要的影響因素 。 二 、設(shè)計 開始前應(yīng)注意的問題 （ 1） 、 應(yīng)為本次設(shè)計的是 2020T/h 鍋爐直流煤粉燃燒器 ，在參數(shù)選擇時應(yīng)特別注意，因為很多的參數(shù)的確定是在過去 小容量的爐內(nèi)傳熱實驗數(shù)據(jù)總結(jié)出來的，存在 一定得誤差，這就需要在設(shè)計時要多多的參考文獻，以求得更加精準(zhǔn)的參數(shù)選擇。 4）燃燒器的設(shè)計、材料選用、制造和安裝，應(yīng)能與制粉系統(tǒng)和爐膛合理配合，以保證鍋爐燃燒系統(tǒng)的可靠安全運行。在煤種和負荷變化時能及時地對風(fēng)速和風(fēng)量進行正確的調(diào)節(jié)，其各調(diào)節(jié)機構(gòu)的傳動和調(diào)節(jié)靈敏、可靠、耐用。 一個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)計說明書 （ 論文 ） 5 列的要求 [7]： 1）通過正確設(shè)計的燃燒器結(jié)構(gòu)，在燃燒器出口處 建立使煤粉氣流能及時穩(wěn)定著火的空氣動力場；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)濟性。因此，鈍體燃燒器對燃燒低揮發(fā)份的切圓燃燒方式的穩(wěn)燃有很大的作 用 [7]。這個區(qū)域與高溫區(qū)同在回流區(qū)附近，使得鈍體后的回流區(qū)附近，成為煤粉氣流一個穩(wěn)定的著火點。 鈍體燃燒器在國內(nèi)大都應(yīng)用在燃用劣質(zhì)煙煤、貧煤或無煙煤的鍋爐上，起到穩(wěn)定火焰、改善燃燒的作用，并提高了燃燒效率，還可在額定負荷的 55%~60%的低負荷下穩(wěn)定運行而不用投油助燃。這種布置不僅起到了穩(wěn)燃和降低 NOx的作用，而且還同時避免了濃 煤粉氣流在外側(cè)燃燒時形成的還原性氣氛，在煙氣中含硫較高的時候?qū)λ浔诘母邷馗g現(xiàn)象 [5,6]。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。隨后淡煤粉氣流及時混入，形成局部區(qū)域的分級燃燒，并保證了燃燒效率。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。 （ 2） .水平濃淡低 NOx燃燒器 這種燃燒器是針對貧煤和無煙煤開發(fā)的。同時在噴嘴出口處裝有一個擴流錐，它可以在噴嘴出口形成一個穩(wěn)定的回流區(qū)。 （ 1） .WR 燃燒器 美國燃燒工程公司設(shè)計的 WR 燃燒器，其全名是直流式寬調(diào)節(jié)比擺動燃燒器，主要是為提高低揮發(fā)份煤的著火穩(wěn)定和在低負荷運行時著火、燃燒的穩(wěn)定性而設(shè)計的。 1. 2 新型燃燒器的發(fā)展 煤粉爐運行的