DLT 831—2002 大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则.doc

ICS27.100F21备案号：109022002中华人民共和国电力行业标准DLT 8312002大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则Guide on selection of furnacecharacteristic parameters for large pulverizedcoal fired power boilers2002-09-16发布 2002-12-11实施中华人民共和国国家经济贸易委员会 发布目 次前 言1 范围2 规范性引用文件3 术语和定义4 煤质特性5 燃烧方式的选择6 切向燃烧炉膛选型7 墙式燃烧炉膛选型8 双拱燃烧炉膛选型9 炉膛选型设计的其他共性条款10 炉膛燃烧效果参数值的选取附录A (资料性附录) 煤粉空气混合物射流着火温度(IT)测试方法附录B (资料性附录) 煤粉燃烧结渣特性和燃尽率的测试评价方法(一维火焰试验炉法)附录C (资料性附录) 煤质分析数据的核查检验方法附录D (资料性附录)煤粉气流着火温度(IT)和一维火焰试验炉平均燃尽率(Bp)与挥发分(Vdaf)的实测关系；着火稳定性指数(Rw)与IT的相关性附录E (资料性附录) 煤的结渣特性初级判据附录F (规范性附录) 高原地区炉膛特征参数修正方法附录G (规范性附录)推荐的煤粉细度(R90)、飞灰可燃物(Cfa)及最低稳燃负荷率(BMLR)前 言 本标准是根据原电力工业部关于下达1996年电力行业标准制、修订计划项目的通知(综科教199640号文)安排制定的。本标准是推荐性标准。 迄今煤粉燃烧锅炉燃烧方式的选择、炉膛特征参数的选择，以及燃烧器设计参数的选择，还不能完全依赖计算，而在相当程度上是凭借经验，即依靠工业实践和试验，根据相似准则放大或类推，这些实践和试验结果又与燃料性质息息相关。因此，广泛掌握已运行的现场锅炉结构特征、燃料性质和运行效果的大量数据信息，通过优化和推导，得出合理的设计准则，再用以指导实践，就显得十分重要。本标准就是在总结国内电站锅炉运行经验的基础上，针对大容量(额定发电功率300MW及以上)煤粉燃烧锅炉首次制定的有关燃烧方式和炉膛轮廓选型工作的导则。 大容量锅炉炉体庞大，结构复杂，一旦设计制造安装完毕，就很难对炉膛容积和形状做实质性修改。因此，在电站主设备询价采购阶段，在锅炉设计之初，就应根据机组容量和设计煤质选定适宜的燃烧方式和相应的炉膛关键特征参数值，使新装锅炉达到较好的燃烧效果，即较高的燃烧效率、较大的负荷调节幅度和较低的NOx生成浓度值；对于燃用易结渣煤种的锅炉，则希望在结合定期吹灰等运行措施条件下，炉膛结渣倾向能降低到保证锅炉长期安全运行而不致影响其可靠性指标的程度。这就是编制本标准的中心目的。 本标准的制定希望能得到锅炉制造行业的支持和共识，因为他们对大型锅炉设计都积累了各自的经验和技术特点，有能力依据设计煤种确定炉型、炉膛及燃烧设备的设计。从用户的角度说，制定本标准不是企图越俎代庖，而只是依据运行使用经验推荐一些必要的原则性技术条件，使新扩建工程编制设备采购技术规范时有所参照，不会失之偏颇，也可促使各投标商的技术方案都能建筑在同一可比的平台上。炉膛和燃烧设备的具体设计制造细节，是承包商的职责范围，可另循规章。本标准的制定希望有助于增加锅炉设备制造与运营部门双方的共识，促进技术进步，不断提高电站锅炉的运行水平。 本标准的另外一个附带作用，就是对于已建成的机组，可据此按炉型选配适当性质的燃煤。 本标准的附录F、附录G为规范性附录；附录A、附录B、附录C、附录D、附录E为资料性附录。 本标准由电力行业电站锅炉标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：国电热工研究院。 本标准主要起草人：袁颖、许传凯、相大光、姚伟。 本标准委托国电热工研究院负责解释。 本标准是首次发布。大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则1 范围 本标准规定了火电机组配套的煤粉燃烧锅炉根据设计煤质选择燃烧方式及炉膛特征参数的主要准则和有关限值，并对炉膛及燃烧器的设计提出了若干建议。本标准适用于额定发电功率为300MW600MW级的大容量机组。发电功率小于300MW及大于600MW的火电机组煤粉燃烧锅炉可比照参考使用。 除燃烧煤粉外，还混烧其他燃料的或部分输入外来热源的炉膛，本标准只能作为参考。 本标准暂未涉及液态排渣煤粉燃烧锅炉。2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修正单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GBT 211 煤中全水分的测定方法 GBT 212 煤的工业分析方法 GBT 213 煤的发热量测定方法 GBT 214 煤中全硫的测定方法 GBT 219 煤灰熔融性的测定方法 GB 474 煤样的制备方法 GB 475 商品煤样采取方法 GBT 476 煤的元素分析方法 GBT 483 煤炭分析试验方法一般规定(neq ISO 1170) GBT 1574 煤灰成分分析方法 GBT 1920 标准大气(30公里以下部分) GBT 2900.48 电工名词术语 固定式锅炉 GBT 3715 煤质及煤分析有关术语 GB 57511986 中国煤炭分类 GBT 7560 煤中矿物质的测定方法(neq ISO 602) GBT 75621998 发电煤粉锅炉用煤技术条件 GBT 10184 电站锅炉性能试验规程 GB 132231996 火电厂大气污染物排放标准 DLT 567.2 火电厂燃料试验方法 入炉煤和入炉煤粉样品的采取方法 DLT 567.3 火电厂燃料试验方法 飞灰和炉渣样品的采集 DLT 567.4 火电厂燃料试验方法 入炉煤、入炉煤粉、飞灰和炉渣样品的制备 DLT 567.5 火电厂燃料试验方法 煤粉细度的测定 DLT 567.6 火电厂燃料试验方法 飞灰和炉渣可燃物测定方法 DLT 660 煤灰高温黏度特性试验方法 DLT 5000 火力发电厂设计技术规程 DLT 5145 火力发电厂制粉系统设计计算技术规定3 术语和定义 GBT 2900.48及GBT 3715确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1 煤粉燃烧方式 pulverized-coal firing mode 将煤炭连续给入磨煤机中研磨成粉状体，同时采用热风或风烟混合物加以干燥，随后用热空气或废干燥剂(乏气)携带煤粉，通过安装在炉壁上的多只燃烧器吹入炉膛，在悬浮状态下实现煤燃烧的工艺方法。它是目前大容量火电机组中燃煤锅炉使用最广泛的燃烧方式。3.2 煤粉燃烧锅炉 pulverized coal fired boiler 以煤炭为基本燃料并采用煤粉燃烧方式的锅炉，略称煤粉锅炉。3.3 炉膛 furnace 燃料及空气发生连续燃烧反应直至燃尽的有限空间(密闭而只有燃料及空气入口、烟气出口和排渣口与外界相通)。现代电站锅炉炉膛形状多呈高大的立方体，由蒸发受热面管子(部分可能是过热器或再热器管子)组成的气密性炉壁构成。燃料燃烧反应生成的炽热火焰和燃烧产物向炉壁及布置在炉内的管屏受热面传递热量，使炉膛出口烟温降到设计规定的温度。炉膛应有足够的空间以满足燃烧与传热的需要，同时还应具有合理的形状以适应燃烧器的布置。炉膛和燃烧器的设计须与燃料的燃烧特性及灰渣特性相匹配，特别要防止炉内产生结渣。3.4 煤粉燃烧器 pulverized-coal burner 将煤粉制备系统供来的煤粉空气混合物(一次风)和燃烧所需的二次风分别以一定的配比、温度和速度通过特定的喷口射入炉膛，在悬浮状态下实现稳定着火燃烧的装置，是组织好炉内正常的气固两相流动和燃烧反应所必不可少的关键部件。最常使用的煤粉燃烧器可粗略分为直流式和旋流式两类。直流式燃烧器多用于切向燃烧和拱式燃烧系统；旋流式燃烧器则多用于墙式燃烧系统；弱旋流燃烧器适用于拱式燃烧。 有的炉膛除燃烧器外，还装有独立的三次风(tertiary air)、分级风(staging air)喷口或燃尽风(over fire air，OFA)喷口；配贮仓式制粉系统的锅炉还装有乏气(vent)喷口(也俗称三次风)。3.5 飞灰和炉渣 fly ash and bottom ash 煤粉在炉膛内燃烧产生的固态残余物，即灰渣。其中随烟气流经炉膛上部出口烟窗从烟道排出的称为飞灰；从炉底排渣口排出的称为炉渣，或称“炉底渣”、“大渣”。3.6 固态排渣炉和液态排渣炉 dry ash(dry-bottom)furnace and slag-tap (wet-bottom)furnace 煤粉燃烧炉膛按炉渣排出方式分为两种形式：一是固态排渣炉(干式炉底)，即炉渣呈固态块状从炉底排渣口排出；二为液态排渣炉(湿式炉底)，即炉渣呈熔融状态从炉底排渣口流出。固态排渣炉膛底部形成的较大容积的楔形下倾冷灰斗，可对燃烧产生的半熔融状态渣块在坠落过程中加以冷却，同时坠落到斜坡上的灰渣也能滚动或下滑至排渣口。液态排渣炉膛的特点是下炉膛炉壁受热面敷有耐火材料卫燃带，并采用水平或微倾斜的炉底构成绝热的熔渣段，以保持高温使灰渣呈熔融状态。汇集到炉底的熔渣从渣口流入渣井，经水淬粒化成固体颗粒后排出。当今煤粉燃烧锅炉绝大多数采用固态排渣方式。3.7 切向燃烧 tangential firing 燃烧器的一、二次风采用多层直流式喷口排成一竖列布置在炉膛四角，每层射流喷口的几何中心线都与位于炉膛中央的一个或多个同心的水平假想圆相切(极限条件下，假想圆直径可以为零，称为四角对冲燃烧)；各层射流的旋转方向相同或上部一些层射流旋转方向与下部各层相反。这些气流交会时发生强烈的混合，有助于相互点火稳燃，并形成旋转上升火焰。这种燃烧方式又称“角式燃烧”(corner firing)或“四角切圆燃烧”，如图1(a)所示。切向燃烧的特点是喷口射流速度相对较高；一、二次风早期混合较迟而后期混合相对较强；炉膛充满度较好。个别锅炉(如燃用高水分褐煤配风扇磨的锅炉)也有将直流燃烧器布置成六角或八角射流相切形式的，参见图2(c)。“四角对冲”燃烧(一、二次风多股射流对冲布置)及“四墙切圆”燃烧(燃烧器布置在四面墙上)都属此类燃烧方式。图1 三种常用的煤粉燃烧方式示意(a)切向燃烧；(b)墙式燃烧;(c)拱式燃烧3.8 墙式燃烧 wall firing 在炉膛前墙或前、后墙壁上水平布置多个旋流式燃烧器，各燃烧器的一、二次风通过环形喷口旋转射入炉膛，形成的火炬转折向上。大容量锅炉常在炉膛前、后墙对冲或交错布置24层旋流燃烧器，如图1(b)所示。这种墙式燃烧又称“对冲燃烧”(opposite firing)。其特点是，依靠燃烧器旋转气流中心负压产生的高温烟气回流维持煤粉射流的着火和稳定燃烧， 并形成各自基本独立的火炬；一、二次风的早期混合相对较强；只有上下左右相邻燃烧器的火炬之间才可能具有相互支持的作用。3.9 拱式燃烧 arch firing 采用直流缝隙式、套筒式或弱旋流式燃烧器成排布置在炉膛前墙的炉拱上，煤粉火焰向下射入炉膛后，在中心转折向上形成“U”形火炬，故也称“下射式燃烧”(down-shot firing) 。当燃烧器同时布置在前、后墙的炉拱上时，则形成“W”形火炬，称“双拱燃烧”(double-arch firing)或“W火焰燃烧”(W-flame firing)，见图1(c)。双拱燃烧方式是大容量锅炉燃烧难于着火燃尽的煤种(无烟煤、贫煤)常采用的一种燃烧方式。3.10 直吹式制粉系统 direct firing system 从磨煤机(一般是中速磨、双进双出钢球磨或风扇磨)经粗粉分离器引出的携带合格细度煤粉的气粉两相流体作为一次风，直接通过数个燃烧器吹入炉膛燃烧的系统。这种系统的制粉出力取决于锅炉负荷；当某台磨煤机停运时，与其相连的燃烧器组相应停运。 配直吹式系统的锅炉燃烧器入口一次风粉混合物温度受制于磨煤机出口允许使用温度，对于较难着火的无烟煤类常嫌偏低。为解决此问题可采用“半直吹式制粉系统”，即在粗粉分离器后的一次风管路上装设细粉分离器及锁气器，从而可以利用高温热风来置换废干燥剂做入炉一次风。其作用与下条所述“贮仓式热风送粉制粉系统”相似。3.11 贮仓式制粉系统 indirect firing system 从磨煤机(一般是钢球磨)引出的携带合格细度煤粉的气粉两相流体借助细粉分离器将约85%90%的煤粉量分离出来进入煤粉贮仓，再从煤粉贮仓用多台给粉机分别将煤粉注入相应的一次风管输送给各燃烧器的系统。此种系统多用于着火性能较差的煤类，也称作中间储仓式制粉系统。 用分离出煤粉后的制粉乏气作为一次风的系统，称为“贮仓式乏气送粉制粉系统”；用热风作为一次风的系统，称为“贮仓式热风送粉制粉系统”。后者的风粉温度可明显提高，有利于着火燃烧，但全部制粉乏气须通过若干乏气喷口喷入炉膛参与燃烧(乏气内含有约占磨煤量10%15%的煤粉)。必要时，也可将全部或部分乏气经布袋过滤器分离出煤粉后直接排入大气(或烟囱)，称为开式制粉系统。 这类制粉系统可以经常在磨煤机最佳研磨出力条件下稳定运行；在煤粉贮仓粉位较高或锅炉负荷较低时，停用部分或全部磨煤机，会更有利于燃烧。3.12 炉膛轮廓尺寸 furnace configuration dimensions 炉膛边界几何形状及燃烧器布置条件的主要线性量和角度。大容量锅炉炉膛都是用膜式水冷壁及蒸汽管排围成的。炉膛轮廓尺寸皆按水冷或汽冷壁管中心线计量，如图2(分形布置的锅炉和塔式布置的锅炉)所示。图中所示主要轮廓尺寸说明如下： H炉膛高度，对形炉为从炉底排渣喉口至炉膛顶棚管中心线；对塔式炉为从炉底排渣喉口至炉膛出口水平烟窗(定义见3.13)。 W炉膛宽度，左右侧墙水冷壁管中心线间距离。 D炉膛深度，前后墙水冷壁管中心线间距离。 HL(拱式燃烧)下炉膛高度，从炉底排渣喉口至拱顶上折点。 HU(拱式燃烧)上炉膛高度，从拱顶上折点至炉膛顶棚管中心线。 DL(拱式燃烧)下炉膛深度。 DU(拱式燃烧)上炉膛深度。 h1燃尽区高度，对形炉为最上层燃烧器一次风煤粉喷口(如配套贮仓式制粉系统，而乏气喷口在最上层一次风喷口之上，则为最上层乏气喷口)中心线至折焰角尖端(如有直段，即为其上折点)的铅直距离(屏幔式受热面一般不宜低于折焰角尖端过多)，见图2(a)；对于拱式燃烧炉膛可取为拱顶上折点至折焰角尖端的铅直距离，见图2(b)；对于塔式炉则为上述一次风喷口或乏气喷口至炉内水平管束最下层管中心线的铅直距离，见图2(c)。a炉膛范围内的屏式受热面，各屏板间的水平净距离应大于457mm。图2 锅炉炉膛轮廓尺寸示意(a)形布置，切向或墙式燃烧；(b)形布置，拱式燃烧；(c)塔式布置，切向或墙式燃烧 h2最上层燃烧器煤粉喷口(或乏气喷口，见h1说明)与最下层燃烧器煤粉喷口中心线之间的铅直距离。 h3最下层燃烧器煤粉喷口中心线与冷灰斗上折点的铅直距离；拱式燃烧炉膛为拱顶上折点至冷灰斗上折点的铅直距离。 h4(形炉)从折焰角尖端(如有直段，即为其上折点)铅直向上至顶棚管中心线。 h5冷灰斗高度，即排渣喉口至冷灰斗上折点的铅直距离。 d1折焰角深度。 d2排渣喉口净深度。 b炉膛横断面上炉墙切角形成的小直角边尺寸，见图2(b)。 折焰角下倾角。 冷灰斗斜坡与水平面夹角。 注：以上轮廓尺寸中的长度单位在本标准中皆使用m。3.13 炉膛有效容积 effective furnace volume 按炉膛轮廓尺寸及下列4项原则计算出的炉膛容积(用V表示)。 a)对于形布置的锅炉，炉膛出口烟窗(断面)一般规定在炉膛后墙折焰角尖端垂直向上直至顶棚管形成的假想平面，如图2(a)及图2(b)所示。布置在上述假想平面以内(即炉膛侧)的屏式受热面的屏板净间距平均值应大于等于457mm；如小于457mm，则该屏区应从炉膛有效容积中剔除。例如布置在上述假想平面前的屏(一般称为“后屏”)平均净间距小于457mm，则此时炉膛出口烟窗相应移到该屏区之前，如图3所示。若上述假想平面后的屏式受热面屏板净间距平均大于等于457mm，则此时炉膛出口烟窗可以沿烟流方向后移到出现管子横向净间距平均小于457mm的断面，但最远不得超过炉膛后墙水冷壁管中心线向上延伸形成的断面，如图4所示。图3 炉膛出口烟窗因后屏净间距离过小而前移示例图4 炉膛出口烟窗允许后移示例 b)对于塔式布置的锅炉，炉膛出口烟窗为沿烟气行程遇到的受热面水平方向管间净距离平均小于457mm的第一排管子中心线构成的水平假想平面，如图2(c)所示。 c)炉膛底部冷灰斗区有效容积只计上半高度；冷灰斗的下半高度区域被认为是对燃烧无用的呆滞区(但有助于降低炉渣温度)，如图2(a)图2(c)所示。 d)炉膛的四角如设计带有较大的切角(切角三角形的小边长 )时，如图2(b)举例所示，则其炉膛的有效容积应按切角壁面包裹的实际体积计算。3.14 炉膛断面积 furnace cross-section area 特指炉膛空间在燃烧器区的横断面面积(用FC表示)，其计算式为：FCWD (1) 式中： FC炉膛断面积，m2； W、D见3.12，拱式燃烧炉膛的D用DL，m。 炉膛的四角如设计有较大的切角(切角三角形的小边长 ) 时，式(1)应扣除切角面积。3.15 燃烧器区炉壁面积 furnace wall area around the burner zone 燃烧器区(即假想的燃烧中心区)四周炉膛辐射吸热壁面面积FB可由下式计算：FB2(WD)(h23) (2) 式中：FB燃烧器区炉壁面积，m2；W、D、h2含义见3.12，m；3燃烧器区高度较h2的假想增加值，m。 燃烧器区炉膛的四角如设计有较大的切角(切角三角形的小边长 )时，式中的2(WD)项应按实际炉膛横断面周长计。 燃烧器区水冷壁表面如局部敷有卫燃带，式(2)计算视同未敷。 拱式燃烧炉膛不计算FB。3.16 炉膛燃尽区容积 furnace burn-out zone volume 相应于h1高度范围内的炉膛容积(以Vm表示)，可由下式计算：VmWDh1(切向及墙式燃烧) (3)或VmWDUh1(拱式燃烧) (4) 式中：Vm燃尽区炉膛计算容积，m3；W、D、DU、h1见3.12，m。炉膛折焰角占据的容积无需扣除。3.17 锅炉额定出力 boiler rating;boiler rated load，BRL锅炉在额定蒸汽参数及给水温度条件下，与汽轮发电机组额定出力(TRL)工况1)相匹配的锅炉输出热功率(MW)习惯上也常用在此工况下的主蒸汽流量(th)来表示，故又称锅炉额定蒸发量。TRL工况的主蒸汽流量与汽轮发电机组最大连续出力(TMCR)工况1)的主蒸汽流量相同。BRL工况应处于锅炉热效率最高的负荷区内，通常是锅炉热效率保证工况。1)TRL工况，本标准定义为汽轮机在额定进汽参数，背压为11.8kPa，补水率为3%，回热系统正常投运，发电机保持额定运行条件并输出额定电功率的工况。过去也有称此为“能力工况”的。TMCR工况定义为：汽轮机在额定进汽参数和给定的平均实际背压(额定背压)，补水率为零， 回热系统正常投运，发电机保持额定运行条件下，汽轮机的进汽量为TRL工况的进汽量，此时发电机端发出的功率称为最大连续出力，即TMCR功率。TMCR功率一般为TRL额定功率的1. 031.05倍。3.18 锅炉最大连续出力 boiler maximum continuous rating，BMCR锅炉为与汽轮机组设计流量工况2)相匹配而规定的最大连续输出热功率(MW)习惯上也常用该工况下的主蒸汽流量(th)来表示。BMCR为锅炉设计保证值。锅炉的设计压力及水循环可靠性应满足该工况的要求，在该工况下炉膛应无严重或高结渣倾向，辅机参数皆应满足本工况条件的需要。BMCR工况锅炉热效率允许低于BRL工况。2)汽轮机的设计流量即为在额定进汽参数下调节阀全开(VWO)工况时的进汽量。它等于TRL工况主汽流量加上一定的通流裕量；该裕量是制造厂为考虑通流部分的制造公差及老化对汽轮机出力的影响而设置的裕量。设计流量取值一般约为TRL额定进汽量的1.05倍，而相应的发电机端输出功率约为TRL(或TMCR)工况下的1.045倍。汽轮机制造厂一般对设计流量工况性能参数不做保证。3.19 锅炉输入热功率 boiler heat input 锅炉在额定出力(BRL)或最大连续出力(BMCR)工况下设计计算的燃煤量与设计燃煤低位发热量的乘积，即：PB(1LUBC100)Qnet，ar (5) 式中：P锅炉输入热功率，MW；BBRL或BMCR工况设计煤耗量，kgs；LUBCBRL或BMCR工况未燃碳热损失，%(见3.26)；Qnet，ar设计燃煤低位发热量，MJkg。 锅炉输入热功率计算值应注明(BMCR)或(BRL)。本标准规定的参数皆取用BMCR工况值。3.20 炉膛容积放热强度 furnace volume heat release rate 炉膛容积热负荷见GBT 2900.481983中2.3.30，它是锅炉输入热功率与炉膛有效容积的比值，即： qV(PV)103 (6) 式中： qV炉膛容积放热强度，kWm3； P见3.19式(5)，MW； V按3.13说明。 本标准规定P是取BMCR工况的数值，故计算所得的qV应注明“qV(BMCR)”；在特殊情况下，如P取用BRL工况数值时，同样应注明“qV(BRL)”。 qV的物理意义是：基本反映了在炉内流动场和温度场条件下燃料及燃烧产物在炉膛内停留的时间。在给定P条件下，qV愈小，说明炉膛容积愈大，停留时间愈长，对煤粉燃尽愈有利，炉壁结渣的可能性也愈少，排出NOx浓度也可能有所降低。 双拱燃烧炉膛除计算(全)炉膛容积放热强度qV外，为规范上、下炉膛容积比，还采用“下炉膛容积放热强度”qV，L做为辅助特征参数，其计算式为：qV，L(PVL)103 (7) 式中： qV，L下炉膛容积放热强度，kWm3； P见3.19式(5)，MW； VL双拱燃烧锅炉下炉膛的有效容积，即相应3.12图2(b) 中( )高度范围内的炉膛容积，m2。 也可以用qVqV，L比值做为规范上、下炉膛容积比的一个参数，它实际上即是VLV的比值。3.21 炉膛断面放热强度 furnac cross-section heat release rate;furnace plan heat release rate 炉膛断面热负荷见GBT 2900.481983中2.3.31，它是锅炉输入热功率与炉膛燃烧器区横断面积的比值，即：qF(PFC) (8) 式中： qF炉膛断面放热强度，MWm2； P见3.19式(5)，MW； FC见3.14式(1)，m2。 因为P是取BMCR工况的数值，故应注明“qF(BMCR)”；在特殊情况下如P取用BRL工况数值时，亦应注明“qF(BRL)”。 qF的物理意义是：反映了炉膛水平断面上燃烧产物的平均流动速度。qF愈小，断面平均流速愈低；一般认为此时气粉流的湍流脉动和混合条件可能减弱，会使燃烧强度和着火稳定性受到影响，但在高温区的停留时间有所增加，也会有利于减轻水冷壁表面的结渣和高温腐蚀。3.22 燃烧器区壁面放热强度 burner zone wall heat release rate 燃烧器区壁面热负荷见GBT 2900.481983中2.3.32，它是锅炉输入热功率与燃烧器区炉壁面积的比值，即：qB(PFB) (9) 式中： qB燃烧器区壁面放热强度，MWm2； P见3.19式(5)，MW； FB见3.15式(2)，m2。 因为P是取用BMCR工况的数值，故应注明“qB(BMCR)”；在特殊情况下如P取用BRL工况数值时，亦应注明“qB(BRL)”。 qB的物理意义是：可以在一定程度上反映炉内燃烧中心区的火焰温度水平。qB愈小，该区的温度水平愈低些；相对较大的燃烧器区域空间和较低的温度水平有利于减轻该区壁面结渣倾向。3.23 燃尽区容积放热强度 furnace burn-out zone volume heat release rate 燃尽区容积热负荷是锅炉输入热功率与燃尽区炉膛容积的比值，即：qm(PVm)103 (10) 式中： qm燃尽区容积放热强度，kWm3； P见3.19式(5)，MW； Vm见3.16式(3)或(4)，m3。 因为P是采用BMCR工况的数值，故应用时要注明“qm(BMCR)”；在特殊情况下如取用BRL工况数值时，亦应注明“qm(BRL)”。 qm的物理意义是：基本反映了最上层喷口喷出的煤粉在炉内的最短可能停留时间。qm愈小，停留时间愈长，该层煤粉射流的燃尽愈可得到保证，也有利于降低屏区入口局部烟温，避免沾污结渣倾向。3.24 炉膛特征参数 furnace characteristic parameters 根据锅炉输入热功率及炉膛轮廓尺寸计算确定的一组特征参数，简称炉膛特征参数。在同容量机组条件下，它们的数值常随燃料特性、燃烧方式的不同而呈现较有逻辑规律的变化。某些炉膛特征参数值也随锅炉容量而有所改变。故对于新扩建锅炉的设计，在机组容量及燃烧方式选定的前提下，可以根据设计燃料的特性，从已知的典型特征参数组群中选用适宜值， 从而推绎确定出合理的炉膛轮廓尺寸。 不同燃烧方式的煤粉燃烧炉膛一般选用的特征参数项见表1。表 1 煤粉燃烧炉膛特征参数项炉膛特征参数定义切向燃烧、墙式燃烧双拱燃烧炉膛容积放热强度 qV(BMCR)kWm3见3.20下炉膛容积放热强度a Qv，L(BMCR)kWm3见3.20炉膛断面放热强度 qF(BMCR)MWm2见3.21燃烧器区壁面放热强度 qB(BMCR)MWm2见3.22燃尽区容积放热强度 qm(BMCR)kWm3见3.23最上层煤粉喷口到折焰角尖端的铅直距离b h1m见3.12 a 或代之以炉膛容积放热强度qV与qV，L之比，即qVqV，L。 b 可与qm任选其一，两者有如下关系：h1qFqm。 表1内5项放热强度参数也可用锅炉额定出力工况值代替；此时它们的表示符号应用(BRL)代替(BMCR)。一般q(BMCR)的数值约为q(BRL)的1.05倍。本标准取值皆用BMCR工况。3.25 锅炉最低稳燃负荷 boiler minimum stable load without auxiliary fuel support 锅炉不投辅助燃料助燃的最低稳定燃烧负荷，常用其与锅炉最大连续出力(BMCR)之比表示， 称为最低稳燃负荷率，即：BMLR(不投辅助燃料的最低稳燃负荷BMCR)100% (11) 式(11)中分子、分母皆应按锅炉输出热功率计。对凝汽式机组不要求很精确的情况下，式 (11)的分子、分母可按锅炉主蒸汽流量计。 BMLR也可定义为锅炉不投辅助燃料助燃的最低稳定燃烧负荷与锅炉额定出力(BRL)之比，即：BMLR(不投辅助燃料的最低稳燃负荷BRL)100% (12) BMLR的计算如基于BRL，其百分比之后应注明(BRL)；如基于BMCR，则应注明(BMCR)。BMLR(BRL)大致是BMLR(BMCR)的1.05倍。 每台已投运的机组都可能具有两个不同条件的最低稳燃负荷率数值，即： 试验值在设计煤种及有监控的正常工况条件下经持续4h6h稳定运行(无局部灭火及炉膛负压大幅度波动现象)试验达到的最低稳燃负荷率； 可供调度值考虑到日常入炉煤质波动、设备状态和控制水平、火焰检测系统的可靠性等条件，由业主确定的可供负荷调度用的数值。 对于新扩建机组，要求承包商设计保证的BMLR值相应于上述试验值，应在新机组建成后通过验收试验加以考核。3.26 灰渣含碳热损失 heat loss due to unburned carbon 炉膛排出的飞灰和炉渣中因残存有碳组分而导致的不完全燃烧热损失，亦称未燃碳热损失。用入炉燃料发热量的百分比表示： (13)afaaba1 (14) 式中：LUBC灰渣含碳热损失，%；33.7灰中含碳的近似发热量，MJkg；Aar入炉煤收到基灰分，%；Qnet，ar入炉煤收到基低位发热量，MJkg；Cfa、Cba飞灰和炉渣中的含碳量，%；afa、aba飞灰和炉渣的灰分分额，它们的关系见式(14)。 对于固态排渣煤粉炉，由于aba相对较小(0.10.15)，即使Cba与Cfa有所差别，式(13)亦可近似简化为： (15) 锅炉在不同负荷和工况条件下的飞灰、炉渣含碳量和灰渣含碳热损失数值会有所变化。3.27 炉膛排出氮氧化物(NOx)浓度 furnace exit NOx concentration;primary NOx concentration 锅炉炉膛排出干烟气中含有的初始NOx浓度。它有别于锅炉的NOx排放浓度(只有在炉膛后烟气流程中未设NOx脱除装置时才相等)。NOx是NO2、NO和其他微量氮氧化物的总称，都属于有害污染气体组分。煤粉燃烧最初生成的氮氧化物主要是NO(约占总体积的95%)，其余基本为NO2。在大气中NO被氧化成NO2。NOx生成量与燃烧方式及燃料含氮量有关。本标准表述的NOx浓度都是已换算到标准状态(过剩空气系数a1.4，即O26%)下的干烟气中以NO2计算的质量浓度；其单位表示为mgm3(标准状态下)(O26%)。炉膛排出的NOx浓度通常是在锅炉尾部烟道(如有NOx脱除装置，则在其前)测定NO及NO2的体积浓度，再按下式换算为规定条件的质量浓度，即： (16) 式中： 在规定条件下NOx的质量浓度，mgm3(标准状态下)(O26%)；CNO及 实测的NO及NO2体积浓度(干烟气组分)，LL，即ppm(V)； 2.05NO2的密度，即46.0022.41的商，gL； O2实测干烟气样品的含氧量，%(V)。 如只测量NO的体积浓度CNO时，可改用下式计算：即 (17) 锅炉未设NOx脱除装置时，式(16)或式(17)计算值也就是机组的NOx排放浓度；如设有NOx脱除装置，则其排放浓度须另外测量。3.28 煤粉细度 fineness of pulverized-coal 煤粉的研磨程度，亦即粉体中不同直径的颗粒所占的质量百分率。它常用不同孔径筛网上的剩余量百分率表示。经过磨煤机研磨和分离器气力分选的煤粉属于宽筛分粉体，它们的粒度分布特性一般基本符合Rosin-Rammler表达式：Rx100expbxn (18)式中： Rx筛网上的剩余量百分率(粒径x的粉体质量百分率)，%； x筛网孔径(煤粉粒径)，m； b表征煤粉总体研磨程度的系数； n表征煤粉粒度总体均匀程度的系数。 系数n取决于粗粉分离器型式，最广泛使用的离心式分离器约为1.1；旋转离心式分离器约为1.2。n愈大，煤粉粒度分布愈趋均匀，燃烧效果愈好。实际煤粉样品的n值应使用不同孔径的34个筛子进行筛分，按式(18)回归计算求得。 根据上述粒度分布特性，在已知n值的条件下，一般只给出用一种筛网的测值即可；通常多用90m孔径(按ISO 565标准，即ASTM E 11标准170目，或DIN 4188标准#70)或75m孔径(即ASTME 11标准200目，或DIN 4188标准#80)的筛上剩余量表示，即R90或R75，%。R90和R75之间换算关系可从公式(18)导出，即： (19)3.29 煤粉的着火特性 ignition characteristic of pulverizeel coal;ignitability of coal 煤粉作为一种固体燃料在规定的工艺条件下被引燃着火(迅速氧化放热并发生火焰)的难易程度。它与煤质成分、煤岩构造以及水分、矿物质含量、研磨细度等有着复杂的关系。一般来讲，它大致随煤化程度的增高而由易变难，即大致随煤中挥发分含量(干燥无灰基挥发分Vdaf或空气干燥基挥发分Vad)的降低而逐渐变难，所以Vdaf或Vad常被用来作为煤粉着火特性的粗略判别指标。对于着火性能相对较差的低挥发分煤类(Vdaf约小于25%)，单纯用挥发分进行对比往往易产生误导。近年来多用基于热失重分析方法(thermogravity analysis)得出的一些反应性能指标来判别。相对来讲，这些判据都不如直接测定煤粉空气混合物射流开始发生着火现象时的系统温度准确。3.30 煤粉气流着火温度 ignition temperature of pulverized coal-air mixture flow 在试验装置规范条件下实测的煤粉空气混合物射流开始着火的系统温度(IT)，能更直接准确地判别出各种煤采用煤粉燃烧方式时的着火特性。试验方法参见附录A。3.31 较易着火煤 easy-ignition coal 煤粉气流着火温度IT700的煤种。3.32 较难着火煤 hard-ignition coal 煤粉气流着火温度IT800的煤种。3.33 中等着火煤 middling-ignition coal 煤粉气流着火温度IT700800的煤种。3.34 煤粉的燃尽特性 Burning-out characteristic of pulverizeel coal 煤粉在炉膛内按规定燃烧条件可能达到的燃尽程度。它与煤化程度、煤的组分、岩相结构、矿物组分及研磨细度有关。在具体的炉膛内还受制于诸多空气动力学和热动力学因素，炉内停留时间和炉膛压力对其也都起一定的作用。单就煤本身性质而言，本标准除以干燥无灰基挥发分Vdaf大致反映此项特性外，对中等及较难着火煤类则有赖于“一维火焰试验炉”得出的燃尽率指标BP来加以区分，参见附录B。3.35 煤灰的结渣特性 slagging characteristic of coal ash 煤粉燃烧过程中，残留的灰粒在炉膛高温气氛条件下，可能沾附于受热面及炉壁形成结渣的程度；常简作“煤的结渣特性”。它对炉膛选型至关重要。煤的结渣特性与煤中含硫及矿物质组成、灰熔融特性 (灰熔点及灰黏度)等因素有关，也与燃烧过程的气氛因素有关。由于其机理的复杂性，常利用多种试验判据指标(例如灰熔点、灰黏度、灰成分等)来综合评价诸煤种的结渣性能强弱。这些判据的准确性有限，且往往出现矛盾。相比之下更直接的是利用实验手段在规定的可重现条件下进行煤粉气流燃烧，观测其燃烧产物对试体的沾污结渣表现，从而给出更可靠的相对评价。本标准推荐采用的即是据此建立的“一维火焰试验炉”得出的结渣判据。它根据渣型指标将煤的结渣特性区分为低、中、高和严重四级。试验方法参见附录B。3.36 炉膛结渣倾向 furnace slagging tendency 炉膛燃用特定煤种时，各区受热面产生结渣的趋势和程度；通常可按沾污层或渣层的有无、厚薄及敷盖面积大致分为低、中、高和严重4个等级。炉膛结渣倾向不单纯取决于燃煤固有的结渣特性(见3.35)，且与选用的炉膛特征参数(见3.24)、燃烧器结构布置和配风条件， 以及某些运行操作指标(如煤粉细度、过剩空气系数等)有关。有时由于设备或运行因素的不当，即使燃用中或低结渣特性的煤也会发生高或严重结渣倾向(多在燃烧器区或屏区)；反之，如设备及运行条件适宜，虽燃用高或严重结渣特性的煤种，也会取得较低的炉膛结渣倾向(尤其对大容量锅炉而言)。因此，炉膛结渣倾向是系统内多因素综合作用的现象。4 煤质特性4.1 通则 作为锅炉炉膛选型的依据，应对设计煤质及校核煤质(如有)做详细化验分析，以全面而准确地掌握其燃烧及结渣等特性。有关煤样必须妥为保留。新扩建工程项目进行设备询价采购时，宜将有关设计煤及校核煤的所有化验分析结果提供给报价及承包方。 本标准不涉及与炉膛选型无关的煤质特性项目。4.2 常规化验分析项目 对所采集的设计煤及校核煤代表性样品，首先进行表2所列项目的常规化验分析。表 2 设计煤