一种确定高碱煤锅炉炉膛热负荷参数的方法与流程

技术特征：
1.一种确定高碱煤锅炉炉膛热负荷参数的方法，其特征在于，锅炉炉膛bmcr工况下的热负荷参数包括
①
炉膛容积放热强度qv，kw/m3，
②
炉膛断面放热强度q
f
，mw/m2；
③
燃烧器区壁面放热强度q
b
，mw/m2；
④
最上层煤粉燃烧器喷口中心至屏底的垂直距离h1，m，该方法包括如下步骤：第一步：由具体工程的方案设计资料或者初步设计资料获得以下参数：机组容量rl，mw；设计煤的理论燃烧温度t
a
，℃；设计煤的收到基低位发热量q
net,ar
，mj/kg；锅炉的燃煤输入热量q
r
，gj/h；标准状态下的烟气体积v
y
，nm3/kg；炉膛出口温度t
out
，℃；燃烧器层数n，/；电厂当地的大气压力p
d
，kpa；第二步：根据设计经验，初步确定炉膛的宽w、深d和燃烧器高度h2，计算烟气在炉内的平均上升速度w
y
，炉膛的宽w、深d以及燃烧器高度h2的单位均为m，平均上升速度w
y
的单位为m/s；第三步：计算在机组容量下的推荐烟气上升速度w
yt
，m/s；烟气上升速度的波动系数k，％；推荐最大烟气上升速度w
ytmax
，m/s；以及推荐最小烟气上升速度w
ytmin
，m/s；具体计算参见式(6)到式(9)如果第二步计算的w
y
满足w
ytmin
≤w
y
≤w
ytmax
，则确定第二步初步假定的炉膛宽w)、深d为锅炉的宽度和深度，否则根据设计经验，增加炉膛宽w、深d，并返回第二步计算，直至w
ytmin
≤w
y
≤w
ytmax
，然后计算锅炉炉膛截面热负荷q
f
，mw/m2；第四步：根据第二步确定的炉膛宽w、深d以及第二步初步确定的燃烧器高度h2，计算燃烧器区壁面放热强度q
b
，mw/m2，如果q
b
≤0.84mw/m2，则进入第五步，否则增加h2并返回第二步，直至q
b
≤0.84mw/m2；第五步：根据第三步确定的炉膛宽w、深d以及第四步确定的燃烧器高度h2，返回第二步计算计算烟气在炉内的平均上升速度w
y
，同时假定最上层煤粉燃烧器喷口中心至屏底的垂直距离h1，计算煤粉在炉内的停留时间t，具体计算公式参见式(12)；第六步：如果第五步计算的煤粉在炉内的停留时间t≥3.4s，则确定第五步假定的h1为锅炉确定的最上层煤粉燃烧器喷口中心至屏底的垂直距离，进入第七步，否则增加h1返回第五步直至t≥3.4s；第七步：根据最终第二步确定的炉膛宽w、深d以及第四步确定的燃烧器高度h2、第五步确定的最上层煤粉燃烧器喷口中心至屏底的垂直距离h1，以及锅炉的其它经验参数，得出炉膛的容积v，该值的计算具体参见申请号为202111327779.4的发明专利，并进行炉膛容积热负荷的计算qv，kw/m3，具体计算见式(13)；其中v是炉膛容积，m3因此第三步得出的炉膛断面放热强度q
f
，第四步得出的燃烧器区壁面放热强度q
b
、第五步得出的最上层煤粉燃烧器喷口中心至屏底的垂直距离h1以及七步确定的炉膛容积放热强度qv为锅炉最终确定的热负荷参数。2.根据权利要求1所述的一种确定高碱煤锅炉炉膛热负荷参数的方法，其特征在于，第
二步中，计算公式为：式中：q
r
—锅炉的燃煤输入热量，gj/h；v
y
—标准状态下的烟气体积，nm3/kg；w、d—炉膛断面的宽和深，m；t
p
—炉膛平均温度，℃，具体参见式(2)；t
p
＝(t1×
t2)
0.5
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式(2)中：t1—炉膛平均火焰温度，℃，具体计算见式(3)；t1＝0.925
×
(t
a
×
t
out
)
0.5
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)t
out
—炉膛出口温度，℃；t2—燃烧器区域的火焰平均温度，℃，具体计算见式(4)；t2＝1144 249
×
ln(0.86
×
q
fz
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中：q
fz
—炉膛折算热负荷，mw/m2，具体计算见式(5)；3.根据权利要求2所述的一种确定高碱煤锅炉炉膛热负荷参数的方法，其特征在于，第三步中，推荐烟气上升速度w
yt
的计算参见式如下：w
yt
＝2.1662
×
rl
0.2037
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)。4.根据权利要求3所述的一种确定高碱煤锅炉炉膛热负荷参数的方法，其特征在于，第三步中，推荐最大烟气上升速度w
ytmax
的计算参见式如下：5.根据权利要求4所述的一种确定高碱煤锅炉炉膛热负荷参数的方法，其特征在于，第三步中，推荐最小烟气上升速度w
ytmin
的计算参见式如下：6.根据权利要求5所述的一种确定高碱煤锅炉炉膛热负荷参数的方法，其特征在于，第三步中，烟气上升速度的波动系数k的计算参见式如下：k＝7.76
×
rl-0.232
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)。7.根据权利要求6所述的一种确定高碱煤锅炉炉膛热负荷参数的方法，其特征在于，第三步中，锅炉炉膛截面热负荷q
f
的计算参见式如下：8.根据权利要求7所述的一种确定高碱煤锅炉炉膛热负荷参数的方法，其特征在于，第四步中，燃烧器区壁面放热强度q
b
的计算参见式如下：

技术总结
本发明公开了一种确定高碱煤锅炉炉膛热负荷参数的方法，包括步骤：1.获得锅炉容量、燃煤发热量等基本设计参数；2.通过控制烟气上升流速得到合适的锅炉宽和深；3.通过调整燃烧器高度将燃烧器区壁面放热强度控制在较低值；4.通过控制煤粉停留时间确定最上层煤粉燃烧器喷口中心至屏底的垂直距离。5.根据前述锅炉关键尺寸以及其它经验尺寸，最终得到合适的锅炉炉膛热负荷参数。本发明方法通过协调控制烟气流速、燃烧器区高度、煤粉在炉内的停留时间保证了高碱煤在炉内的燃烧温度整体处于较低水平，进而提高了锅炉对高碱煤严重结渣和严重沾污的适应性，且本发明可适应于100MW以上的煤粉锅炉，适应范围更广。适应范围更广。


技术研发人员：刘家利 张喜来 郭洋洲 贾子秀 方顺利 王志超 周广庆 杜智华 姚伟 屠竞毅
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2022.02.28
技术公布日：2022/6/1