能环论文 670t-h煤粉炉制粉及燃烧系统

1、1 引 言电厂制粉系统和燃烧系统设计是火电厂系统初步设计的一个重要内容。制粉系统主要由磨煤机、风机、排粉机、煤仓、粉仓、送风机、送粉机等组成,就是将煤磨制成一定粒度的煤粉并输送至锅炉进行燃烧的所有设备组成的系统。煤粉炉的燃烧设备包括炉膛（燃烧室），燃烧器和点燃装置1。制粉系统制粉系统的好坏可直接影响锅炉的运行，对锅炉的经济影响较大。同时也影响了投资者的利益。制粉系统是电厂锅炉燃烧系统的一个子系统, 是煤粉锅炉的重要组成部分，同的电厂因燃用的煤不同，因此选用的磨煤机型号也就不同。锅炉燃烧调整的主要任务是根据不同的负荷和煤种，进行合理的配风、配煤，以保证锅炉燃烧的安全性和经济性。近几年来，电力工业

2、对煤粉燃烧提出了越来越高的要求，概括起来主要有：燃烧的高效率、燃烧的稳定性、低污染以及良好的煤种适应性和快速负荷变化适应性。目前新型燃烧器已在我国火电厂中得到不同规模的应用，有的新型燃烧器已达到正常运行水平，并在稳定燃烧，适应煤质变化和负荷变动、节约点火和助燃用油、降低NOx的排放等方面取得了不同程度的效果，对火电厂的节能和安全运行创造了良好的条件，产生了较大的经济和社会效益。当前,煤粉燃烧技术面临燃料品质、燃烧经济性和环境保护等3 个方面的新挑战，应从煤份气流在炉内稳燃过程入手力求设计更好的稳燃能力强的燃烧器，以获得更好的利益。本设计为根据假想烟煤和670t/h锅炉的一些具体参数进行磨煤机的

3、优化选型，以及燃烧器的选型。通过论证、分析和选型计算确定锅炉所配合的磨煤机型号的制粉系统形式钢球磨煤机中间储仓式制粉系统；通过煤粉水分和热平衡确定干燥剂温度和热空气温度比较进一步确定干燥剂的组成成分；并校核热力计算结果是否满足锅炉燃烧对一次风的要求，干燥剂中容积份额能满足防爆要求，确定干燥剂中的含湿量和露点是否满足防止结露的要求；通过确定制粉系统设备、管道及其元件的阻力系数来确定系统阻力，校核所选风机的压头能否满足要求；最后经校核，确定制粉系统附属设备和部件（原煤仓、给煤机、粗/细粉分离器、各种风机等等）。最后通过制粉系统的确定从而选择相应的燃烧器型号。在现代煤粉锅炉中，锅炉制粉设备系统已经成

4、为与锅炉燃烧设备共同组成的不可分割的燃烧系统整体的重要部分.其炉型和制粉系统的选择与煤质的特性是息息相关的，所选制粉系统的好坏，直接影响到锅炉的安全稳定运行，对整个锅炉系统（电站）的经济性影响较大.由于制粉系统设备上的问题或选型不当和系统参数设计不合理而影响锅炉正常运行或新机组不能顺利投产的事例不胜枚举。在这次设计中我们参考了一些具体的文献资料，行业标准、规程和技术计算。在设计中培养了自我的独立思考和独立解决问题的能力为以后的工作实践提供宝贵知识铺垫，收获很大。2 设计的任务、思想及原始资料2.1 设计的任务电厂锅炉制粉系统设计是火电厂系统初步设计的一个重要内容，目的是根据燃用煤种不同，设计出

5、不同形式的制粉系统，使学生得到火电厂系统设计的初步锻炼。对于给定锅炉配备什么形式的制粉系统，和选择什么型号的磨煤机，是根据锅炉的设计煤种而定的。本设计就是根据设计煤种，通过论证和选型计算确定磨煤机型号和制粉系统形式；通过煤粉水分确定干燥剂温度和热空气温度比较进一步确定干燥剂的组成成分；根据干燥剂的各种组成比例确定各个风机的容量；管道设计可借鉴典型设计，根据管道阻力计算确定各个风机的压头；其他设备的选型计算就可确定响应的设备（粗/细粉分离器、给煤机、煤粉仓等等）。所有的设备确定后，绘制一张燃烧系统图（A0图纸），一张制粉系统图，和一张燃烧器布置图。2.2 设计思想制粉系统必须按照电厂锅炉实际燃用

6、的煤种进行设计。应当预先取得有代表性煤样进行必要的分析化验以得到设计所必须的资料和数据。对于已在电厂广为应用是熟知煤种可进行必要的分析核定煤样的煤种归属。制粉系统的范围包括原煤仓至锅炉燃烧器之前的所有设备，部件，管道及起元件以及仪表，调节和控制装置。燃烧器通过制粉系统的确定来确定。3. 原始资料3.1 设计煤种成分分析烟煤的成分为： %， ，%， % ，%， %， ，%4 燃烧产物和锅炉热平衡计算4.1 燃烧产物计算理论空气量及理论烟气量2燃料完全燃烧时所需要的空气量可以根据完全燃烧化学反应方程式来计算. 理论烟气量是在燃料完全燃烧时,有二氧化碳, 二氧化硫,水蒸气,氮气,这四种气体组成的.在

7、锅炉运行时,由于锅炉的燃烧设备不尽完善和燃烧技术等的限制,因此实际所需的空气量要大于理论空气量.表1理论空气量及理论烟气量计算名称符号单位计算公式结果理论空气量0.0889(CararararRO2容积0.01866(Carar)N2理论容积VK+H2O理论容积ar124WarVK2烟道中各处过量空气系数及各受热面的漏风系数2 过量空气系数是表示空气相对于完全燃烧状态下的所需空气的量的多少,一般情况下空气都是过量的,原因是由于锅炉设备的不严密,空气在锅炉的各个地方都有漏风,对于不同的锅炉他们的量是不同的.表2烟道中各处过量空气系数及各受热面的漏风系数序号锅炉受热面过量空气系数漏风系数入口出口1

8、炉膛2蒸汽过热器3锅炉管束4省煤器5空气预热器.1333烟气特性表2烟气特性表是对锅炉的各部件,其中包括炉膛,蒸汽过热器,锅炉管束,省煤器,空气预热器等的计算.其中还的计算实际水蒸气的体积,烟气总体积, RO2容积份额等的计算.表3受热面烟道中烟气特性表名称符号单位12345平均过量空气系数pj实际水蒸气容积VH2O/kg.0698烟气总容积Vy/kgRO2容积份额rrRO2H2O容积份额rrH2O0.081三原子气体容积份额rrq4烟气焓温表2 烟气是含有多种气体成分的混合气体,烟气的焓是烟气的各组成成分的焓的总和.通过对烟气焓值的计算可以很清楚的知道锅炉有关的量值,对其分析有好处.烟气温度

9、VRO2=1.212 Nm3/VN2=5.402 Nm3/VH2O=1.273 Nm3/kj/kg =6.831 Iy=Iy+(-1) VKkj/kgC3+5+7IIIII1234567891011121314151001701301511322003572603042663005593924634034007729350752762654250099466479568460012258044343029698307001462948512101114997880017051094133411299001952124215261009912821000220413921723143711002

10、45815441925159512002717169721321753130029771853234419141400323920092559207615003505216627792239表4烟气焓温表4.2 锅炉热平衡及燃料消耗量2锅炉热平衡包括正平衡和反平衡，其中反平衡用的较多，因为反平衡能很清楚的反映出各个量对锅炉热效率的影响，以及哪个量是主要的影响量。通过对各个热损失的量计算和其他的量，就能计算出燃料消耗量和算燃料消耗量。表5锅炉热平衡及燃料消耗量计算表序号名称符号计算公式技术之来源数值单位1燃料的低位发热量给定25812kj/kg2冷空气温度给定30C3冷空气理论焓值查焓温表kj/

11、kg4排烟温度给定148C5排烟焓值查焓温表kj/kg6固体不完全燃烧热损失文献22%7气体不完全燃烧热损失文献20%8排烟热损失文献26%9散热损失文献2%10锅炉总的热损失%11锅炉热效率%12过热蒸汽温度给定540C13过热蒸汽焓查水蒸气表kj/kg14排污水焓查水蒸气表t/h15额定蒸汽量给定670t/h16给水温度给定240C17给水焓查水蒸气表1038.6kj/kg18锅炉机组总有效利用热1621460300kj/kg19燃料消耗量Bt/h20计算燃料消耗量B(1- q4%)t/h21保热系数5. 磨煤机的选型和制粉系统形式的确定5.1 磨煤机型号的选择 钢球磨煤机钢球磨煤机的最大

12、优点是，适应煤种广，实际上可磨任何煤种。特别对于硬质煤，无烟煤及高灰份烟煤等都能适应。不怕煤中混有铁件等杂物。另一特点是能长期可靠运行，维持一定的出力和煤粉细度，并且单机出力大。由于在运行中可以添加钢球，检修周期长。其主要缺点是设备笨重庞大，占地面积大，金属消耗及初投资高，运行电耗超过其他形式的磨煤机3。根据以上特点综合考虑 选择钢球磨煤机。 磨煤机型号的选择总则4磨煤机性能参数计算的目的是根据磨煤机出力，通风量，煤粉细度等选择合适的磨煤机型号。磨煤机性能参数主要包括：出力（最大或最小），煤粉细度，通风量（最大或最小），阻力和提升压头，功率，研磨件寿命等。磨煤机出力包括研磨出力，通风出力和干燥

13、出力三种最终出力取决于三者最小值。磨煤机的基本出力是指磨煤机在特定的媒质条件小煤粉细度的出力。通常基本出力在磨煤机性能基本参数表中给出。磨煤机的设计最大出力是指磨煤机在锅炉设计媒质条件小和锅炉设计煤粉细度下的最大出力能力，该出力是通过给定的公式，图表计算或试磨实验得到的。设计最小出力是考虑磨煤机振动，许多的最小通风量下的风煤比计算给定的。 每台磨煤机应有的出力 =式中：锅炉实际耗煤量t/h。 每台锅炉配置的磨煤机台数。 在这里取1.1磨煤机出力储备系数。对钢球贮仓式系统，当全厂备用磨煤机台数达到2台及以上。且输粉机能保证可靠输粉时对于后期安装的锅炉，在1.15的前提下，应适当减少磨煤机装置的台

14、数。对于双炉膛锅炉，每一个炉膛各设一台备用磨煤机。机组容量为200MW及以下时，每台锅炉宜设置台磨煤机，不设备用。 磨煤机型号的确定（1）粗粉分离器出口煤粉细度：配离心式分离器的制粉设备煤粉的均匀性系数，n（2） 煤的可磨度： 根据 和查文献4得 工作燃料的可磨度4煤收到基最大水分：煤粉水分：在这里取=1磨煤机进口水分：磨煤机内煤的平均水分：工作燃料对可磨性的修正系数：原煤质量换算系数：煤粒度对磨煤机出力的修正系数：(8) (9)工作燃料的可磨度： (10) 临界转速比： （选取）(11) 筒内填充球系数（先选取后校核）：取(12) 通风量对出力的修正系数： 按 取 =1(13) 按磨煤条件所

15、需要的筒体容积 (14) 磨煤机型号选择：根据磨煤条件所需容积选择磨煤机。选择磨煤机型号为： 290/350 具体参数为：充填率：最大装球量：26t(15)筒体的实际容积：m3(16) 实际需要充球系数：(17) 钢球磨煤机筒体的临界转速：(18)钢球堆积密度：（选取）(19)筒内装球量：(20)磨煤机实际磨煤出力：满足要求磨煤机实际出力应不小于其应有出力。实际出力指磨煤机的磨煤出力和干燥出力中的较小者。磨煤出力是指根据所消耗的能量条件。磨煤机可能磨出的煤粉量，干燥出力是指在磨煤过程中，燃料水分从工作水分降到煤粉水分。从干燥能力可能产生的煤粉量，为了充分利用设备功率。干燥出力最好与磨煤出力相等

16、。(21) 磨煤机传动装置传动效率：(22)燃料的性质系数：(23) 筒体和护板总壁厚：(24) 磨煤机所需功率： (25)电动机效率： （选取）(26)磨煤机单位电耗：(27)最佳磨煤通风量： =3/h5.2 制粉系统形式的选择制粉系统可以分为直吹式和中间储仓式两大类。直吹式系统简单，布置紧凑省钢材投资少，运行电耗也较少，但是运行可靠性差，系统中某一环节故障将威胁锅炉运行，此外锅炉负荷变化时。燃煤量只能通过给煤机调节，调节时延滞性较大，要求有较高的运行操作水平6。中间储仓式制粉系统的主要优点有6（1）由于煤粉仓储备有煤粉,或通过螺旋输粉机利用临炉煤粉,提高了锅炉运行燃料供应的可靠性.（2）磨

17、煤机运行出力不受锅炉负荷制约,因此磨煤机可经常处于经济工况下运行.（3）通过排粉机的乏气中,只含有少量(约10%)细煤粉,故他的磨损较负压直吹式系统轻.（4）通过给粉机调节燃煤量,时滞小,改善了锅炉燃烧调节的性能.储仓式系统可靠性高，系统故障不至立即影响锅炉运行。磨煤机的工作与锅炉运行互不牵制。磨煤机可经常保持在最经济负荷下运行，这对低负荷下工作经济性较差的球磨机来说尤为重要。制粉系统的选择，主要决定于燃料的特性和磨煤机形式。同时、考虑锅炉形式，容量和负荷性质。钢球磨煤机一般采用中间储仓式系统，它适应煤种广能磨硬煤在配合热风送粉时可改善着火，燃烧条件。因此，对无烟煤的烟煤的烟煤应考虑采用钢球储

18、仓系统。贫煤也可以采用，钢球直吹式系统兼有适应煤种广，系统简单操作方便的优点，但是直吹式系统备用出力比储仓式大。而磨煤机将有较长的时间处于变工况下运行，因此其经济性与锅炉容量等级，煤种磨煤机选型有关。中间储仓式乏气送粉系统是指由细粉分离器出来的乏气(干燥剂)经排粉风机升压后,作为一次风吹送煤粉进炉膛燃烧,这种系统称为乏气送粉系统.(如下图.1) 乏气作为一次风,其温度较低(60130度),又含有水蒸汽,对煤粉气流的着火,燃烧不利.因此它不适合用于挥发分低,水分高的煤种,如无烟煤,贫煤.劣质煤等.而适用于烟煤等易于点火的煤种.它也不适合用于液态排渣炉.根据以上综合考虑本设计采用储仓式乏气送粉系统

19、。图1乏气送粉系统图41.原煤仓;2给煤机;3下行干燥管;4磨煤机;5粗粉分离器;6回粉管;7细粉分离器;8螺旋输粉机;9煤粉仓;10给粉机;11排粉机;12燃烧器;13锅炉;14送风机;6 制粉系统的热力计算6.1 制粉系统热力计算的一般原则 制粉系统热力计算的目的是4确定磨煤机所需干燥剂的量,干燥剂的初温和组成.确定制粉系统终端干燥剂总量,温度,水蒸汽含量和露点.对于按惰化气氛设计的制粉系统,还要计算终端干燥剂中氧的容积份额.并使之符合防爆规定.验算送粉管道中风粉混合物温度是否与所用煤种相适应. 计算的起点和终点4计算的起点: 燃料为原煤落入口;干燥剂为引干燥剂入磨煤机的导管断面.计算终点

20、: 在负压下运行的设备为排粉机入口处;在正压下运行的设备为粗粉分离器出口断面. 热力计算中的参数热力计算中参数的选择应首先满足使燃料达到所需的干燥程度的条件,且应同时与下列要求相符合:制粉系统的终端温度应不高于设备(磨煤机和排粉风机)轴承允许的温度和防爆要求的温度但应干燥剂中水蒸汽的露点.对于以惰性化气氛设计的制粉系统,终端干燥剂中氧的容积份额应符合防爆规程的规定.终端干燥剂的总量应与磨煤机通风量相符合,直吹式和储仓式干燥剂输粉系统干燥剂中的空气量应与锅炉推荐的一次风量相符合,或在他们允许的范围内.系统的通风量应使设备各部件中的流速在推荐值的范围内,以保证煤粉的正常输送. 制粉系统热力计算制粉

21、系统热力计算基本上是遵循系统带入的热量与带出的热量相等的的热平衡原则. 钢球磨煤机贮仓式制粉系统大多采用热风做为干燥剂,辅以温风和冷风并采用干燥剂再循环来协调磨煤机的通风量.按干燥剂量采用为磨煤机最佳通风量的原则进行热力计算,求出干燥剂的初温及干燥剂 的各成分份额.由于这种系统终端温度较低,必须进行湿度及露点计算.由于钢球磨煤机在负压下工作,要考虑漏风的影响.6.2 干燥剂的量的计算1的大小取决于干燥剂能力的要求,其总量也受到磨煤机通风量和锅炉一次风量的制约.在确定干燥剂量时,须使其量的大小能同时满足干燥,通风和锅炉燃烧的要求.采用钢球磨煤机的贮仓式制粉系统宜在最佳磨煤机通风量下运行,干燥剂量

22、也应按最佳磨煤机通风量来确定. =式中: 每公斤煤所需要的干燥剂的量 制粉系统漏风系数 最佳磨煤通风量 系统末端干燥剂的温度 磨煤机出力 每公斤原煤被干燥所蒸发的水量煤在制粉系统中蒸发掉的水分： 磨煤机出口气粉混合物温度：系统末端干燥剂的温度：制粉系统的漏风率：(空气下降干燥)管查表6.3 热平衡的计算制粉系统热平衡是认为在制粉系统起始断面输入总热量与终端断面带出和消耗之总热量相等,即,用以求出组成干燥剂的各种气体份额及干燥剂的初始温度. 制粉系统输入热量的计算4干燥剂初始温度： （待求）入口干燥剂质量比热： （待求）干燥剂带入物理量：磨煤过程中机械能转化为热能的份额：钢球磨煤机选取磨煤机单位

23、电耗：磨煤过程中机械摩擦加入的热量：制粉系统的漏风率：漏入的冷空气温度：（一般选取25）下湿空气的比热：含湿量d等于10g/kg干空气时的湿空气比热查表漏入冷空气的物理热：系统入口煤计算温度：因为所以不考虑。制粉系统输入的热量： 制粉系统输出热量的计算4磨煤机出口气粉混合物的温度： 系统末端干燥剂的温度：蒸发水分带出热量：下干燥剂比热：干燥剂是热空气按照温度查干燥剂带出热量：系统末端煤粉温度：取=煤干燥基比热：按照温度为 查表得加热煤消耗的热量：=制粉散热损失： 输出热量之和： 制粉系统热平衡式计算4输入的热量=输出的热量干燥剂初始温度按照查图(文献1)干燥剂初温计算图6.4 干燥剂组成成分的

24、计算4入口干燥剂的热量 ：空气预热器出口热风温度：进入系统的热风温度：下热风的比热查表得：系统入口再循环乏气的温度：下再循环乏气的比热查表得：干燥剂中再循环乏气的份额：干燥剂中热空气的份额： 燃烧需要的理论空气量：炉膛出口过量空气系数：（选取）制粉系统漏风率：计算燃料消耗量：磨煤机台数：一台磨煤机的出力：每公斤煤所需要的干燥剂的量：一次风率计算值：炉膛漏风系数：（选定）炉膛漏风率：二次风率：2 6.5 干燥剂的含湿量和露点温度的计算1干燥剂中再循环乏气的份额：再循环乏气的含湿量：干燥剂中热空气的份额：制粉系统末端干燥剂的含湿量：=解一元二次方：g/kg干空气制粉系统末端干燥剂露点温度：（查表）

25、 文献3干燥剂露点温度表 满足要求6.6 制粉系统末端湿干燥剂量和干燥出力计算4干燥剂中再循环乏气份额：干燥剂中热空气的份额：再循环乏气的密度：系统末端湿干燥剂量：=/kg系统末端湿干燥剂的容积：磨煤机干燥出力：满足要求7 制粉系统有关管道的计算7.1 流量的计算： 磨煤机进口热风的流量4=/h磨煤机进口热风的秒流量：热风的密度： 再循环管的流量1 = =/h 再循环管的秒流量：再循环乏气的密度： 空气干燥管流量1空气干燥管的秒流量：空气干燥管内介质的密度： 磨煤机出口至细粉分离器内4湿混合物的质量：湿混合物的容积：湿混合物的总流量：湿混合物的秒流量：湿混合物的密度： 细粉分离器至排粉风机管道

26、1湿混合物总容积：湿混合物的密度： 一次风管1一次风管总流量：一次风管的秒流量：一次风的密度： 二次风管1二次风总流量：中：二次风秒流量：二次风的密度：7.2 管径的计算流速公式：所以管道直径： 磨煤机进口热风管直径1 推荐流速 2025m/s（取23） 选取 550 核算流速： 再循环管直径1 推荐流速 2545m./s （取30） 选取 550 核算流速： 空气干燥管直径1 推荐流速：2025m/s （取23） 选取 1000 核算流速： 磨煤机出口至排粉风机直径1推荐流速：1518m/s （取16） 选取d=1020mm核算流速： 一次风管径1推荐流速 1525m/s （取20） 取d=

27、325mm核算流速：8 制粉系统的空气动力计算8.1 基本原则 制粉系统空气动力计算的目的是确定制粉系统管道及其元件,设备部件总的全压降,选择一次风机或排粉风机设计参数,并保证以合适的气流速度输送煤粉.8.2 制粉系统中管道内煤粉浓度的计算4煤粉水分在干燥管中干燥的份额：循环倍率： 干燥管中的煤粉浓度 磨煤机至粗粉分离器管道中的煤粉浓度 粗粉分离器至细粉分离器管道中煤粉的浓度 细粉分离器至排粉机管道中的煤粉浓度 细粉分离器效率 煤粉混合后一次风管中煤粉浓度8.3 制粉系统总的全压损失(阻力)的各项构成4全压降的构成(1) 管道摩擦阻力.一般是指气流或含粉气流流经直通的管道时由气体的黏性及与管道

28、壁摩擦所产生的阻力.局部阻力,指气流或含粉气流流动时因截面或方向改变引起的阻力,例如各种弯管,大小接头,节流孔板,三通等管路元件所引起的阻力.设备和部件的阻力,指气流或含粉气流流经制粉系统各种设备和部件(如磨煤机,干燥管,粗粉分离器,细粉分离器,等)时所产生的阻力.煤粉提升丫头的损失,含粉气流上升运动时所消耗在煤粉提升上所消耗的能量.煤和煤粉加速的压头损失.除上述各项损失外,在总的全压损失中尚需要计入下列各项:气体入口处负压其物理意义是将气体(干燥剂介质)入口处的负压看作系统要克服的一种阻力,加到总的阻力损失中.仅在负压制粉系统中或采用烟气干燥的系统中考虑此项.入口阻力.指抽烟管入口和入口在大

29、气侧的一次风机入口损失.8.4 系统各处的压头计算1 下降管动压头 磨煤机出口至细粉分离器 一次风管至混合器 细粉分离器至排粉风机 混合器至燃烧器 粗粉分离器 细粉分离器 燃烧器至一次风喷口8.5 制粉系统阻力的计算1 磨煤机进口负压维持 下降管阻力阻力系数：下降管阻力： 磨煤机阻力磨煤机本体阻力系数：接头阻力系数：椭圆形接头磨煤机阻力： 磨煤机至粗粉分离器阻力摩擦阻力： （已知）木屑分离器的阻力计算：管道的截面积：流通截面积：阻力系数：木屑分离器的阻力：弯头阻力： 为15弯头阻力系数查表磨煤机至粗粉分离器阻力： 粗粉分离器的阻力计算制粉系统局部阻力系数：粗粉分离器的阻力： 粗粉分离器至细粉分

30、离器管段的阻力计算 弯头阻力系数：弯头处的阻力：摩擦阻力：粗粉分离器至细粉分离器管段的阻力为： 细粉分离器的阻力计算细粉分离器的阻力系数： 细粉分离器的阻力： 细粉分离器至排粉风机管段的阻力计算 弯头阻力：其中弯头阻力系数：煤粉浓度：孔板的阻力系数：孔板的阻力：风门阻力系数：风门阻力：摩擦阻力： 煤粉提升压头损失 磨煤机至粗粉分离器的距离：磨煤机至细粉分离器的距离： 入侧的总阻力 排粉风机至混合器管段的阻力计算 .1 分配风箱的阻力计算分配风箱的阻力系数：分配风箱的阻力：.2 风们的阻力计算风门的阻力系数：风门的阻力：.3 摩擦阻力弯头阻力 其中：.4 煤粉提升压头损失 所以排粉风机至混合器管

31、段的阻力 混合器至燃烧管段的阻力计算摩擦阻力：混合器的阻力：弯头阻力：煤粉加速压头损失：燃烧器出口阻力：炉膛燃烧器的负压：其中：H为燃烧器至炉出口垂直距离H=26所以混合器至燃烧管段的阻力为：总阻力： 压力风道总阻力 系统总阻力9 制粉系统辅助设备的计算 9.1 排粉风机的选择 计算出力1 为计算出力储备系数：取 风机出力1介质平均压力： 为当地大气压=97000pa（海拔300米） 计算压头1 压头系数 风机压头1 介质密度系数： 实验条件介质密度： 工作介质实际密度： 风机轴功率1烧粉浓度：风机效率： 电动机功率风机效率：0.98 选择排粉风机的型号7 : M6-29 NQ-17电动机的型

32、号8：功率：2809.2 送风机的选择通风量1： 热一次风机台数：2台每台风机选用流量：风机压头：取4500pa选择送风机的型号7：Y3554（6KV） 功率：250KW 流量：57628 全压：9498 转速：1450r/min9.3 引风机的选择 烟气总容积1 引风机风量：流量备用系数：计算燃煤量：引风机前烟气温度：(安排在除尘器后面，所以 要比排烟温度略低，可按 排烟温度计算)风机压头1：烟道总阻力引风机铭牌上标出的温度一般取200气压为101Mpa时选择引风机的型号7：Y47311NQ29D选型数值：风量：756000 压头：4287 内效率：0.828 内功率：1213 轴功率：10

33、32 电机的型号8：Y12508/1430 功率：12509.4 给煤机的选择对给煤机的要求4：（1）.能够按锅炉负荷与磨煤机出力连续不断的给煤，运行可靠不易卡堵。（2）.调节灵活方便。（3）.密封性好。给煤机的形式按煤质（水分），原煤颗粒度，制粉系统和磨煤机类型以及制粉系统布置，锅炉负荷调节要求结合给煤机的性能特性来选用。对于采用钢球磨煤机的储仓式制粉系统，宜选用刮板式给煤机或皮带式给煤机。对于小容量的机组也可以选用震动式给煤机。给煤机的台数应与磨煤机的台数相同。震动给煤机的计算出力应不小于磨煤机计算出力的120%；其他类型给煤机的计算出力应不小于磨煤机计算出力的110%。9.5 原煤仓的选

34、择 原煤仓的选择要求4 原煤仓应该按照煤的特性和煤的水分，黏附性和压实性等进行设计，必须满足以下要求：煤仓的容量能满足在电厂上煤制度下锅炉运行的要求；在控制的煤流量下，保持连续的煤流；煤仓内不会出现搭拱和漏斗状的现象； 为了保证满足上述1和2 的要求，应采取以下措施1.煤仓的形状表面应有利于煤流排出，不易积煤。大容量锅炉的原煤仓宜采用钢结构的圆筒仓型，下接圆锥形或双曲线型出口段，其内壁应光滑耐磨。双曲线形出口段截面不应突然收缩，圆锥形出口段与水平面交角不应该小于60，否则壁面应磨光或内衬光滑贴面；两壁间的交线与水平夹角应不小于55；对于褐煤及黏性大或易燃的烟煤，相邻两壁交线与水平面交角不应小于

35、70。相临壁角的内侧，宜作成圆弧形。对于水分大的煤也可以采用双曲线形煤仓。2.原煤仓下方的金属小煤斗出口截面不应太小。其下方采用双曲线形小煤斗时，截面不应突然收缩。非圆形截面的大煤斗，其壁面倾角应大于70。金属煤斗外壁宜设震动装置或其他防堵装置。3.煤仓内壁应光滑，不应有任何凹陷和突出部位和物件。 煤仓的材料选择煤仓应由非可燃的材料制作，一般为钢结构或钢筋混凝土结构。对于水分大，易黏结的煤，在原煤的出口段可采用不锈钢板或内衬。 原煤仓的容积1按下式计算：式中：T煤仓储煤量供锅炉工作的小时数，对于直吹式制粉系统，T选812，低热值煤取下限，对于贮仓式系统，T的数值可以按原煤仓和煤粉仓总的有效贮煤

36、量应满足锅炉最大连续蒸发量时812小时耗煤量的原则来选择，高热值煤或每台炉设置两台磨煤机时取上限值，因此我取8；锅炉最大连续蒸发量时的燃煤量，=68281t/h(可按 燃煤量计算)原煤仓充填系数，取决于煤仓上部尺寸，进煤口位置和煤的自然堆积角，可取除备用磨煤机所对应的原煤仓外的原煤仓数目=4台；堆积密度t/m t/m其中： 给粉机的选择在中间储仓式制粉系统中，煤粉仓中的煤粉是通过给粉机送入一次风管，再经燃烧器吹入炉内燃烧的。因而给粉机的作用就是根据锅炉负荷的需要，把煤粉仓中的煤粉及时均匀的送入一次风管中。显然，炉内燃烧工况的稳定与否，在很大程度上就取决于给粉机的给粉量，给粉的均匀性以及给粉机适

37、应适应锅炉负荷变化的调节性能4。对给粉机的要求4：给粉机台数与燃烧器一次风接口数相同。给粉机的最大出力不小于与其连接的燃烧器最大出力的130%；给粉机出力：给粉机选型8：GF6 外形尺寸：807 总重 3549.7 粗粉分离器的选择粗粉分离器的作用是将磨煤机磨制的煤粉按粒度进行分选，把粗颗粒分离出来返回磨煤机，而把符合细度要求的煤粉送出，它的另外一个作用是可以调节煤粉细度供锅炉燃用9。不同形式的制粉系统（或磨煤机）应配置不同形式的粗粉分离器。对于钢球储仓式制粉系统普遍采用径向叶片型或轴向叶片型离心式粗粉分离器。 粗粉分离器的直径计算1： （查取） 通风量： 选取5：粗粉分离器型号ZCF 340

38、0 分离器容积：31.1 叶片数：30 重量：9547kg9.8 细粉分离器细粉分离器是贮仓试制粉系统中将制成的煤粉分离以便贮入煤粉仓的装置。对细粉分离器的基本要求是在满足制粉系统通风量的前提下有高的分离效率，低的阻力运行可靠，不易磨损，设备紧凑，金属消耗量低10。制粉系统通常采用的细粉分离器是旋风式分离器。国产细粉分离器已形成多种系列，多数为细高型。其工作原理是由粗粉分离器出来的气粉混合物,从切向进入细粉分离器外圆桶的上部,旋转着向下流动,煤粉在离心做用下被抛向筒壁落下,气流转向进入内套筒时借惯性力再次分离出煤粉.分离出的煤粉由下部进入煤粉仓,分离后的干燥剂(乏气)由出口管引出送往排粉机10

39、。细粉分离器的直径为1 选用细粉分离器5：HGX300010. 直流煤粉燃烧器3燃烧器是指将燃料和空气送入炉膛那个并正确组织燃料在炉膛内着火、燃烧和燃尽的装置。通过燃烧器送进炉膛那个的空气分为一次风、二次风和三次风。一次风是煤粉和空气的混合气流。一次风中的空气是热空气或脂粉系统的乏气，用于输送煤粉并提供煤中挥发分燃烧所需的氧气。使用热空气时称为热风送粉，采用乏气时称为乏气送粉。二次风是经空气预热器加热后温度为300400的热空气。它的作用是为煤粉的完全燃烧提供充足的氧气，并与一次风配合，组织炉内的燃烧空气动力工况。三次风是细粉分离器出来的乏气。它的特点是还含有少量的细煤粉，送入炉内可燃烧，但是

40、乏气的温度仅6080，对炉内燃烧有一定影响。只有采用热风送粉的仓储式制粉系统才有乏气作三次风。对燃烧器布置要求：（1）燃烧器出口燃料分布均匀，一、二次风的配风合理，混合适时。（2）能组织良好的炉内空气动力工况。（3）运行可靠，转动灵活，负荷调节幅度大，对燃料有较好的适应能力，流动阻力小，便于调节和自动控制，便于制造、安装和检修。（4）能与制粉系统及炉膛的特性匹配。（5）减少的生成量。燃烧器根据一、二次风射流是否旋转，可以分为旋流燃烧器和直流燃烧器。直流燃烧器的出口是由一组圆形、矩形或多边形的喷口所构成。煤粉气流和燃烧所需的空气分别由不同喷口以直流射流形式喷进炉膛。根据流过的介质不同，喷口可分为

41、一次风口、二次风口和三次风口。它的工作原理如下：和旋流燃烧器不同，直流燃烧器的各股射流的旋流强度n=0,煤粉气流的根部没有内回流区，也不足以将煤粉点燃。但当燃烧器布置在炉膛四角形成切向燃烧时，就在炉内形成一个强烈旋流湍动的火球，完成燃料的燃烧和燃尽过程。燃料的着火是各角火炬相互点燃的结果。 直流燃烧器中一、二次风口的布置情况，直流煤粉燃烧器可分为均等配风和分级配风两大类。均等配风的特点是一、二次风口布置，即在两个一次风口之间均等布置一个或两个二次风口。在这种配风方式中，一、二次风口间距相对较小，一、二次风混合早，很适合燃用挥发分较高的烟煤和褐煤，所以叫做烟煤褐煤型直流燃烧器，又称均等配风燃烧器

42、。这种配风方式在国外应用较多。因为本设计的烟煤挥发分为40.32%，所以可以选取此类型的燃烧器。在直流燃烧器的一次风喷口中，往往布置有周界风、夹心风等辅助风喷口。它们的共同点是：都是二次风的一部分，风速较高，能增强一次风的刚性，并能加强一次风射流的湍动补充氧气，促进煤粉的着火燃烧。但若风量、风速不当，则将事与愿违。根据辅助风布置的不同，它们还有不同的功能。周界风。布置在一次风喷口的周围。它能冷却一次风喷嘴，防止其烧坏或变形;防止煤粉分离；加速一、二次风的混合过程；还可以作为变煤种变负荷时的调节手段。在摆动式直流燃烧器中，基本上都布置了周界风。边缘风。布置在一次风喷口的两侧。利用它可调整一次风射

43、流的速度，改变一、二次风的混合特性，以适应煤种变化，还有助于在水冷壁管附近形成氧化性气氛。侧边风。它布置在一次风喷口的背火侧，能防止或减轻炉膛结渣。夹心风。布置在一次风喷口中间，两侧被一侧风夹持。夹心风不影响煤粉气流的外缘着火，但加强了射流核心的扰动，加快已着火的射流边缘火焰向中心扩张的速度，同时也加强了氧气和燃料的混合。中心十字风。在一次风喷口中，用若干个小管布置成十字形，将一次风喷口分隔成四个小喷口，辅助风则经过这些小管送入炉内。这能增加大喷口的强度，又对一次风起导向作用，防止风粉分布不均匀。综上优点，本设计选用的是直流燃烧器（均等配风）。煤粉燃烧器是燃煤锅炉燃烧设备的主要部件。其作用是9

44、：(1) 向炉内输送燃料和空气；(2) 组织燃料和空气及时、充分的混合；(3) 保证燃料进入炉膛后尽快、稳定的着火，迅速、完全的燃尽。在煤粉燃烧时，为了减少着火所需的热量，迅速加热煤粉，使煤粉尽快达到着火温度，以实现尽快着火。故将煤粉燃烧所需的空气量分为一次风和二次风。一次风的作用是将煤粉送进炉膛，并供给煤粉初始着火阶段中挥发分燃烧所需的氧量。二次风在煤粉气流着火后混入，供给煤中焦炭和残留挥发分燃尽所需的氧量，以保证煤粉完全燃烧。直流燃烧器通常由一列矩形喷口组成。煤粉气流和热空气从喷口射出后，形成直流射流。直流煤粉燃烧器的类型11直流煤粉燃烧器的一、二次风喷口的布置方式大致上有两种类型。一类适

45、用于燃烧容易着火的煤，如烟煤、挥发分较高的贫煤以及褐煤。这类燃烧器的一、二次风喷口通常交替间隔排列，相邻两个喷口的中心间距较小。因一次风携带的煤粉比较容易着火，故希望在一次风中煤粉着火后及时、迅速地和相邻二次风喷口射出的热空气混合。这样，在火焰根部不会因为缺乏空气而燃烧不完全，或导致燃烧速度降低。因而沿高度相间排列的二次风喷口的风量分配就接近均匀。 分级配风的目的是：在燃烧过程不同时期的各个阶段，按需要送入适量空气，保证煤粉既能稳定着火、又能完全燃烧。(1)一次风集中布置的特点使着火区保持比较高的煤粉浓度，以减少着火热；燃烧放热比较集中，使着火区保持高温燃烧状态，适用于难燃煤；煤粉气流刚性增强

46、，不易偏斜贴墙。同时，卷吸高温烟气的能力加强。(2) 一次风集中布置的问题着火区煤粉高度集中，可能造成着火区供氧不足，延缓燃烧进程；一次风喷嘴附近为高温区，喷嘴易变形，使喷嘴出口附近气流速度分布不均，容易出现空气、煤粉分层现象。为了消除这种现象，有时将一次风分割成多股小射流，使气流扰动增强，提高着火的稳定性。一次风喷口附近处于高温，且一次风速较低，喷口易烧坏。为了冷却一次风喷口，可在一次风喷口上加装夹心风或周界风。当然，夹心风或周界风也可增强一次风气流卷吸高温烟气的能力。103 四角布置直流燃烧器的工作原理直流喷燃器四角切圆燃烧直流燃烧器一般布置在炉膛四角上。煤粉气流在射出喷口时，虽然是直流射

47、流，但当四股气流到达炉膛中心部位时，以切圆形式汇合，形成旋转燃烧火焰，同时在炉膛内形成一个自下而上的旋涡状气流。直流燃烧器的工作过程：(1) 煤粉气流卷吸高温烟气而被加热的过程；(2) 射流两侧的补气及压力平衡过程；(3) 煤粉气流的着火过程；(4) 煤粉与二次风空气的混合过程；(5) 气流的切圆旋转过程；(6) 焦碳的燃尽过程。上述几个过程虽然有先后顺序或某几个过程同时进行，但各过程之间的相互影响是十分显著的。主气流卷吸高温烟气的过程从燃烧器喷口射出的气流仍然保持着高速流动。由于气流的紊流扩散，带动周围的热烟气一道向前流动，这种现象叫“卷吸”。由于“卷吸”，射流不断扩大，不断向四周扩张。同时

48、，主气流的速度由于衰减而不断减小。正是由于射流的这种“卷吸”作用，将高温烟气的热量源源不断地运输给进入炉内的新煤粉气流，煤粉气流才得到不断加热而升温，当煤粉气流吸收足够的热量并达到着火温度后，便首先从气流的外边缘开始着火，然后火焰迅速向气流深层传播，达到稳定着火状态。综上本设计可采用四角切圆布置的方式。10.4 一次风与二次风1，3，4在锅炉燃烧设备和煤质一定的条件下，一次风与二次风的调节就成为决定着火和燃尽过程的关键。一次风与二次风的工作参数用风量、风速和风温来表示。 一次风量一次风量主要取决于煤质条件。当锅炉燃用的煤质确定时，一次风量对煤粉气流着火速度和着火稳定性的影响是主要的。一次风量愈

49、大，煤粉气流加热至着火所需的热量就越多，即着火热愈多。这时，着火速度就愈慢，因而，距离燃烧器出口的着火位置延长，使火焰在炉内的总行程缩短，即燃料在炉内的有效燃烧时间减少，导致燃烧不完全。显然，这时炉膛出口烟温也会升高，不但可能使炉膛出口的受热面结渣，还会引起过热器或再热器超温等一系列问题，严重影响锅炉安全经济运行。对于不同的燃料，由于它们的着火特性的差别较大，所需的一次风量也就不同。应在保证煤粉管道不沉积煤粉的前提下，尽可能减小一次风量。对一次风量的要求: 满足煤粉中挥发分着火燃烧所需的氧量，满足输送煤粉的需要。如果同时满足这两个条件有矛盾，则应首先考虑输送煤粉的需要。例如，对于贫煤和无烟煤，

50、因挥发分含量很低，如按挥发分含量来决定一次风量，则不能满足输送煤粉的要求，为了保证输送煤粉，必须增大一次风量。但因此却增加了着火的困难，这又要求加强快速与稳定着火的措施，即提高一次风温度，或采用其它稳燃措施。一次风量通常用一次风量占总风量的比值表示，称为一次风率。一次风率的推荐值列于表6-1。表6 一次风率的推荐值煤种无烟煤贫煤烟煤烟煤褐煤daf20%30%30%乏气送粉2025253025352045热风送粉15202025202525404045 一次风速在燃烧器结构和燃用煤种一定时，确定了一次风量就等于确定了一次风速。一次风速不但决定着火燃烧的稳定性，而且还影响着一次风气流的刚度。一次风

51、速过高，会推迟着火，引起燃烧不稳定，甚至灭火。任何一种燃料着火后，当氧浓度和温度一定时，具有一定的火焰传播速度。当一次风速过高，大于火焰传播速度时，就会吹灭火焰或者引起“脱火”。即便能着火，也可能产生其它问题。因为较粗的煤粉惯性大，容易穿过剧烈燃烧区而落下，形成不完全燃烧。有时甚至使煤粉气流直冲对面的炉墙，引起结渣。一次风速过低，对稳定燃烧和防止结渣也是不利的。原因在于：(1) 煤粉气流刚性减弱，易弯曲变形，偏斜贴墙，切圆组织不好，扰动不强烈，燃烧缓慢；(2) 煤粉气流的卷吸能力减弱，加热速度缓慢，着火延迟；(3) 气流速度小于火焰传播速度时，可能发生“回火”现象，或因着火位置距离喷口太近，将

52、喷口烧坏；(4) 易发生空气、煤粉分层，甚至引起煤粉沉积、堵管现象；(5) 引起一次风管内煤粉浓度分布不均，从而导致一次风射出喷口时，在喷口附近出现煤粉浓度分布不均的现象，这对燃烧也是十分不利的。表7 四角布置燃烧器配风风速的推荐值列于煤种无烟煤贫煤烟煤褐煤一次风速m/s2025203025352540二次风速m/s4055455540604060三次风速m/s5060556035453545 一次风温一次风温对煤粉气流的着火、燃烧速度影响较大。提高一次风温，可降低着火热，使着火位置提前。运行实践表明，提高一次风温还能在低负荷时稳定燃烧。有的试验发现，当煤粉气流的初温从20提高到300时，着火

53、热可降低60%左右。提高一次风气流的温度对煤粉着火十分有利。因此，提高热风温度是提高煤粉着火速度和着火稳定性的必要措施之一。我国电厂在燃用无烟煤时，为了使煤粉气流的初温尽可能接近300，热空气温度提高到350420。根据煤质挥发分含量的大小，一次风温既应满足使煤粉尽快着火，稳定燃烧的要求，又应保证煤粉输送系统工作的安全性。一次风温超过煤粉输送的安全规定时，就可能发生爆炸或自燃。当然，一次风温太低对锅炉运行也不利。除了推迟着火，燃烧不稳定和燃烧效率降低之外，还会导致炉膛出口烟温升高，引起过热器超温或汽温升高。 二次风量及二次风速煤粉气流着火后，二次风的投入方式对着火稳定性和燃尽过程起着重要作用。

54、对于大容量锅炉尤其要注意二次风穿透火焰的能力。当燃用的煤质一定时，一次风量就被确定了，这时二次风量随之确定。对于已经运行的锅炉，由于燃烧器喷口结构未变，故二次风速只随二次风量变化。二次风是在煤粉气流着火后混入的。由于高温火焰的粘度很大，二次风必须以很高的速度才能穿透火焰，以增强空气与焦碳粒子表面的接触和混合，故通常二次风速比一次风速提高一倍以上。配风方式不仅影响燃烧稳定性和燃烧效率，还关系到结渣、火焰中心高度的变化、炉膛出口烟温的控制。从而，进一步影响过热汽温与再热汽温。5二次风温从燃烧角度看，二次风温愈高，愈能强化燃烧，并能在低负荷运行时增强着火的稳定性。但是二次风温的提高受到空气预热器传热

55、面积的限制，传热面积愈大，金属耗量就愈多，不但增加投资，而且将使预热器结构庞大，不便布置。表8 热风温度的推荐数值燃料无烟煤贫煤褐煤(热风)褐煤(烟气)烟煤热风温度380430330380350380300350280350 火焰长度及火焰高度为了保证燃料完全燃烧，燃料在炉内的停留时间必须大于其完全燃尽所需时间，因此要对火烧长度及火焰高度的最小值有所限制。火焰高度是指最上排燃烧器喷口中心线到炉膛出口烟窗中心或前屏过热器下边缘的垂直距离。通常要求（炉宽+炉深）/2，17m11m（查表），正确。一般四角切圆燃烧的大于前墙或对冲燃烧的. 最小火焰长度=18m（查表文献3）。 下排燃烧器至炉底的距离

56、对最下排燃烧器的布置也有要求，既要保证炉膛下部有良好的火焰充满度，又要避免火焰冲刷冷灰斗壁面引起结渣。前苏联规定，从冷灰斗出口至下排燃烧器中心线的交点的最小距离不应小于10m。 喷口的结构参数1.喷口形状 直流燃烧器的喷口有圆形、矩形、多边形等形状。多边形主要用于最下排的二次风喷口和最上排的二次风或三次风喷口，目的是为了适应水冷壁弯管的形状。在射流出口截面积及出口速度均相同的情况下，矩形喷口射流的速度比圆形喷口射流衰减快，射程短。而矩形喷口中，长宽比越大，衰减越快。这是由于矩形喷口周界比圆形喷口长，长宽比大的喷口周界也打，使射流与周围介质的卷吸混合加强，所以速度衰减快，着火药比圆形射流容易。因

57、此，一次风喷口选矩形，二次风喷口选矩形，三次风喷口多采用圆形。单个喷口的截面积确定之后，圆形喷口的直径即确定。沿射流轴线从喷口到与假象切圆相切点距离其中 a,b-炉膛的宽度和深度，m。a=11m b=11m所以若燃烧器是非四角布置，则要用燃烧期间的实际距离取代a和b。用燃烧器的总高度及与宽度的比值，由图查到特性 比值，则单个喷口的宽度=0.825m。随后确定喷口高度及燃烧器高度，校核，直到与假定值相符为止。这是个逐步渐进的方法。前苏联认为，要想使炉内的烟气充满程度适当，则燃烧器宽度与炉膛深度b之比应符合下列要求： 对于容量较大的锅炉，应取叫小值。为了保证射流自由扩展，不至于过早混合而影响煤粉的

58、燃烧，喷口之间应保持一定的间距，它是上面喷口下缘于相邻的下喷口上缘之间的净距离。一、二次风喷口相对间距常见的范围是烟煤 查表得烟煤的相邻一、二次风口中心线标高差于二次风口宽度比为0.410.98，相邻风口边缘之间间距（mm）为d=530540 e=227 g=225 为了减少气流两侧因补气条件不同而产生的压差，增强气流的刚性，对大型锅炉的支流燃烧器要进行分组，每组间距留有较大的间距。我国的运行经验表明，若（各组燃烧器间的距离），就能使从迎风面进入此间隙的气流两大于被上下两股射流卷吸走的气流量，剩余的气体进入背风面，从而使背风面负压减少，避免射流严重偏离而贴墙。所以5. 喷口的倾角 三次风口下倾

59、角一般为，以延长细煤粉在炉内的停留时间，实现完全燃烧。但为了减少对主燃烧区的干扰，煤质越差，下倾角应越小。 中小型锅炉直流燃烧器的一、二次风口多为水平布置。但在分级配风的燃烧器中，为了达到分级配风的目的，燃烧劣质烟煤时，上、中二次风的下倾角可为，下二次风在左右，对南着火的无烟煤，倾角可取的小些。所有一、二次风喷口可上、下同步摆动，最上层燃尽风（OFA）喷口可根据需要向下摆或向上摆。10.6 直流燃烧器的具体选型PM燃烧器是是日本三菱重工公司首先研制出来的。与常规燃烧器相比，PM燃烧器可使NOx的生成量减少60%。据报道，PM燃烧器NOx生成量为：燃气时30mg/m3,燃煤时150 mg/m3,燃油80 mg/m3时.在65%100%的负荷变化范围内, NOx的生成量大体不变。黄台发电厂7号机组的1025t/h锅炉采用了这种PM燃烧器。本设计也采用此燃烧器既PM直流煤粉燃烧器。根据上面的分析，可以通过下列措施增强气流的刚性，减轻或避免水冷壁结渣：1 减小燃烧器的高度比或将燃烧器分组。2 假想切圆直径不宜过大。3 四角燃烧器的风、粉分配应均匀，如果某角气体流量小，射流的动量小，则该角的射流极易偏离12。4 用周界风、侧边风、中心风等辅助气流增大一次风射流的刚性。一次风射流本身的动量是维持火炬不偏