DL∕T 831-2015 大容量煤粉燃燒鍋爐爐膛選型導則

備案號：50040-2015國家能源局發(fā)布 Ⅱ 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14設備選型程序及爐膛選型的煤質(zhì)特性分析 85燃燒方式的選擇 6切向燃燒爐膛選型 7墻式燃燒爐膛選型 9爐膛選型設計的其他共性條款 附錄A(資料性附錄)煤灰結(jié)渣特性的初級判別 20附錄B(資料性附錄)高原地區(qū)爐膛特征參數(shù)修正方法 23Ⅱ 名詞術(shù)語固定式鍋爐”“GB/T7560煤中礦物質(zhì)的測定方法(neqISO602)”“GB/T10184 熱損失、爐膛排出氮氧化物(NOx)濃度、煤粉細度、煤粉的著火特性、煤粉氣流著火溫 鍋爐的爐膛特征參數(shù)推薦值(見表3、表4、表8、表10)。 選取；修改300MW級配貯倉式制粉系統(tǒng)的切向燃燒鍋爐配風參數(shù)(見表6、表7、表9、表12、表13),其中切向燃燒和墻式燃燒配直吹式制粉系統(tǒng)的還增加了1000MW機組的參數(shù)，——表4中增加了qm(BMCR)上限值的推薦?！獎h除了煤粉氣流著火溫度(IT)和一維火焰試驗爐平均燃盡率(B)2煤粉氣流著火溫度ignitiontemperatureofpulve3雙拱燃燒(double-archfiring)或W火焰燃燒(W-flamefiring),如圖1c)所示。爐膛輪廓尺寸furnaceconfigurationdimensions表征爐膛輪廓幾何結(jié)構(gòu)及燃燒器布置的特征尺寸，應按爐膛四周水冷壁中心線計量，如圖2所示(分Ⅱ形布置的鍋爐和塔式布置的鍋爐)。圖中所示主要輪廓尺H——爐膛高度，對Ⅱ形爐為從爐底排渣喉口至爐膛頂棚管中心線的距離，對塔式爐為從爐底排H——(雙拱燃燒)下爐膛高度，從爐底排渣喉口至拱頂上折點垂直距離。Hu——(雙拱燃燒)上爐膛高度，從拱頂上折點至爐膛頂棚管中心線垂直距離。DL——(雙拱燃燒)下爐膛深度。Du——(雙拱燃燒)上爐膛深度。對于雙拱燃燒爐膛可取為拱頂上折點至折焰角尖端的垂直距離，見圖2b);對于塔式爐則為最上層一次風噴口或乏氣噴口至爐內(nèi)水平管束最下層管中心線的垂直距離，見圖2c)。h?——燃燒器最下層煤粉噴口中心線與冷灰斗上折點的垂直距離，雙拱燃燒爐膛為拱頂上折點至h?——(Ⅱ形爐)折焰角尖端(如有直段，則為其上折點)至頂棚管中心線的垂直距離。b——爐膛橫斷面上爐墻切角形成的小直角邊尺寸，見圖2b)。α——折焰角下傾角V按爐膛輪廓尺寸及下列4項原則計算出的爐膛容積。(1)對于形布置的鍋爐，爐膛出口煙窗(斷面)一般規(guī)定在爐膛后墻折焰角尖端垂直向上直至頂棚管形成的假想平面，如圖2a)及圖2b)所示。布置在上述假想平面以內(nèi)(即爐膛側(cè))的屏式受熱面的屏板凈間距平均值應大于或等于457mm;如小于457mm,則該屏區(qū)應從爐膛有效容積中剔除。例如，布置在上述假想平面前的屏(一般稱為后屏)平均凈間距小于457mm,則此時爐膛出口煙窗相應移到該屏區(qū)之前，如圖3所示。若在上述假想平面后的屏式受熱面屏板凈間距平均大于或等于457mm,此時爐膛出口煙窗可以沿煙流方向后移到出現(xiàn)管子橫向凈間距平均小于457mm的斷面，但最遠不得超過爐膛后墻水冷壁管中心線向上延伸形成的斷面，如圖4所示。(2)對于塔式布置的鍋爐，爐膛出口煙窗為沿煙氣行程遇到的受熱面水平方向管間凈距離平均小于457mm的第一排管子中心線構(gòu)成的水平假想平面，如圖2c)所示。(3)爐膛底部冷灰斗區(qū)有效容積只計上半高度，冷灰斗的下半高度區(qū)域被認為是對燃燒無用的呆滯區(qū)(但有助于降低爐渣溫度),如圖2所示。十5DWD×W爐膛斷面面積furnacecross-sectionareaFc爐膛四角設計有較大的切角(切角三角形的小邊長b≥√W×D/10)時，式(1)應扣除切角面燃燒器區(qū)爐壁面積furnacewallareaaroundtheburnerzone燃燒器區(qū)(即假想的燃燒中心區(qū))四周爐膛輻射吸熱壁面面積。FB=2(W+D)×(h?+3)式(2)中(h?+3)表示燃燒器區(qū)高度較h?增加3m。燃燒器區(qū)爐膛四角設計有較大的切角(切角三角形的小邊長b≥√W×D/10)時，式(2)中的“2(W+D)”項應按實際爐膛橫斷面周長計。燃燒器區(qū)水冷壁表面如局部敷有衛(wèi)燃帶，式(2)計算視同未敷。雙拱燃燒爐膛不計算Fs。6爐膛燃盡區(qū)容積furnaceburn-outzonevolume相應于燃盡高度h?范圍內(nèi)的爐膛容積。Vm=W×D×h?(切向及墻式燃燒)(3)或Vm=W×Du×h?(雙拱燃燒)鍋爐設計計算燃煤量與設計燃煤收到基低位發(fā)熱P=B(1-q?/100)×QnetyarP——鍋爐輸入熱功率，MW;94——固體未完全燃燒熱損失，%;鍋爐選型應按鍋爐最大連續(xù)出力(BMCR)工況計算，特殊情況下按鍋爐額定出力(BRL)工況計算時，應注明“P(BRL)”。爐膛特征參數(shù)furnacecharacteristicparameters根據(jù)鍋爐輸入熱功率及爐膛輪廓尺寸計算確定的一組特征參數(shù)，簡稱爐膛特征參數(shù)，見表1。爐膛容積放熱強度gy(BMCR)√√√爐膛斷面放熱強度qp(BMCR)√√燃燒器區(qū)壁面放熱強度qp(BMCR)√燃盡區(qū)容積放熱強度qm(BMCR)√√燃盡高度h?bm√或代之以爐膛容積放熱強度qv與qv.L之比，即qv/qyI。6可與qm任選其一，兩者關(guān)系式為：h?=qp/qm。7表1內(nèi)5項放熱強度參數(shù)本標準取值皆用BMCR工況，特殊情況下也可用鍋爐額定出力工況值代鍋爐輸入熱功率(P)與爐膛有效容積(V)的比值。qv=(PIV)×103爐膛斷面熱負荷鍋爐輸入熱功率(P)與燃燒器區(qū)爐壁面積(Fg)的比值。雙拱燃燒爐膛不計算qB鍋爐輸入熱功率(P)與燃盡區(qū)爐膛容積(Vm)的比值。8h?=qr/qm或qm=qr/h?c)負荷調(diào)節(jié)的范圍；f)環(huán)境保護。91a)燃煤著火特性初步評價(Vd、Aa)c)設計煤粉細度確定(Vdr)2收到基低位發(fā)熱量Qnetvar3C、Ha、Nr、全硫Sab)高、低溫腐蝕傾向預測(S)4(弱還原性及氧化性氣氛)566.2.1采用切向燃燒方式的300、600MW和1000MW容量級機組鍋爐，燃用煙煤(含貧、瘦煤)設計煤質(zhì)h?下限值m設計煤質(zhì)maqm和h?兩種特征參數(shù)可以任選其一。b對于高硫煤，應當降低燃燒器區(qū)壁面熱負qy(BMCR)上限值qp(BMCR)可用值qB(BMCR)上限值qm(BMCR)上限值170左右170左右h?下限值mqm和h?兩種特征參數(shù)可以任選其一。爐膛。6.3特征參數(shù)適宜值的遴選↓煤的著火性↓煤的燃盡性↓ f只層單切圓12%一次風出口速度%二次風出口速度%a二次風率中包括燃盡風(OFA+SOFA);配風率總和為100%,未計入爐膛漏風率(一般小于5%6.5.2燃用中等著火或較難著火煤配貯倉式制粉系統(tǒng)(熱風送粉)的300MW容量只層%一次風出口速度%二次風出口速度%乏氣出口速度a二次風率中包括燃盡風(OFA);配風率總和為100%,未計入爐膛漏風率(一般b高灰分煙煤(A?=30%～40%)采用乏氣送粉時可能達上限值。c煙煤采用乏氣送粉時為0;低揮發(fā)分煤采用熱風送粉時為15%～22%;高灰分煤設計煤質(zhì)IT<700℃(一般Va>25%)IT>700℃(一般Vaa<20%)h?下限值ma褐煤鍋爐宜選用73～85(300MW)和60～70(600MW)。b褐煤鍋爐宜選用3.6～3.8(300MW)和3.8～4.1(600MW)c對于高硫煤，應當降低燃燒器區(qū)壁面熱負荷。dgm和h?兩個特征參數(shù)可以任選其一e褐煤鍋爐宜選用19～23(300MW)和21～25(600MW)。7.3.3墻式對沖燃燒方式的設計應采取措施使沿爐膛寬度布置的每層單個燃燒器間煤粉和風量分墻式對沖燃燒鍋爐一般采用的燃燒器數(shù)量及配風參數(shù)(BRL工況)宜按表9選取。表9墻式對沖燃燒鍋爐燃燒器配風參數(shù)(BRL工況)(熱風送粉)a只層6%一次風出口速度二次風率b%二次風出口速度內(nèi)環(huán)風速13～30(13～26)/外環(huán)風速26～40(26～40)%乏氣出口速度a一般用于燃煤Vda<20%,IT>700℃。b二次風率中包括燃盡風(OFA);配風率總和應為100%,未計入爐膛漏風率(一般8雙拱燃燒爐膛選型8.1.1對于雙拱燃燒方式(又稱W火焰燃燒方式)的爐膛，選型準則一般可取用以下4項主要輪廓特到10%～8%,優(yōu)化得出的爐膛特征參數(shù)(上限值或可用值)推薦范圍見表10。更大容量等級及更低揮qy(BMCR)上限值qvL(BMCR)上限值qEL(BMCR)可用值qm(BMCR)上限值h?下限值m注2:qm和h?兩種特征參數(shù)可以任選其一?！砻娣笤O一定數(shù)量的衛(wèi)燃帶。對于300MW容量級鍋爐表12300、600MW容量級雙拱鍋爐爐膛配風參數(shù)(BRL工況)貯倉式(熱風送粉)(一次風管帶煤粉濃淡分離裝置)燃燒器結(jié)構(gòu)帶消旋器帶消旋器%乏氣溫度℃內(nèi)18～26外35～4233左右內(nèi)18～26外35～41乏氣19左右爐膛出口a制粉系統(tǒng)干燥介質(zhì)以高溫爐煙為主，此數(shù)值僅為所含的空氣量。b取決于磨煤機類型選擇及出力裕量。c總一次風率14%～20%,設濃淡分離旋風子出口濃淡兩d配風率總和為100%,未計入爐膛漏風率(一般小于5%中速磨煤機、球型中速磨煤機、風扇磨煤機出口溫度tm2℃65(中速磨煤機)(風扇磨煤機)f一次風粉混合物溫度t℃同tm,2℃a含瘦煤及貧瘦煤，諸煤類定義見GB/T3715及GB5751。b此處的“煙煤”所指為除去左欄的“貧煤”之外的諸煙煤c無限制，取決于磨煤機機械部分和制粉系統(tǒng)其他元件可靠運行的條件，以及干燥劑初e對于易爆炸煤種，磨煤機出口溫度取下限值。鋼球磨煤機用煙氣空氣混合干燥劑時，t?=120℃。f風扇磨煤機用煙氣空氣混合干燥劑時，tm?=180℃。g一次風初始溫度不應低于330℃。h如燃燒器具有強化燃燒措施且鍋爐在穩(wěn)燃與燃盡效果方面有成功的實踐業(yè)績，允許降低至360i對于極易著火的煙煤，可以降低到280(資料性附錄)煤灰結(jié)渣特性的初級判別ST判據(jù)即為灰軟化溫度ST(℃)。西安熱工研究院提出的判別界限見表A.1。低中高A.2嚴重結(jié)渣三角區(qū)判據(jù)西安熱工研究院提出判據(jù)，按灰變形溫度DT及其軟化溫度ST之差(ST-DT),凡(ST-DT)<(618-0.47DT)者，即可判定屬嚴重結(jié)渣煤?；页煞志C合指數(shù)堿酸比對煤結(jié)渣特性的判別可參照如下界限，見表A.2。表A.2灰成分綜合指數(shù)堿酸比對煤結(jié)渣特性的判別界限參照低中高～嚴重ST——弱還原氣氛中的變形溫度，℃;西安熱工研究院提出的R?判據(jù)的判別界限見表A.3。低中高℃低中高表A.5T?000判據(jù)的判別界限℃低中高普華煤燃燒技術(shù)開發(fā)中心在國內(nèi)近250個煤種的灰渣特性資料統(tǒng)計的基礎上，對我國動力用煤結(jié)渣特性指數(shù)進行了研究，給出的綜合結(jié)渣判別指數(shù)Rz見式(A.3):DL/T831—2015灰成分綜合指數(shù)R?對煤結(jié)渣特性的判別可參照表A.6。中偏輕中等中偏重(資料性附錄)B.1通則高原地區(qū)(海拔超過500m)大氣壓力和密度有明顯降低。如果爐膛輪廓尺寸仍維持本標準第6章~第8章選定的適用于平原地區(qū)的數(shù)值，則顯然爐內(nèi)煤粉停留時間會相應縮短，導致燃盡度下降，且氣壓海拔增加的影響相對還較遲鈍，而對于低揮發(fā)分煤種，就敏感得多。本標準建議凡廠址海拔在500m以下(稱平原地區(qū)，相應大氣壓高于95.4kPa)者，鍋爐爐膛選型按第6章～第8章推薦選取，而海拔超過500m即應開始考慮氣壓下降的影響。考慮的原則主要是要求爐內(nèi)燃燒產(chǎn)物維持和平原地區(qū)相等的停留時間，按此原則來