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1、一、炉膛设计的几个要求,合理布置燃烧器(疏、密) 着火、结渣 火焰充满度 停滞区、旋涡区，折焰角？ 容积、高度 完全燃烧（评价指标？） 炉膛出口烟温 不结渣 均匀、合适的辐射热负荷 可靠的水动力特性 金属消耗量 安装、检修、运行(热应力) 低污染物生成 对煤质和负荷的适应性较宽,第四节 煤粉炉炉膛,二、评价炉膛结构几个设计参数,1、炉膛结构着火稳定性参数,(1) 炉膛截面热负荷 qa (2) 燃烧器区域壁面热负荷 qr,(1)炉膛截面热负荷 qa p138,燃烧器区域截面的热功率 目的：决定 宽度、深度,qa 与着火、结渣的关系 qa大 瘦高形易着火，但燃烧器区域易结渣、膜态沸腾 qa小 矮胖
2、形不利着火，炉膛出口处易结渣,与燃料的关系 无烟煤 qa 要大 保证着火 瘦高形 灰熔点高 qa 可大 (ST1350，结渣可能性小),qa 与水动力的关系 防止膜态沸腾,当容量增加时，截面增加相对较小 与煤种的关系 范围：34.5MW/m2,(2)燃烧器区域壁面热负荷 qr p139,燃烧器区域壁面的热功率 目的：火焰在高度方向的分布NOx的生成,锅炉容量，多层布置(4，6，8)，使局部温度水平， NOx ,qr 大 集中 着火 无烟煤 qr 小 分散 不易结渣,范围：褐煤，0.931.16MW/m2 无烟煤及贫煤，1.42.1MW/m2 烟煤，1.281.40MW/m2,燃烧器区域壁面的定
3、义 如：太仓超临界直流锅炉 燃烧器区的高度Hr定义：顶层燃烧器中心线与底层燃烧器中心线垂直距离再加上3米 燃烧器区壁面面积定义：炉膛截面的周长乘以燃烧器区的高度,炉膛结构着火稳定性指数,JW=qa+qr,对于一定煤种，该值应保持定值 该值 越大，着火稳定性越好,2、炉膛结构燃尽性参数,(1) 炉膛容积热负荷 qv (2) 燃料在炉内的停留时间,(1)炉膛容积热负荷 qv p137,单位容积的热功率 目的：计算炉膛容积,qv 与着火、结渣的关系 qv大，Vl小，炉内温度水平高易着火，但，烟气流程短，出口烟温高对流受热面易结渣； 相反， qv小，不易着火；容积过大造价高,qv 与完全燃烧的关系 q
4、v太大不易完全燃烧 (q4) qv太小温度水平低 (q3),大容量锅炉qv 的选取： qv 要足够小，使烟温冷却到目标值 大容量锅炉qv 比中、小容量锅炉的小？ 水冷壁面积的增加慢于容积的增加 与燃料的关系 无烟煤 qv 小 q4 降低，用热风送粉等保证着火 烟煤 qv 可大 褐煤 qv 小一些，灰多，若qv 大，易结渣,范围：褐煤，90150kW/m2 无烟煤及贫煤，110140kW/m2 烟煤，140200kW/m2,(2)燃料在炉内的停留时间,最上层一次风离炉出口的距离,汽温 过热器的结渣、超温 飞灰含碳量,燃尽时间：1.52.8s 超细粉再燃低NOx的问题,3、炉膛壁面热负荷 qf p
5、139,整个水冷壁辐射热流密度 结渣、膜态沸腾,三、结渣问题,燃料 炉膛及燃烧器的设计 运行因素,( 形成过程 危害),炉膛结渣的运行因素,近壁区的气氛防止还原性气氛 炉膛的温度水平 火焰贴墙 燃烧推迟 煤粉细度 粗 或不均 合理吹灰 优化吹灰 混煤对灰渣特性的影响,太仓技术要求 必须采取有效的防止炉膛结焦措施； 受热面不产生高温腐蚀； 炉膛出口烟温，无论燃用设计煤种还是校核煤种时，都应保证炉膛出口以后的受热面不结渣、不积灰。当锅炉出力在B-MCR时，炉膛出口烟气温度约为1045，对于炉膛出口断面，是指折焰角垂直向上至顶棚管的假想平面； 在各种运行工况下，锅炉炉膛设计应使炉膛水冷壁管、管屏、过
6、热器和再热器的任何部位都不直接受到火焰的冲刷；,举例：,上层燃烧器于屏式过热器底端的距离(L)应保证完全燃烧和防止火焰直接冲刷受热面 每台锅炉应提供两套炉膛出口烟温测量探针装置，烟温探针应具有伸进、退出、停止及在超温时自动退回的功能，并提供显示仪表指示温度和位置，另有4-20mA二线制位置变送器输出信号送至DCS。应表明烟温探针的冷却方式及探针长度。,四、火焰充满度,因为死滞漩涡区的存在会给锅炉运行带来下述问题： (1) 炉膛容积利用不好。 (2) 造成热偏差。,延伸 折焰角附近的积灰,五、炉膛负压,煤粉炉一般是微负压：-30 至 120Pa （增压流化床锅炉 更高效） 炉内负压由送引风机共同
7、实现 平衡通风系统 （思考：从送风机炉膛烟道引风机的压力变化） 负压的自动调节过程 引风机投自动 目标值跟踪炉内负压,炉膛负压太大的危害,(1) 炉膛负压太大，说明引风机抽吸力过大。此时，炉内气流明显向上翘，火焰中心上移，炉膛出口烟温升高，引起汽温升高或过热器结渣。 (2) 气流上翘，火焰行程缩短，导致不完全燃烧。 (3) 对于四角燃烧炉，由于气流上翘，使四股气流的相互作用变差，甚至切圆形成不好，煤粉气流相互点燃的作用变弱，燃烧变得不稳定。如果煤质着火性能变差时，还可能引起灭火。 (4) 漏风增大，使烟气体积增加，烟气流速相应升高。这时排烟损失增加；受热面磨损加剧；汽温升高；炉膛温度降低，影响
8、燃烧稳定性；火焰向上运动速度增大，一部分燃料未来得及完全燃烧就被排出炉外，因而造成不完全损失增大等一系列不良影响。,(5) 炉膛负压急剧升高时，可能发生炉膛内爆事故,造成水冷壁损坏或人身事故。内爆的原因一是：引风机运行不正常，静压头过高或挡板运行不良；二是因灭火而切断燃料供应时，炉膛负压急剧升高。因此，在切断燃料的同时，应适当关小引风机挡板，以免负压剧增。此外，大型机组应设置炉内压力报警和安全保护装置。 (6) 炉膛负压波动时，也可能是炉内压力波变化造成的。此时表明燃烧处于不稳定状态。燃烧脉动时，负压也随着脉动。 (7) 炉膛负压由负压值极高突变正压，此过程发生的时间极短，只有12秒，正压值极
9、高。这种情况下，极可能发生炉膛爆炸或“放炮”。对于自动化程度比较高的锅炉，炉膛负压超限时，控制系统会自动发出报警或保护动作。但当控制系统处于手动状态时，则必须做出准确、迅速的判断和处理。,太仓炉膛承压设计 锅炉应具有先进的防止煤粉爆炸的措施和良好的防止内爆的特性。燃烧室的设计承压能力不小于5800Pa，当燃烧室突然灭火内爆，瞬时不变形承载能力不低于8700Pa。,举例：,六、炉膛内的爆炸性燃烧,炉膛爆炸的原因是数量过多的燃料和空气在炉膛内未能及时着火燃烧，而以极高的速度进行化学反应，当具有足够的着火热源时，在瞬间形成可燃性气体，气体容积急剧增加，炉内压力和温度急剧升高。,本讲结束,炉膛容积热负
10、荷 qv 炉膛截面热负荷 qa 燃烧器区域壁面热负荷 qr 炉膛壁面热负荷 qf,炉膛热力特性设计参数 热功率 or 热负荷,BRL 额定蒸发量 BMCR 最大连续蒸发量,注：,例一：江苏太仓超临界直流锅炉 上锅设计参数,炉膛容积热负荷 123.45 kWm3 炉膛截面热负荷 4800 kWm2 燃烧区域热负荷 1039 kW/m2,例二 上海石洞口二厂 超临界直流锅炉,炉膛热负荷偏高,锅炉燃烧问题对火力发电机组安全经济运行的影响 炉膛设计应满足哪些要求 几个炉膛热负荷参数的概念 几个炉膛热负荷参数与煤种、着火、结渣的关系 煤粉炉燃烧器设计的基本要求 炉膛结渣的运行因素有哪些？ 炉膛负压的大小？负压是有哪些设备维持的？ 负压太大有何危害？,知识点,
