DL∕T 831-2015 大容量煤粉燃燒鍋爐爐膛選型導(dǎo)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(shè)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(shè)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?。恍薷?00MW級配貯倉式制粉系統(tǒng)的切向燃燒鍋爐配風(fēng)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。——刪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(yīng)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(fēng)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(yīng)大于或等于457mm;如小于457mm,則該屏區(qū)應(yīng)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(yīng)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?zé)熈鞣较蚝笠频匠霈F(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?zé)煔庑谐逃龅降氖軣崦嫠椒较蚬荛g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(shè)計有較大的切角(切角三角形的小邊長b≥√W×D/10)時，式(1)應(yīng)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(shè)計計算燃煤量與設(shè)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(yīng)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(yīng)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(biāo)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(shè)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(yù)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(shè)計煤質(zhì)h?下限值m設(shè)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(yīng)當(dāng)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(fēng)出口速度%二次風(fēng)出口速度%a二次風(fēng)率中包括燃盡風(fēng)(OFA+SOFA);配風(fēng)率總和為100%,未計入爐膛漏風(fēng)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(fēng)送粉)的300MW容量只層%一次風(fēng)出口速度%二次風(fēng)出口速度%乏氣出口速度a二次風(fēng)率中包括燃盡風(fēng)(OFA);配風(fēng)率總和為100%,未計入爐膛漏風(fēng)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(fēng)送粉時為15%～22%;高灰分煤設(shè)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(yīng)當(dāng)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(shè)計應(yīng)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(fēng)量分墻式對沖燃燒鍋爐一般采用的燃燒器數(shù)量及配風(fēng)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(fēng)參數(shù)(BRL工況)(熱風(fēng)送粉)a只層6%一次風(fēng)出口速度二次風(fēng)率b%二次風(fēng)出口速度內(nèi)環(huán)風(fēng)速13～30(13～26)/外環(huán)風(fēng)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(fēng)率中包括燃盡風(fēng)(OFA);配風(fēng)率總和應(yīng)為100%,未計入爐膛漏風(fēng)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(shè)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(fēng)參數(shù)(BRL工況)貯倉式(熱風(fēng)送粉)(一次風(fēng)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(fēng)率14%～20%,設(shè)濃淡分離旋風(fēng)子出口濃淡兩d配風(fēng)率總和為100%,未計入爐膛漏風(fēng)率(一般小于5%中速磨煤機、球型中速磨煤機、風(fēng)扇磨煤機出口溫度tm2℃65(中速磨煤機)(風(fēng)扇磨煤機)f一次風(fēng)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(fēng)扇磨煤機用煙氣空氣混合干燥劑時，tm?=180℃。g一次風(fēng)初始溫度不應(yīng)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(chǔ)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(biāo)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(yīng)縮短，導(dǎo)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(biāo)準建議凡廠址海拔在500m以下(稱平原地區(qū)，相應(yīng)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(yīng)開始考慮氣壓下降的影響?？紤]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