【正文】 .............................................................................................. 26 第四章 燃燒器的選型和計算 .................................................................................... 27 燃燒器選型和布置方式確定 ............................................................................ 27 燃燒器制粉系統(tǒng)的選擇 ................................................................................... 28 燃燒器出力和風量計算 ................................................................................... 29 燃燒器尺寸計算 ............................................................................................. 32 小結(jié) ............................................................................................................... 36 第五章 總結(jié) ................................................................................................................ 38 參考文獻 ...................................................................................................................... 40 致謝 .............................................................................................................................. 42 附表 .............................................................................................................................. 43 附圖 .............................................................................................................................. 44 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 1 前言 改 革開放 30 年來，電力行業(yè)走過了一條輝煌的改革發(fā)展之路，我國發(fā)電裝機容量連續(xù)保持每年新增 1 億千瓦的迅猛勢頭。本次畢業(yè)設(shè)計的是鍋爐容量為 2020 t/h 的直流煤粉燃燒器，通過對所給煤種進行分析，計算出煤種的發(fā)熱量和干燥無灰基揮發(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 采用直流煤粉燃燒器；對爐膛的尺寸計算得到合理的假想切圓直徑，并對一、二次風量和風速進行計算，將一 、 二次風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； 因為本設(shè)計是針對大的單元機組設(shè)計的 。 目 的 只有一個，就是保證設(shè)計的準確性和實際性，從而達到設(shè)計任務書的要求。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。 目前的燃燒器主要有旋流和直流兩種形式，兩者 主要是 由 國外兩大電站鍋爐制造廠商 GE 和 Bamp。上世紀 80 年代時，我國開始引進鍋爐技術(shù)，由于在此前我國對直流燃燒器的研究較多，因此主要引進了直流燃燒器。 一、直流煤粉燃燒器的作用 煤粉燃燒器做為燃燒設(shè)備的主要部件。 直流煤粉燃燒器通常由一列矩形或圓形噴口組成。直流射流的主要特點是沿著流動方向的速度衰減 比較慢，具有 比 較穩(wěn)定的射流核心區(qū)，且一次風和二次風的后期混合表較強 [4, 5]。這種燃燒器的一、二次風噴口通常交 替間隔排列，相鄰兩個噴口的中心間距較小。這樣，在火焰根部不會因為缺乏空氣而燃燒不完全，或?qū)е氯紵俣冉档汀? （ 2） .一次風集中布置的分級配風直流燃燒器 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 3 分級配風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、無煙煤或劣質(zhì)煙煤。由于一次風攜帶的煤粉著火比較困難，一、二次風的混合過 早，會使火焰溫度降低，引起著火不穩(wěn)定。一次風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]。為提高煤粉火炬的穩(wěn)定性首先使煤粉穩(wěn)定燃燒；針對我國新經(jīng)濟形式對電力的需求狀況和環(huán)保的要求，保證煤粉鍋爐在符合變動的情況下仍然能高效、穩(wěn)定和低污染地燃燒盡量減低對低負荷投油穩(wěn)燃的依賴，在 20 世紀 90 年代后期，我國發(fā)展了新的煤粉燃燒設(shè)備，以下簡單介紹它們的原理和性能指標。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，煤粉噴嘴的一次風道與煤粉管道的連接處有一個彎頭，因此， WR 燃燒器時煤粉濃淡分離的工作原理，就是利用煤粉氣流通過這個管道彎頭時，依靠離心離力的作用，大部分煤粉緊貼著彎頭外側(cè)進入煤粉噴嘴，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。實踐證明， WR 燃燒器能有效地燃用低揮發(fā)份的無煙煤和貧煤 [6]。并以此為核心發(fā)展成了系列濃淡煤粉燃燒技術(shù)。被分離后的濃淡煤粉氣流，濃煤粉氣南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 4 流的空氣供應量低于揮發(fā)分燃燒所需的量，對于焦炭燃燒而言更加不足，使著火后在燃燒器出口的 NOx生成量大大降低。 水平濃淡燃燒器布置在四角切圓的同一個水平面內(nèi)。淡煤粉氣流在水冷壁附近區(qū)域形成比普通燃燒器強的多的氧化性氣氛。 （ 3） .鈍體燃燒器 鈍體燃燒器就是在常規(guī)應用的四角切圓布置燃燒直流燃燒器靠近一次風噴口處安裝一個三角形的鈍體，它是華中理工大學的研究成果。其工作原理：在煤粉氣流流經(jīng)鈍體后，在鈍體后產(chǎn)生一個較大的回流區(qū)，由于回流區(qū)的高溫煙氣反向流向火炬根部，使煤粉氣流在噴口出口附近形成一個高溫區(qū)，對煤粉氣流的著火非常有利；同時，煤粉空氣混合物從一次風噴口噴出，遇到鈍體后，由于煤粉顆粒比空氣流有較大的軸向運動慣性，使大量煤粉在回流區(qū)邊緣附近集中，使這里的煤粉濃度比原一次風的煤粉濃度增加了近 倍，形成一個高煤粉濃度區(qū)域。另外，在鈍體的導流下，一次風射流的擴展角也比原來的顯著增大，射流外邊界卷吸溫煙氣的能力也有所增加。 1. 3 燃燒器設(shè)計的 思路 和需要注意的問題 隨著鍋爐容量的增大，機組大型化，對燃燒器的要求已經(jīng)不僅局限在過去小容量實驗數(shù)據(jù)總結(jié)的參數(shù)，這也是本機設(shè)計的初衷之一，在設(shè)計大容量鍋爐的燃燒器時，會面臨一些之前沒遇到的問題，設(shè)計的步驟會有些改變， 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。 2）有較好的燃料適應性和負荷調(diào)節(jié)性。 3）通過正確的組織著火、混合和燃燒過程，燃燒器應能最大限度的降低NOx的排放，以達到環(huán)境保護的要求。 具體的內(nèi)容和 需要 注意的問題簡介如下： 一、設(shè)計的主要 思路 論文首 先通過對所給煤種進行的工業(yè)分析，確定了煤種實際的發(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，計算爐膛的結(jié)構(gòu)尺寸，先假定爐膛的容積熱負荷和截面熱負荷，計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，針對燃燒煤種和鍋爐容量選擇合適的制粉系統(tǒng)；最后，計算燃燒器的出力，確定一、二次風的風量，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。 （ 2） 、鍋爐容量是 2020T/h，可以按亞臨界鍋爐也可以按超臨界鍋爐進行設(shè)計算，在計算之前首先應該明確這一前提，否則在最后計算的結(jié)構(gòu)上會有很大的差距。 因為，不同的制粉系統(tǒng)就對應于不同的配風方式 ， 這這將直接導致最后計算結(jié)果和燃燒器噴口的整體布置。 二 、 元素分析數(shù)據(jù)校核 （ 1）根據(jù)元素分析成分計算燃料收到基低位發(fā)熱量（門捷列夫經(jīng)驗公式） 門捷列夫經(jīng)驗公式 [9]如公式 (21)所示 Q’=339Car+1030Har109(OarSar)25Mar （ 21） 將數(shù)值代入 公式可得： Q’=339Car+1030Har109(OarSar)25Mar =339+1030()2513=（ kJ/kg) （ 2）計算煤種的實際發(fā)熱量和用門捷列夫經(jīng)驗公式計算出的發(fā)熱量誤差 Q’ ==(kJ/kg) 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 7 可以認為 Q’≈ (3) 計算設(shè)計煤種干燥基灰分 Ad=100/(100 Mar) Aar= （ 4） 判斷元素分析的正確性 設(shè)計煤種的 Ad=﹤ 25，實際發(fā)熱量與用門捷列夫經(jīng)驗公式計算出的發(fā)熱量的誤差小于 600kJ/kg，所以元素成分是正確的。本次設(shè)計是在鍋爐額定負荷下進行的考慮到是固態(tài)排渣爐，屏式水冷壁，爐膛的漏風系數(shù) Δα=[10]。 主 蒸汽壓力 取 ： P0= 主 蒸汽溫度取 ： T0=570℃ 查表 [11]計算可得過熱蒸汽焓值： h〃 gg = kJ/kg 再熱蒸汽進口溫度 ： T?zr=321℃ 再熱蒸汽進口壓力 ： P?zr= 再熱蒸汽進口焓 ： h?zr= kJ/kg 再熱蒸汽出口溫度 ： T?zr=569℃ 再熱蒸汽出口壓力 ： P?zr= 再熱蒸汽出口焓 ： h?zr= kJ/kg 給水溫度 ： tgs=285℃ 低溫省煤器入口的壓力即給水壓力 ： pgs= Mpa[12] 查水蒸氣熱力表 用差值法可得到給水焓 ： hgs= kJ/kg 鍋爐的有效熱量包括過熱蒸汽的吸熱、再熱蒸汽的吸熱、飽和蒸汽的吸熱和排污水 的吸熱，當鍋爐不對外供應飽和蒸汽時，而且是直流爐時，單位時間內(nèi) 鍋 爐的總有效利用熱量 Q 計算公式如 Q=1000(De(h〃 gg － hgs)+ Dzr(h?zr－ h’zr)) （ 22） 將數(shù)值代入公式 （ 22）可得： 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 8 Q=1000(De(h〃 gg － hgs)+ Dzr(h?zr－ h’zr)) =1000(2020()+1700())=109 (kJ/h) 燃料的燃燒計算 燃料的燃燒計算以單位質(zhì)量（或單位體積）的燃料為基礎(chǔ)。 ：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。 值。由工程熱力學可 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 ℃ 時的焓值 由于 VCO2VSO2，且兩者的比熱容接近。 例如： 100℃ 時的實際空氣焓 h y=h100 y +(α1) h100 k =+()= (kJ/kg) 其他溫度下的空氣和煙氣焓的計算方法同上 ，見附表 1 和附表 2。給 水溫度高時，尾部受熱面?zhèn)鳠釡夭钕陆?，排煙溫度應高點，水分較大時，空氣和煙氣熱容比減小，排煙溫度應高些，燃料的硫份較多時，金屬壁溫低于煙氣露點時。 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論文 ） 11 （ 2）鍋爐熱效率計算 η 鍋爐熱效率 η=100－ ∑q （ⅰ）化學不完全燃燒損失 q3和 機械 不完全燃燒損失 q4 本設(shè)計的對象是固態(tài)煤粉排渣爐，所用煤種的 Vdaf=4640，是褐煤 ；它的灰分含量 Aar=，所以?。?q3=0， q4=。因為本設(shè)計是在額定負荷下進行的，因此 De/D=1，所以 q5取 。 當燃煤的折算灰分小于 10%（即 Azs=4187Aar/Qar,10%）時，固態(tài)排渣煤粉爐可忽略爐渣的熱損失 [4]，即 q6=0 Azs=418710% 所以 取 q6=0 （ⅳ） 排煙損失 q2 q2=(hpy－ hlk)(100－ q4)/ Qr=(－ ) (100－ )/22415= 所以鍋爐熱效率 η=100－ ∑q=100－ (+0+++0)= （ 3）保熱系數(shù) φ φ=1 q5/(η+ q5)=(+)= （ 4）實際燃料消耗量 B 實際燃料消耗量是指單