燃燒器設(shè)計講義課件

四角切圓煤粉鍋爐燃燒器設(shè)計方法四角切圓煤粉鍋爐燃燒器設(shè)計方法一、前言燃燒器是鍋爐機組的重要組成部分，是合理組織燃燒、提高燃料利用率所必須的裝置。燃燒器性能設(shè)計的優(yōu)劣直接關(guān)系到電廠運行的安全性和經(jīng)濟性。因在鍋爐燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物（NOx）對人體健康有害，嚴重污染環(huán)境，故燃燒設(shè)備的設(shè)計應(yīng)同時考慮如何減少NOx的排放，滿足業(yè)主及國家環(huán)保標準的要求。一、前言二、煤的認識在我國,電站鍋爐用燃料主要是煤,但煤的種類繁多,從高水分褐煤、高灰份劣質(zhì)煙煤、煙煤到低揮發(fā)份的貧煤和極低揮發(fā)份的無煙煤都有使用。所以在進行燃燒器設(shè)計之前，首先要對鍋爐燃用煤種進行分析，同時盡可能了解燃用相同或類似煤種鍋爐的運行情況，從而對燃用煤種的特性有一個比較全面的認識。二、煤的認識1、煤的成分及其特性煤的主要成分是碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S），以及灰分（A）和水分（M）。其中碳、氫、可燃硫為可燃成分，水分和灰分為不可燃成分?；业闹饕煞轂楦鞣N礦物質(zhì)，如SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5、TiO2等。1、煤的成分及其特性1.1碳（C）碳是煤中的主要可燃元素，以各種碳氫化合物和碳氧化合物的狀態(tài)存在，含量一般占煤成分的15～90％。碳元素包括固定碳和揮發(fā)分中的碳。埋藏年代越久的煤，其碳化程度越深，含碳量也越高，而氫、氧、氮等的含量由于揮發(fā)則減少。通常，含碳量愈多，發(fā)熱量愈高。碳在完全燃燒時生成二氧化碳（CO2），每千克純碳可放出33727KJ的熱量；碳在不完全燃燒時生成一氧化碳（CO），每千克純碳僅放出9270KJ的熱量。由于純碳的著火與燃盡都較困難，因此，含碳量愈高的煤，著火與燃盡愈難。

1.1碳（C）1.2氫（H）氫也是燃料中的可燃元素，多以碳氫化合物狀態(tài)存在，水分中的氫不計入氫的含量。氫的發(fā)熱量最高，每千克氫完全燃燒可以放出120370KJ的熱量，約為純碳的3.6倍。煤中氫的含量較少，約在2～10％范圍內(nèi)，存在于揮發(fā)分氣體中。碳化程度越深，氫的含量越少。另外，含氫量高的煤在儲存時易于風化，含氫量將逐漸減少。1.2氫（H）1.3氧（O）和氮（N）氧和氮都是煤中的不可燃元素，因此氧氮元素的存在會使燃料中可燃元素相對減少，發(fā)熱量有所下降。燃料中含氧量變化很大，煤中的含氧量隨碳化程度加深而減少。煤種不同含量變化很大，含量少的只有1～2％(如無煙煤),多的可達40％左右（如泥煤）。煤中氮的含量一般很少，約為0.5～2.5％。在煤的燃燒過程中，氮的一部分會與氧化合生成NOx，排入大氣后會造成環(huán)境污染，因此在進行鍋爐及其燃燒設(shè)備設(shè)計時，應(yīng)重視NOx的排放指標。1.3氧（O）和氮（N）1.4硫（S）煤中的硫以三種形態(tài)存在，即有機硫、黃鐵礦硫和硫酸鹽硫。前兩種參與燃燒，放出少量的熱，每千克可燃硫的發(fā)熱量僅為9100KJ，第三種不參與燃燒，只轉(zhuǎn)化成灰份。我國大部分動力用煤含硫量一般在0.3～2％，有的高達3～5％。硫也是有害元素，燃燒后生成的SO2和少量SO3，排入大氣后也會造成環(huán)境污染。不僅如此，SO3還會使露點大大升高，同時SO2和SO3能溶解于水中變成H2SO3（亞硫酸）和H2SO4（硫酸）,會造成鍋爐低溫受熱面（如空氣預(yù)熱器）堵灰和金屬腐蝕（即低溫腐蝕）。另外硫的燃燒產(chǎn)物H2S（硫化氫）會對鍋爐水冷壁產(chǎn)生高溫腐蝕（生成硫化鐵和氧化鐵），存在于過熱器和再熱器結(jié)灰層中的復合硫酸鹽（Na3Fe(SO4)3和K3Fe(SO4)3）會對過熱器和再熱器產(chǎn)生高溫腐蝕。1.4硫（S）1.5灰分（A）灰分不僅降低燃料的發(fā)熱量，影響燃料的著火與穩(wěn)燃，而且容易導致鍋爐受熱面的結(jié)渣、沾污、積灰、磨損、腐蝕等一系列問題，直接影響鍋爐的安全經(jīng)濟運行。因此灰分含量的多少也是評價燃料質(zhì)量優(yōu)劣的指標之一。另外灰中還含有一些重金屬，如砷As、鎘Cd、鉻Cr、汞Hg、鉛Pb、硒Se等，如果排入大氣，會對環(huán)境產(chǎn)生污染?；曳莸暮吭诟鞣N煤中變化很大，少的只有4～5％，多的可達60～70％。1.5灰分（A）1.6水分（M）水分也是煤中的不可燃成分。煤中水分以三種不同的形態(tài)存在，即外在水分、內(nèi)在水分（吸附和凝聚在煤塊內(nèi)部毛細孔中的水分）和結(jié)晶水分（存在于煤的礦物質(zhì)中的結(jié)晶水）。外在水分易于蒸發(fā)，變化很大；內(nèi)在水分不易蒸發(fā)，在一定溫度下（105～110℃）可以風干；結(jié)晶水分需在200℃以上才能析出，通常工業(yè)分析時不予測定。煤中水分含量變化極大，少則百分之幾，如無煙煤約2％～9％；多則可達40％～60％，如高水分褐煤。1.6水分（M）煤的成分分析基準和換算

2.1煤的成分分析基準煤的成分通常用質(zhì)量百分比來表示：

C+H+O+N+S+A+M=100%煤的成分分析基準和換算（1）收到基

包括全部水分和灰分在內(nèi)的煤的各種成分之和為100％，表示進入鍋爐的爐前實際燃用的煤成分，用下標“ar”（asreceived的簡寫）表示，其表達式為：

Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%在進行煤的燃燒計算和熱力計算時均采用收到基（ar）。

（1）收到基（2）空氣干燥基表示在實驗室經(jīng)過自然干燥，去掉外在水分后煤的成份。它是將去掉外在水分后其余成份之和當作100％，用下標“ad”(airdry的簡寫)表示，其表達式為：

Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%空氣干燥基常在實驗室內(nèi)作煤的分析時采用。（2）空氣干燥基（3）干燥基表示去掉全部水分的煤的成份。它是將除去水分外的煤的各種成份之和當作100％，用下標“d”（dry的簡寫）表示，其表達式為：

Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%干燥基成份不受水分的影響，常用以表示灰份的含量。

（3）干燥基（4）干燥無灰基表示去掉全部水分和灰份的煤的成份。它是將全部水分和灰份兩種含量不穩(wěn)定的成份去掉，其余的組成成份之和當作100％，用下標“daf”（dryashfree的簡寫）表示，其表達式為：

Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%

干燥無灰基組成不受水分、灰分變化的影響，可以比較準確地表示出煤的實質(zhì)。常用它來表示揮發(fā)份的含量。煤的揮發(fā)份是煤在加熱過程中分解出來的氣態(tài)物質(zhì)，其主要組成元素為碳、氫、氧，主要組成氣體為氫氣、各類碳氫化合物、一氧化碳，以及少量的二氧化碳、水蒸汽、氮氣等惰性氣體。揮發(fā)份受熱很容易達到著火溫度而燃燒，因此揮發(fā)份的干燥無灰基含量常常用來判別煤種及其屬性。（4）干燥無灰基2.2四種基準的換算煤的各種基準之間存在著一定的關(guān)系，可以互相換算。因為煤的各種基準通常用以表示不同的組成成份，故各種基準之間的換算是經(jīng)常要進行的,其換算系數(shù)下表。已知的基質(zhì)

待求的基質(zhì)收到基ar空氣干燥基ad干燥基d干燥無灰基daf收到基ar1空氣干燥基ad1干燥基d1干燥無灰基daf1注：表中M、A為水分和灰分，其下角標表示在不同的基準下2.2四種基準的換算已知的基質(zhì)2.3煤的元素分析和工業(yè)分析煤的元素分析煤的元素分析是指煤中所含有機質(zhì)C、H、O、N、S的測定。元素中碳、氫、氧、氮的測定按GB476進行。

煤中全水分的測定方法煤中全水分的測定按GB/T211進行。(3)煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析是一種實用性的技術(shù)分析，方法比較簡便，不一定需要專門的實驗室，適用于發(fā)電廠等運行單位對煤質(zhì)的日常監(jiān)督，包括測定煤中所含水分（Mad）、灰份（Aad）、揮發(fā)份（Vdaf）和固定碳含量（FCad）的計算四項。煤的工業(yè)分析按GB/T212進行。

2.3煤的元素分析和工業(yè)分析2.4煤的發(fā)熱量(1)定義單位物量煤完全燃燒時放出的熱量稱為發(fā)熱量。煤的發(fā)熱量有高位發(fā)熱量Qgr,v和低位發(fā)熱量Qnet,v兩種。高位發(fā)熱量——1kg煤完全燃燒時放出的全部熱量，包含煙氣中水蒸汽凝結(jié)時放出的熱量。低位發(fā)熱量——1kg煤完全燃燒時放出的全部熱量中扣除水蒸汽氣化潛熱后的熱量。煤在鍋爐中燃燒后排煙溫度一般較高，煙氣中的水蒸不能凝結(jié)，所以我國鍋爐設(shè)計中采用煤的低位發(fā)熱量作為燃料帶進鍋爐的熱量的計算依據(jù)。高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量之差，按收到基計算為

Qgr,v,ar-Qnet,v,ar=2500(9Har/100+Mar/100)=25(9Har+Mar)(kJ/kg)

式中2500——水在0℃時的汽化潛熱近似值（kJ/kg）

Har/100，Mar/100――煤中收到基氫和水分的質(zhì)量百分數(shù)（％）2.4煤的發(fā)熱量(2)發(fā)熱量的測定煤的發(fā)熱量按GB/T213進行。標準規(guī)定了煤的高位發(fā)熱量的測定方法和低位發(fā)熱量的計算方法，適用于泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤和炭質(zhì)頁巖，以及焦炭的發(fā)熱量測定。(2)發(fā)熱量的測定(3)發(fā)熱量的近似計算方法發(fā)熱量除直接測定外，可根據(jù)元素分析結(jié)果進行近似計算。鍋爐設(shè)計中常用的發(fā)熱量計算公式門捷烈也夫算式如下：

Qnet,v,ar=339Car+1030Har-109(Oar-Sar)-25Mar(kJ/kg)(3)發(fā)熱量的近似計算方法3煤灰渣的成分及其特性3.1灰的成分及其對熔融性的影響

我國火電廠煤灰的成分主要以氧化物來表示，如SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O、SO3、MnO2、P2O5等?；抑兄饕煞质荢iO2和Al2O3，兩者合占煤灰的60％～70％，其余30％～40％為各種氧化鐵（FeO，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)e3O4）、CaO、MgO、TiO2、SO3、P2O5、Na2O、K2O、MnO2、P2O5等。在煤灰的各種氧化物中，SiO2、Al2O3和TiO2為酸性氧化物，而Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O為堿性氧化物。對于大多數(shù)煤灰，其SiO2含量最多，因而呈弱酸性。一般，酸性氧化物具有提高煤灰熔融溫度的作用，其含量越多，熔融溫度就越高；相反，堿性氧化物卻有降低煤灰熔融溫度的作用，其含量越多，熔融溫度就越低。3煤灰渣的成分及其特性3.2煤灰熔融性的測定煤灰熔融性是煤灰在高溫下達到熔融狀態(tài)時的溫度，過去習慣上稱為灰熔點，嚴格上講是不太確切的。因為煤灰是一種多組分的混合物，沒有一個固定的熔點，僅有一個熔融的溫度范圍。我國過去用t1，t2，t3三個特征溫度來表示灰的熔融特性，其中t1為灰的變形溫度，t2為灰的軟化溫度，t3為灰的流動溫度。新的煤灰熔融性測試方法GB/T219-1996采用DT、ST、HT、FT四個特征溫度來表示灰的熔融特性。3.2煤灰熔融性的測定（1）變形溫度（DT）：尖錐尖端或棱開始變圓或彎曲時的溫度（2）軟化溫度（ST）：灰錐彎曲至錐尖觸及托板或灰錐變成球形的溫度（3）半球溫度（HT）：灰錐形變至近似半球形，即高約等于底長的一半時的溫度（4）流動溫度（FT）：灰錐熔化展開成高度在1.5mm以下的薄層時的溫度（1）變形溫度（DT）：4、煤質(zhì)特性分析方法在進行鍋爐和燃燒器設(shè)計之前，我們首先要了解燃用煤質(zhì)的特性。專門對燃煤進行非常規(guī)的試驗，如煤粉—空氣混合物射流著火溫度IT；煤的熱重分析即熱天平；結(jié)渣特性和燃盡特性測試（一維火焰爐法），可以比較準確地了解燃用煤質(zhì)的特性。

如果沒有上述試驗資料時，一般采用指數(shù)法的經(jīng)驗公式進行判斷。4、煤質(zhì)特性分析方法（1）著火穩(wěn)定性指數(shù)RwRW＝3.59+0.054Vdaf——RW＜4.02為極難著火煤種——4.02≤RW＜4.67為難著火煤種——4.67≤RW＜5.00為中等著火煤種——5.00≤RW＜5.59為易著火煤種——RW≥5.59為極易著火煤種（1）著火穩(wěn)定性指數(shù)Rw（2）燃燼特性指數(shù)RJRJ＝1.22+0.11Vdaf——RJ＜2.5為極難燃燼煤種——2.5≤RJ＜3.0為難燃燼煤種——3.0≤RJ＜4.4為中等燃燼煤種——4.4≤RJ＜5.29為易燃燼煤種——RJ≥5.29為極易燃燼煤種（2）燃燼特性指數(shù)RJ（3）結(jié)渣特性指數(shù)RZ其中B/A、G、RZ的計算公式如下B/A=(CaO+MgO+Fe2O3+Na2O+K2O)/(SiO2+Al2O3+TiO2)G=100xSiO2/(SiO2+Fe2O3+CaO+MgO)RZ=1.24(B/A)+0.28(SiO2/Al2O3)-0.0023ST-0.019G+5.42（3）結(jié)渣特性指數(shù)RZ其中B/A、G、RZ的計算公式如下（4）煤灰的沾污特性指數(shù)HWHW＝（Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O）×Na2O/(SiO2+Al2O3+TiO2)——HW＜0.2為沾污傾向輕微——0.2≤HW＜0.5為沾污傾向中等——0.5≤HW＜1.0為沾污傾向容易——HW≥1.0為沾污傾向嚴重（4）煤灰的沾污特性指數(shù)HW（5）煤灰的磨損特性指數(shù)HmHW＝Aar(SiO2+0.8Fe2O3+1.35Al2O3)/100——HW＜10為磨損傾向輕微——10≤HW≤20為磨損傾向中等——HW＞20為磨損傾向嚴重（5）煤灰的磨損特性指數(shù)Hm我國煤的分類5.1煤的分類方法（1）我國煤炭分類標準GB5751-1986按煤的煤化程度及工藝性能進行煤的分類。（2）西安熱工研究院和北京煤化所共同提出了我國發(fā)電廠用煤國家分類標準VAMST

。（3）我國動力用煤的分類主要根據(jù)煤的干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf多少來確定，并參考煤的水分和灰分的含量。我國煤的分類5.2我國動力用煤的主要類型（1）無煙煤無煙煤是生成年齡最老、煤化程度最高的煤種。由于其揮發(fā)份低（Vdaf≤10％），著火穩(wěn)燃困難，不易燃盡。因其含碳量高，水分、灰份含量不多（Aar＝6％～25％，Mar＝1％～9％），故發(fā)熱量一般較高，Qnet,v,ar約為25000～32500kJ/Kg。在無煙煤燃燒方面難度最大的是Vdaf≤6.5的超低揮發(fā)份無煙煤；而灰份較大且灰熔融溫度較低的無煙煤燃燒時則容易產(chǎn)生結(jié)渣。我國無煙煤儲量較多，主要分布于華北、中南、西南及福建省。5.2我國動力用煤的主要類型（2）貧煤貧煤的煤化程度略低于無煙煤，干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf含量約為10～20％。貧煤的發(fā)熱量一般低于無煙煤，其著火穩(wěn)燃、燃盡也比較困難。Vdaf低于15％的貧煤通常和無煙煤一起被稱為低揮發(fā)份煤。（2）貧煤（3）煙煤煙煤干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf含量約為20～45％，一般含碳量也比較高，著火穩(wěn)燃、燃盡比較容易。也有一些含灰量與含水量比較多的煙煤，Aar達40％以上，低位發(fā)熱量低于16700kJ/kg，其著火燃燒也比較困難，這部分煤被稱為劣質(zhì)煙煤。我國煙煤儲量多，分布廣，幾乎各省區(qū)都有煙煤的儲藏與開采。（3）煙煤（4）褐煤褐煤的煤齡最輕，煤化程度最淺，Vdaf含量約為40～50％，Mar約為20～50，Aar高的可達40～50%。因其水分、灰份含量比較高，所以發(fā)熱量較低，Qnet,v,ar＝16200～7000kJ/kg。但因其揮發(fā)份含量高，很易著火燃燒。褐煤中水Mar＝40％～60％以上者可成為高水分褐煤；灰分Aar＝40％～50％以上者可稱為高灰分褐煤。褐煤的另一個特點是含氧量高，Oar＝8％～10％，因而容易自燃。褐煤燃燒中最困難的問題是防止由于灰熔融溫度低(一般ST小于1200℃)而造成的燃燒結(jié)渣問題。我國褐煤主要分布于內(nèi)蒙、東北、云南、山東、廣西等地（4）褐煤三、制粉系統(tǒng)類型的選擇和計算在進行鍋爐和燃燒器設(shè)計之前，我們除了要了解燃用煤質(zhì)的特性外，還必須確定制粉系統(tǒng)的類型以及進行煤粉制備計算。1、磨煤機及制粉系統(tǒng)的選擇在我國制粉系統(tǒng)的類型一般由業(yè)主和設(shè)計院確定，制粉系統(tǒng)的選擇主要依據(jù)燃用煤種的特性，結(jié)合鍋爐爐膛和燃燒器結(jié)構(gòu)，并考慮投資、電廠檢修運行水平、設(shè)備的配套、燃煤的來源及煤種雜物等諸因素，以達到磨煤機、制粉系統(tǒng)和燃燒裝置匹配合理，保證機組的安全、經(jīng)濟運行。

三、制粉系統(tǒng)類型的選擇和計算

下表是《火力發(fā)電制粉系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)定》DL/T5145-2002推薦的不同煤質(zhì)條件下的磨煤機及制粉系統(tǒng)類型下表是《火力發(fā)電制粉系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)定》DL/T51

2、磨煤機的臺數(shù)、出力及型號的確定一般情況下，每臺鍋爐至少應(yīng)配置兩臺磨煤機。當一臺檢修時，另一臺還可維持鍋爐繼續(xù)運行。機組容量為200MW以下時，每臺鍋爐配置的中速或風扇磨煤機宜不少于3臺，其中1臺備用。機組容量為200MW及以上時,每臺鍋爐配置的中速磨煤機宜不少于4臺，風扇磨宜不少于3臺，其中1臺備用。當配置的風扇磨煤機為6臺及以上時，其中可設(shè)2臺備用（檢修備用和運行備用）。當采用鋼球磨煤機或雙進雙出鋼球磨煤機時，一般不設(shè)備用磨煤機。磨煤機的計算出力應(yīng)有備用裕量，對中、高速磨煤機，在磨制設(shè)計煤種時除備用外的磨煤機總出力應(yīng)不小于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時燃煤消耗量的110％；在磨制校核煤種時，全部磨煤機在檢修前的總出力應(yīng)不小于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時燃煤消耗量。對雙進雙出鋼球磨煤機，磨煤機計算總出力在磨制設(shè)計煤種時應(yīng)不小于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時燃煤消耗量的115％；在磨制校核煤種時，應(yīng)不小于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時燃煤消耗量；并應(yīng)驗算當其中一臺磨煤機單側(cè)運行時，磨煤機的連續(xù)總出力宜滿足汽輪機額定工況時的要求。對鋼球磨煤機，磨煤機計算總出力（大型磨煤機在最佳鋼球裝載量下）按設(shè)計煤種不應(yīng)小于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時燃煤消耗量的115％，按校核煤種亦應(yīng)不小于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時燃煤消耗量。當一臺磨煤機停止運行時，其余磨煤機按設(shè)計煤種的計算出力應(yīng)能滿足鍋爐不投油情況下安全穩(wěn)定運行的要求，必要時可經(jīng)輸煤機由鄰爐來粉。當計算磨煤機的出力時，對中速磨和風扇磨按磨損中后期出力考慮；對雙進雙出鋼球磨和鋼球磨宜按制造廠推薦的鋼球裝載量考慮。

2、磨煤機的臺數(shù)、出力及型號的確定

3、煤粉管道風粉偏差要求

同層燃燒器各一次風管之間的煤粉和空氣應(yīng)均勻分配，各并列管道之間的風量偏差不大于5％，煤粉量偏差不大于下述數(shù)值：儲倉式系統(tǒng)8％，中速磨煤機直吹式系統(tǒng)10%。但是在實際運行中，上述要求往往難以達到。一方面設(shè)計院在進行煤粉管道設(shè)計時，磨煤機出口縮孔門后的煤粉管道的直段不滿足測量要求，也沒有設(shè)計測量孔，即使有，但測量孔處無測量平臺，現(xiàn)場人員無法進行測量；另一方面，要將粉管的風量、粉量調(diào)到滿足上述要求工作量很大，也非常困難，同時在進行上述測量工作時由于煤粉管冒正壓，工作環(huán)境很差，所以調(diào)試單位往往以無測量直段、測量孔和測量平臺為理由，不太愿意進行上述工作。建議以后與設(shè)計院配合時，提出測量直段、測量孔和測量平臺的要求。3、煤粉管道風粉偏差要求

4、煤粉制備計算

通過煤粉制備計算，可以計算出燃燒器的一、二、三次風率和風量，一次風、三次風風溫以及各風次的燃燒器阻力等，這些都是燃燒器設(shè)計必不可少的參數(shù)。不同類型的制粉系統(tǒng)，其煤粉制備計算也不相同。如有可能，在進行煤粉制備計算時最好與設(shè)計院、磨煤機生產(chǎn)廠家配合，使三方計算時選取的煤粉細度R90、磨煤機出口風溫以及煤粉水份Mpc等參數(shù)相同，以便比較相互的計算結(jié)果。如果計算結(jié)果差別較大，應(yīng)盡可能查明原因；如果是磨煤機本身參數(shù)選取原因造成差別的話，建議計算結(jié)果以磨煤機廠家的為準。4、煤粉制備計算煤粉細度R90的選取

煤粉細度是煤粉最重要的特性之一，它是煤粉顆粒群粗細程度的反映。煤粉細度是指：把一定量的煤粉在篩孔尺寸為x微米的標準篩上進行篩分、稱重，煤粉在篩子上剩余量占總量的質(zhì)量百分數(shù)定義為煤粉的細度Rx。對于一定的篩孔尺寸，篩上剩余的煤粉量越少，則說明煤粉磨得越細，也就是說Rx越小。我國電站鍋爐煤粉細度常用篩孔尺寸為90微米篩子來表示，即R90。對于固態(tài)排渣煤粉爐燃用煙煤時，煤粉細度按下式選?。?/p>

R90＝4＋0.5nVdaf對于固態(tài)排渣煤粉爐燃用貧煤時，煤粉細度按下式選?。?/p>

R90＝2＋0.5nVdaf對于固態(tài)排渣煤粉爐燃用無煙煤時，煤粉細度按下式選取

R90＝0.5nVdaf當燃用高灰份低熱值煙煤時，煤粉細度按下式選?。?/p>

R90＝5＋0.35Vdaf當燃用褐煤時，煤粉細度為R90＝35～50％（Vdaf高取大值，Vdaf低取小值）對于200MW及以下機組，R90應(yīng)在上述基礎(chǔ)上適當下降。煤粉細度R90的選取（2）磨煤機出口風溫的確定

磨煤機出口溫度取決于防爆條件及設(shè)備允許的溫度。實際上對于無煙煤和采用煙氣混合物作干燥劑在惰化氣氛下運行的直吹式制粉系統(tǒng)，磨煤機出口溫度的最高值是不受防爆條件限制的，但它們受到磨煤機軸承允許溫度的限制。根據(jù)火電廠煤粉鍋爐燃燒室防爆規(guī)程DL435－91和磨煤機選型導則等，磨煤機出口風溫可按下表確定。（2）磨煤機出口風溫的確定

(3)煤粉水份的選取

煤粉的水份Mpc和設(shè)備的終端溫度以及原煤水份有關(guān)。煤粉水份一般的選取范圍為：無煙煤、貧煤Mpc≤Mad煙煤0.5Mad≤Mpc≤Mad褐煤0.5Mad≤Mpc≤Mad具體數(shù)值可按《火力發(fā)電制粉系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)定》中圖3.6.2選取。(3)煤粉水份的選取四、燃燒器的設(shè)計

燃燒器設(shè)計與爐膛有著很密切的關(guān)系，所以爐膛熱力特性參數(shù)的選取在燃燒器設(shè)計時也應(yīng)考慮。而爐膛熱力特性參數(shù)選取除了與鍋爐容量有關(guān)外，還與燃煤特性直接相關(guān)。四、燃燒器的設(shè)計1、爐膛熱力特性參數(shù)（BMCR工況）的選取

－－爐膛容積熱負荷qV，KW/m3――爐膛截面熱負荷qF，MW/m2――燃燒器區(qū)域壁面熱負荷qHr，MW/m2――爐膛輻射受熱面熱負荷qH，MW/m2――上排一次風噴口中心線到屏下緣的煙氣平均停留時間τ，s1、爐膛熱力特性參數(shù)（BMCR工況）的選取爐膛熱力特性參數(shù)的選取原則主要如下：爐膛熱力特性參數(shù)的選取可參照本廠或其他廠已經(jīng)投運的鍋爐設(shè)計數(shù)據(jù)采用類比法進行確定。機組容量、煤的著火、燃燼特性及煤灰結(jié)渣傾向?qū)崃μ匦詤?shù)值的影響趨勢見下表。爐膛容積熱負荷的選取要適中。熱負荷過高會影響燃燼，并導致爐膛出口煙溫過高，以致受熱面局部結(jié)渣；熱負荷過低，則會使輻射與對流受熱面分配失衡，甚至省煤器受熱面趨近于零，這不僅增加了鍋爐制造成本，也不利于鍋爐運行性能。qf與qHr共同構(gòu)成主燃燒器區(qū)域燃燒強度，因此，在其中某一參數(shù)為一定時，為了提高燃燒穩(wěn)定性，可提高另一參數(shù)值。各一次風噴口中心線間的平均距離與單只一次風噴口輸入熱功率有關(guān)。熱功率增加，其平均距離應(yīng)增大。對于采用熱爐煙干燥制粉系統(tǒng)低溫燃燒的褐煤鍋爐，上一次風噴口中心線至屏下緣距離的煤粉平均停留時間選取既要保證充分燃燼，又要考慮由于燃燒溫度低所造成的輻射受熱面積增加的問題。對于采用鋼球磨中儲式熱風送粉制粉系統(tǒng)，要慎重考慮三次風（乏氣）引入爐膛的位置，要采取必要的加強煤粉燃燼的措施。爐膛熱力特性參數(shù)的選取原則主要如下：燃燒器設(shè)計講義課件2、與燃燒器設(shè)計有關(guān)的爐膛結(jié)構(gòu)尺寸的選取爐膛結(jié)構(gòu)尺寸主要包括：爐膛截面深a和寬b、爐膛截面寬深比（b/a）、下排一次風噴口中心線至灰斗拐點的距離h3、冷灰斗的傾角β、切角大小等。爐膛截面的寬/深比應(yīng)盡量趨近于1（即爐膛為正方形），而不宜超過1.2。因為正方形爐膛的火焰充滿度好，同時可形成良好的空氣動力場，對防止爐膛結(jié)渣和高溫腐蝕有利。下排一次風噴口中心線至冷灰斗拐點的距離h3的選取，要考慮為下半部分燃燒器進入的燃料提供一個燃燒空間，特別是擺動燃燒器，下擺時不能使火焰沖刷灰斗斜坡，造成水冷壁結(jié)渣或過燒、爆管?！洞笕萘棵悍廴紵仩t爐膛輪廓選型導則》DL/T831-2002推薦h3的取值如下：對于水平固定式噴口，300MW機組宜取h3≥4m；600MW機組宜取h3≥5m；對于擺動式噴口，宜再增加0.5～1m；對嚴重結(jié)渣煤應(yīng)適當增加該段高度。《大型煤粉鍋爐爐膛及燃燒器性能設(shè)計規(guī)范》JB/T10440-2004推薦h3的取值如下：對于水平固定式噴口，300MW機組宜取3.5～5.0m之間；600MW機組宜取4.5～5.5m之間；遇有強結(jié)渣傾向煤時取高值；對于擺動式噴口，一般不宜小于按0.213(a+b)/2+1.48求得的值。《鍋爐燃燒設(shè)備》推薦h3的取值如下：下層二次風下邊緣到冷灰斗拐點距離為3.0～5.0b(b為二次風噴口的寬度)。對中小容量鍋爐貧煤、無煙煤鍋爐可取3.0～3.5b；對擺動式燃燒器可取＞5.0b。冷灰斗的傾角β一般采用50°～55°，對于強結(jié)渣傾向的煤種采用55°。爐膛四角的切角越大，則燃燒器兩側(cè)的補氣條件越好，有利于防止火焰刷墻或偏斜，但切角處的水冷壁彎管和爐墻密封結(jié)構(gòu)較復雜。2、與燃燒器設(shè)計有關(guān)的爐膛結(jié)構(gòu)尺寸的選取3、燃燒器水冷壁工作點（WP）的選取燃燒器工作點(WP)的確定，主要根據(jù)兩個方面，第一是爐膛斷面尺寸以及相應(yīng)的水冷壁切角尺寸；第二是切圓的旋轉(zhuǎn)方向（逆時針或順時針）。最初，燃燒切圓的旋轉(zhuǎn)方向是根據(jù)鍋爐過熱器或再熱器出口集箱的出口位置確定，目前習慣為逆時針旋向。一般燃燒器工作點選在向側(cè)墻水冷壁偏離切角中點大約1～2個管節(jié)距的位置。

3、燃燒器水冷壁工作點（WP）的選取燃燒器設(shè)計講義課件4、燃燒角的選擇

直流燃燒器射流的射程較長，在爐內(nèi)按一假想切圓組織燃燒，在爐內(nèi)燃燒器區(qū)形成一個穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)大火球。爐內(nèi)假想切圓大小是四角切向燃燒的一個重要布置參數(shù)。切圓直徑越大，爐膛火焰充滿度越好，最大切向速度或最大溫度區(qū)域就越靠近四壁和噴口，就越對著火有利，但高溫旋轉(zhuǎn)火焰愈容易沖刷爐墻而引起結(jié)渣和噴口燒壞。反之，假想切圓直徑過小，爐膛火焰充滿度差，高溫火焰集中在爐膛中心，則四壁和噴口處溫度水平較低，不利于著火?！跺仩t燃燒設(shè)備》推薦的假想切圓直徑djx=U/4,其中U為爐膛周長。熱態(tài)運行時，由于氣流膨脹，實際切圓直徑一般是假想切圓直徑的5～10倍。4、燃燒角的選擇

我公司對燃燒器燃燒角的大小一般選取為2.5°～4°，選取的主要原則如下：燃燒角為箱殼角α與β(風粉射流與前墻或后墻的夾角，見上圖所示)差值的一半；對于燃用難著火的煤種選取較大的燃燒角，燃用易著火的煤種選取較小的燃燒角；對于燃用強結(jié)渣傾向的煤種選取較小的燃燒角，燃用輕微結(jié)渣傾向和難著火的煤種選取較大的燃燒角；有時在燃用極強結(jié)渣傾向的煤種時，前墻左側(cè)角與后墻右側(cè)角的燃燒器采用對沖（即切圓為0mm）,另兩個角采用較小切圓,這樣可以減小平均切圓的大小。

我公司對燃燒器燃燒角的大小一般選取為2.5°～4°，選取的主5、燃燒器一次風參數(shù)的選取一次風率的選取一次風率主要與燃用煤種以及制粉系統(tǒng)有關(guān)。對于鋼球磨儲倉式熱風或溫風送粉，一般低揮發(fā)份煤種選用較低的一次風率，相對較高揮發(fā)份煤種選用較高的一次風率；對于鋼球磨乏氣送粉、中速磨直吹和風扇磨直吹系統(tǒng)，一次風率由煤粉制備計算得出，其值與煤的發(fā)熱量、水份、磨煤機風粉混合物出口溫度、磨煤機型號等因素有關(guān)?！洞笕萘棵悍廴紵仩t爐膛輪廓選型導則》DL/T831-2002推薦，對配儲倉式制粉系統(tǒng)一次風率為12～27％；配直吹式制粉系統(tǒng)一次風率為14～30％（配風率總和為100％，未計入爐膛漏風率，爐膛漏風率一般≤5%）一次風噴口層數(shù)的選取

一次風噴口層數(shù)主要與鍋爐容量、所配制粉系統(tǒng)形式、每只一次風噴口的熱功率以及煤種的結(jié)渣特性等有關(guān)。5、燃燒器一次風參數(shù)的選取5、燃燒器一次風參數(shù)的選取5、燃燒器一次風參數(shù)的選取一次風速的選取一次風速是燃燒器相當重要的設(shè)計參數(shù)，要綜合考慮煤粉的著火、穩(wěn)燃及磨損、堵粉等因素，選擇合理的一次風速。一次風速過低，煤粉氣流剛性差，氣流刷墻或貼壁的可能性增加，也可能產(chǎn)生掉粉；同時煤粉著火相對提前，可能導致噴口結(jié)渣、燒壞；另外風速過低也有可能導致燃燒器噴口或粉管堵粉。一次風速過高，影響煤粉的著火和穩(wěn)燃，也會增加燃燒器噴口和粉管的磨損，增加燃燒器一次風阻力。一次風速的選取主要與燃用煤種的干燥無灰基揮發(fā)份（即著火穩(wěn)燃性）有關(guān)，Vdaf高，選取較高的一次風速，Vdaf低，就選取較低的一次風速，當然同時要適當考慮燃用煤種的結(jié)渣性和磨損性。一次風速的選取一次風溫的選取對于正壓直吹式制粉系統(tǒng)，燃燒器一次風溫等于磨煤機出口溫度即t1=tM2，對于負壓直吹式制粉系統(tǒng)，燃燒器一次風溫比磨煤機出口溫度低5度即t1=tM2－5。對于中間儲倉式制粉系統(tǒng)，燃燒器一次風溫的選取范圍大致如下：對低Vdaf煤，如采用熱風送粉，一次風溫一般為200～260℃，如采用乏氣送粉，一次風溫約為130℃；對于煙煤，一般采用乏氣送粉，一次風溫一般為60～100℃；對于劣質(zhì)煙煤，一次風溫一般為100～160℃，采用熱風送粉時可高達200℃，對于Vdaf大于35％的煙煤，一般不采用熱風送粉，一定要用時，一次風溫最好不要超過160℃。一次風溫的選取6、燃燒器二次風參數(shù)的選取二次風率的選取煤粉制備計算后，一次風率和三次風率就已確定，而爐膛漏風率一般按≤5％選取，二次風率也隨之確定了。二次風率一般為50～86％（配風率總和為100％，未計入爐膛漏風率，爐膛漏風率一般≤5%），具體與煤種及制粉系統(tǒng)有關(guān)。二次風速的選取二次風速的大小主要與煤種和爐膛大小有關(guān)，我國有關(guān)資料及規(guī)范推薦值一般為40～56m/s。ALSTOM－CE公司推薦的二次風速可查的圖選取。二次風溫的選取二次風溫的選取基本與熱風溫度的選取相同。對小容量鍋爐二次風溫比熱風溫度低10℃，對大容量鍋爐二次風溫比熱風溫度低5℃。6、燃燒器二次風參數(shù)的選取7、燃燒器三次風參數(shù)的選取三次風率的確定并非所有的燃燒器設(shè)計參數(shù)中都有三次風，僅采用鋼球磨熱風送粉系統(tǒng)才有三次風。三次風率是煤粉制備計算時計算得出，主要與煤種、乏氣溫度、再循環(huán)率等有關(guān)，一般為16～26％。三次風速的選擇三次風速的大小也主要與煤種和爐膛大小有關(guān)，爐膛越大，風速相對越高；對低揮發(fā)越高，風速相對越高；三次風速一般為40～60m/s，對小爐膛、低Vdaf煤種偏下限，大爐膛、高Vdaf煤種偏上限。三次風溫的選擇三次風溫與鋼球磨熱風送粉系統(tǒng)中乏氣溫度相關(guān)。一般對小容量鍋爐三次風溫比乏氣溫度低10℃，對大容量鍋爐三次風溫比乏氣溫度低5℃。7、燃燒器三次風參數(shù)的選取8、燃燒器各噴口面積的計算一次風噴口、三次風噴口及非直吹式制粉系統(tǒng)的二次風噴口面積的計算很簡單，可直接由BMCR工況下各風次風量和風速計算得出，注意二次風噴口面積還應(yīng)包括周界風、側(cè)邊風，對大風箱結(jié)構(gòu)的燃燒器還包括間隙風。這里需要指出的是，計算直吹式制粉系統(tǒng)的二次風噴口時，應(yīng)考慮停運一次風噴口的上下二次風噴口僅按通過10％的冷卻二次風進行計算，即正常運行時，停運的一次風噴口上下的二次風噴口風門僅開10％的風量冷卻噴口。8、燃燒器各噴口面積的計算9、高海拔對燃燒器設(shè)計的影響由于高海拔地區(qū)爐膛氣壓降低，煤粉在爐內(nèi)的停留時間減少，且氧氣也稀薄，影響燃燼。設(shè)計時可參考已有電廠的運行經(jīng)驗：在海拔500～800m時，煤粉在爐內(nèi)所減少的停留時間對燃燒的影響輕微，特別是對于一般煙煤可不增加爐膛燃燼區(qū)的容積，而采取其它一些強化燃燼的措施。至于燃用低Vdaf煤種及低灰熔融溫度的煤種，除采取強化燃燼及防結(jié)渣措施外，必要時可少許增加爐膛燃燼區(qū)容積，以彌補壓力降低所減少的停留時間。高海拔地區(qū)燃燒器出口截面的流動狀況因空氣密度變小也發(fā)生了變化，設(shè)計時應(yīng)維持質(zhì)量流量相等，即ρdFdWd=ρBFBWBρd——高原地區(qū)地面空氣密度,kg/m3Fd——高原地區(qū)燃燒器噴口截面積，m2Wd——高原地區(qū)燃燒器出口風速，m/sρB——平原地區(qū)地面空氣密度,kg/m3FB——平原地區(qū)燃燒器噴口截面積，m2WB——平原地區(qū)燃燒器出口風速，m/s9、高海拔對燃燒器設(shè)計的影響謝謝！謝謝！人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^閱讀科技書籍，我們能豐富知識，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀文學作品，我們能提高文學鑒賞水平，培養(yǎng)文學情趣；通過閱讀報刊，我們能增長見識，擴大自己的知識面。有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進。人有了知識，就會具備各種分析能力，燃燒器設(shè)計講義課件四角切圓煤粉鍋爐燃燒器設(shè)計方法四角切圓煤粉鍋爐燃燒器設(shè)計方法一、前言燃燒器是鍋爐機組的重要組成部分，是合理組織燃燒、提高燃料利用率所必須的裝置。燃燒器性能設(shè)計的優(yōu)劣直接關(guān)系到電廠運行的安全性和經(jīng)濟性。因在鍋爐燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物（NOx）對人體健康有害，嚴重污染環(huán)境，故燃燒設(shè)備的設(shè)計應(yīng)同時考慮如何減少NOx的排放，滿足業(yè)主及國家環(huán)保標準的要求。一、前言二、煤的認識在我國,電站鍋爐用燃料主要是煤,但煤的種類繁多,從高水分褐煤、高灰份劣質(zhì)煙煤、煙煤到低揮發(fā)份的貧煤和極低揮發(fā)份的無煙煤都有使用。所以在進行燃燒器設(shè)計之前，首先要對鍋爐燃用煤種進行分析，同時盡可能了解燃用相同或類似煤種鍋爐的運行情況，從而對燃用煤種的特性有一個比較全面的認識。二、煤的認識1、煤的成分及其特性煤的主要成分是碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S），以及灰分（A）和水分（M）。其中碳、氫、可燃硫為可燃成分，水分和灰分為不可燃成分?；业闹饕煞轂楦鞣N礦物質(zhì)，如SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5、TiO2等。1、煤的成分及其特性1.1碳（C）碳是煤中的主要可燃元素，以各種碳氫化合物和碳氧化合物的狀態(tài)存在，含量一般占煤成分的15～90％。碳元素包括固定碳和揮發(fā)分中的碳。埋藏年代越久的煤，其碳化程度越深，含碳量也越高，而氫、氧、氮等的含量由于揮發(fā)則減少。通常，含碳量愈多，發(fā)熱量愈高。碳在完全燃燒時生成二氧化碳（CO2），每千克純碳可放出33727KJ的熱量；碳在不完全燃燒時生成一氧化碳（CO），每千克純碳僅放出9270KJ的熱量。由于純碳的著火與燃盡都較困難，因此，含碳量愈高的煤，著火與燃盡愈難。

1.1碳（C）1.2氫（H）氫也是燃料中的可燃元素，多以碳氫化合物狀態(tài)存在，水分中的氫不計入氫的含量。氫的發(fā)熱量最高，每千克氫完全燃燒可以放出120370KJ的熱量，約為純碳的3.6倍。煤中氫的含量較少，約在2～10％范圍內(nèi)，存在于揮發(fā)分氣體中。碳化程度越深，氫的含量越少。另外，含氫量高的煤在儲存時易于風化，含氫量將逐漸減少。1.2氫（H）1.3氧（O）和氮（N）氧和氮都是煤中的不可燃元素，因此氧氮元素的存在會使燃料中可燃元素相對減少，發(fā)熱量有所下降。燃料中含氧量變化很大，煤中的含氧量隨碳化程度加深而減少。煤種不同含量變化很大，含量少的只有1～2％(如無煙煤),多的可達40％左右（如泥煤）。煤中氮的含量一般很少，約為0.5～2.5％。在煤的燃燒過程中，氮的一部分會與氧化合生成NOx，排入大氣后會造成環(huán)境污染，因此在進行鍋爐及其燃燒設(shè)備設(shè)計時，應(yīng)重視NOx的排放指標。1.3氧（O）和氮（N）1.4硫（S）煤中的硫以三種形態(tài)存在，即有機硫、黃鐵礦硫和硫酸鹽硫。前兩種參與燃燒，放出少量的熱，每千克可燃硫的發(fā)熱量僅為9100KJ，第三種不參與燃燒，只轉(zhuǎn)化成灰份。我國大部分動力用煤含硫量一般在0.3～2％，有的高達3～5％。硫也是有害元素，燃燒后生成的SO2和少量SO3，排入大氣后也會造成環(huán)境污染。不僅如此，SO3還會使露點大大升高，同時SO2和SO3能溶解于水中變成H2SO3（亞硫酸）和H2SO4（硫酸）,會造成鍋爐低溫受熱面（如空氣預(yù)熱器）堵灰和金屬腐蝕（即低溫腐蝕）。另外硫的燃燒產(chǎn)物H2S（硫化氫）會對鍋爐水冷壁產(chǎn)生高溫腐蝕（生成硫化鐵和氧化鐵），存在于過熱器和再熱器結(jié)灰層中的復合硫酸鹽（Na3Fe(SO4)3和K3Fe(SO4)3）會對過熱器和再熱器產(chǎn)生高溫腐蝕。1.4硫（S）1.5灰分（A）灰分不僅降低燃料的發(fā)熱量，影響燃料的著火與穩(wěn)燃，而且容易導致鍋爐受熱面的結(jié)渣、沾污、積灰、磨損、腐蝕等一系列問題，直接影響鍋爐的安全經(jīng)濟運行。因此灰分含量的多少也是評價燃料質(zhì)量優(yōu)劣的指標之一。另外灰中還含有一些重金屬，如砷As、鎘Cd、鉻Cr、汞Hg、鉛Pb、硒Se等，如果排入大氣，會對環(huán)境產(chǎn)生污染?；曳莸暮吭诟鞣N煤中變化很大，少的只有4～5％，多的可達60～70％。1.5灰分（A）1.6水分（M）水分也是煤中的不可燃成分。煤中水分以三種不同的形態(tài)存在，即外在水分、內(nèi)在水分（吸附和凝聚在煤塊內(nèi)部毛細孔中的水分）和結(jié)晶水分（存在于煤的礦物質(zhì)中的結(jié)晶水）。外在水分易于蒸發(fā)，變化很大；內(nèi)在水分不易蒸發(fā)，在一定溫度下（105～110℃）可以風干；結(jié)晶水分需在200℃以上才能析出，通常工業(yè)分析時不予測定。煤中水分含量變化極大，少則百分之幾，如無煙煤約2％～9％；多則可達40％～60％，如高水分褐煤。1.6水分（M）煤的成分分析基準和換算

2.1煤的成分分析基準煤的成分通常用質(zhì)量百分比來表示：

C+H+O+N+S+A+M=100%煤的成分分析基準和換算（1）收到基

包括全部水分和灰分在內(nèi)的煤的各種成分之和為100％，表示進入鍋爐的爐前實際燃用的煤成分，用下標“ar”（asreceived的簡寫）表示，其表達式為：

Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%在進行煤的燃燒計算和熱力計算時均采用收到基（ar）。

（1）收到基（2）空氣干燥基表示在實驗室經(jīng)過自然干燥，去掉外在水分后煤的成份。它是將去掉外在水分后其余成份之和當作100％，用下標“ad”(airdry的簡寫)表示，其表達式為：

Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%空氣干燥基常在實驗室內(nèi)作煤的分析時采用。（2）空氣干燥基（3）干燥基表示去掉全部水分的煤的成份。它是將除去水分外的煤的各種成份之和當作100％，用下標“d”（dry的簡寫）表示，其表達式為：

Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%干燥基成份不受水分的影響，常用以表示灰份的含量。

（3）干燥基（4）干燥無灰基表示去掉全部水分和灰份的煤的成份。它是將全部水分和灰份兩種含量不穩(wěn)定的成份去掉，其余的組成成份之和當作100％，用下標“daf”（dryashfree的簡寫）表示，其表達式為：

Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%

干燥無灰基組成不受水分、灰分變化的影響，可以比較準確地表示出煤的實質(zhì)。常用它來表示揮發(fā)份的含量。煤的揮發(fā)份是煤在加熱過程中分解出來的氣態(tài)物質(zhì)，其主要組成元素為碳、氫、氧，主要組成氣體為氫氣、各類碳氫化合物、一氧化碳，以及少量的二氧化碳、水蒸汽、氮氣等惰性氣體。揮發(fā)份受熱很容易達到著火溫度而燃燒，因此揮發(fā)份的干燥無灰基含量常常用來判別煤種及其屬性。（4）干燥無灰基2.2四種基準的換算煤的各種基準之間存在著一定的關(guān)系，可以互相換算。因為煤的各種基準通常用以表示不同的組成成份，故各種基準之間的換算是經(jīng)常要進行的,其換算系數(shù)下表。已知的基質(zhì)

待求的基質(zhì)收到基ar空氣干燥基ad干燥基d干燥無灰基daf收到基ar1空氣干燥基ad1干燥基d1干燥無灰基daf1注：表中M、A為水分和灰分，其下角標表示在不同的基準下2.2四種基準的換算已知的基質(zhì)2.3煤的元素分析和工業(yè)分析煤的元素分析煤的元素分析是指煤中所含有機質(zhì)C、H、O、N、S的測定。元素中碳、氫、氧、氮的測定按GB476進行。

煤中全水分的測定方法煤中全水分的測定按GB/T211進行。(3)煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析是一種實用性的技術(shù)分析，方法比較簡便，不一定需要專門的實驗室，適用于發(fā)電廠等運行單位對煤質(zhì)的日常監(jiān)督，包括測定煤中所含水分（Mad）、灰份（Aad）、揮發(fā)份（Vdaf）和固定碳含量（FCad）的計算四項。煤的工業(yè)分析按GB/T212進行。

2.3煤的元素分析和工業(yè)分析2.4煤的發(fā)熱量(1)定義單位物量煤完全燃燒時放出的熱量稱為發(fā)熱量。煤的發(fā)熱量有高位發(fā)熱量Qgr,v和低位發(fā)熱量Qnet,v兩種。高位發(fā)熱量——1kg煤完全燃燒時放出的全部熱量，包含煙氣中水蒸汽凝結(jié)時放出的熱量。低位發(fā)熱量——1kg煤完全燃燒時放出的全部熱量中扣除水蒸汽氣化潛熱后的熱量。煤在鍋爐中燃燒后排煙溫度一般較高，煙氣中的水蒸不能凝結(jié)，所以我國鍋爐設(shè)計中采用煤的低位發(fā)熱量作為燃料帶進鍋爐的熱量的計算依據(jù)。高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量之差，按收到基計算為

Qgr,v,ar-Qnet,v,ar=2500(9Har/100+Mar/100)=25(9Har+Mar)(kJ/kg)

式中2500——水在0℃時的汽化潛熱近似值（kJ/kg）

Har/100，Mar/100――煤中收到基氫和水分的質(zhì)量百分數(shù)（％）2.4煤的發(fā)熱量(2)發(fā)熱量的測定煤的發(fā)熱量按GB/T213進行。標準規(guī)定了煤的高位發(fā)熱量的測定方法和低位發(fā)熱量的計算方法，適用于泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤和炭質(zhì)頁巖，以及焦炭的發(fā)熱量測定。(2)發(fā)熱量的測定(3)發(fā)熱量的近似計算方法發(fā)熱量除直接測定外，可根據(jù)元素分析結(jié)果進行近似計算。鍋爐設(shè)計中常用的發(fā)熱量計算公式門捷烈也夫算式如下：

Qnet,v,ar=339Car+1030Har-109(Oar-Sar)-25Mar(kJ/kg)(3)發(fā)熱量的近似計算方法3煤灰渣的成分及其特性3.1灰的成分及其對熔融性的影響

我國火電廠煤灰的成分主要以氧化物來表示，如SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O、SO3、MnO2、P2O5等?；抑兄饕煞质荢iO2和Al2O3，兩者合占煤灰的60％～70％，其余30％～40％為各種氧化鐵（FeO，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)e3O4）、CaO、MgO、TiO2、SO3、P2O5、Na2O、K2O、MnO2、P2O5等。在煤灰的各種氧化物中，SiO2、Al2O3和TiO2為酸性氧化物，而Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O為堿性氧化物。對于大多數(shù)煤灰，其SiO2含量最多，因而呈弱酸性。一般，酸性氧化物具有提高煤灰熔融溫度的作用，其含量越多，熔融溫度就越高；相反，堿性氧化物卻有降低煤灰熔融溫度的作用，其含量越多，熔融溫度就越低。3煤灰渣的成分及其特性3.2煤灰熔融性的測定煤灰熔融性是煤灰在高溫下達到熔融狀態(tài)時的溫度，過去習慣上稱為灰熔點，嚴格上講是不太確切的。因為煤灰是一種多組分的混合物，沒有一個固定的熔點，僅有一個熔融的溫度范圍。我國過去用t1，t2，t3三個特征溫度來表示灰的熔融特性，其中t1為灰的變形溫度，t2為灰的軟化溫度，t3為灰的流動溫度。新的煤灰熔融性測試方法GB/T219-1996采用DT、ST、HT、FT四個特征溫度來表示灰的熔融特性。3.2煤灰熔融性的測定（1）變形溫度（DT）：尖錐尖端或棱開始變圓或彎曲時的溫度（2）軟化溫度（ST）：灰錐彎曲至錐尖觸及托板或灰錐變成球形的溫度（3）半球溫度（HT）：灰錐形變至近似半球形，即高約等于底長的一半時的溫度（4）流動溫度（FT）：灰錐熔化展開成高度在1.5mm以下的薄層時的溫度（1）變形溫度（DT）：4、煤質(zhì)特性分析方法在進行鍋爐和燃燒器設(shè)計之前，我們首先要了解燃用煤質(zhì)的特性。專門對燃煤進行非常規(guī)的試驗，如煤粉—空氣混合物射流著火溫度IT；煤的熱重分析即熱天平；結(jié)渣特性和燃盡特性測試（一維火焰爐法），可以比較準確地了解燃用煤質(zhì)的特性。

如果沒有上述試驗資料時，一般采用指數(shù)法的經(jīng)驗公式進行判斷。4、煤質(zhì)特性分析方法（1）著火穩(wěn)定性指數(shù)RwRW＝3.59+0.054Vdaf——RW＜4.02為極難著火煤種——4.02≤RW＜4.67為難著火煤種——4.67≤RW＜5.00為中等著火煤種——5.00≤RW＜5.59為易著火煤種——RW≥5.59為極易著火煤種（1）著火穩(wěn)定性指數(shù)Rw（2）燃燼特性指數(shù)RJRJ＝1.22+0.11Vdaf——RJ＜2.5為極難燃燼煤種——2.5≤RJ＜3.0為難燃燼煤種——3.0≤RJ＜4.4為中等燃燼煤種——4.4≤RJ＜5.29為易燃燼煤種——RJ≥5.29為極易燃燼煤種（2）燃燼特性指數(shù)RJ（3）結(jié)渣特性指數(shù)RZ其中B/A、G、RZ的計算公式如下B/A=(CaO+MgO+Fe2O3+Na2O+K2O)/(SiO2+Al2O3+TiO2)G=100xSiO2/(SiO2+Fe2O3+CaO+MgO)RZ=1.24(B/A)+0.28(SiO2/Al2O3)-0.0023ST-0.019G+5.42（3）結(jié)渣特性指數(shù)RZ其中B/A、G、RZ的計算公式如下（4）煤灰的沾污特性指數(shù)HWHW＝（Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O）×Na2O/(SiO2+Al2O3+TiO2)——HW＜0.2為沾污傾向輕微——0.2≤HW＜0.5為沾污傾向中等——0.5≤HW＜1.0為沾污傾向容易——HW≥1.0為沾污傾向嚴重（4）煤灰的沾污特性指數(shù)HW（5）煤灰的磨損特性指數(shù)HmHW＝Aar(SiO2+0.8Fe2O3+1.35Al2O3)/100——HW＜10為磨損傾向輕微——10≤HW≤20為磨損傾向中等——HW＞20為磨損傾向嚴重（5）煤灰的磨損特性指數(shù)Hm我國煤的分類5.1煤的分類方法（1）我國煤炭分類標準GB5751-1986按煤的煤化程度及工藝性能進行煤的分類。（2）西安熱工研究院和北京煤化所共同提出了我國發(fā)電廠用煤國家分類標準VAMST

。（3）我國動力用煤的分類主要根據(jù)煤的干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf多少來確定，并參考煤的水分和灰分的含量。我國煤的分類5.2我國動力用煤的主要類型（1）無煙煤無煙煤是生成年齡最老、煤化程度最高的煤種。由于其揮發(fā)份低（Vdaf≤10％），著火穩(wěn)燃困難，不易燃盡。因其含碳量高，水分、灰份含量不多（Aar＝6％～25％，Mar＝1％～9％），故發(fā)熱量一般較高，Qnet,v,ar約為25000～32500kJ/Kg。在無煙煤燃燒方面難度最大的是Vdaf≤6.5的超低揮發(fā)份無煙煤；而灰份較大且灰熔融溫度較低的無煙煤燃燒時則容易產(chǎn)生結(jié)渣。我國無煙煤儲量較多，主要分布于華北、中南、西南及福建省。5.2我國動力用煤的主要類型（2）貧煤貧煤的煤化程度略低于無煙煤，干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf含量約為10～20％。貧煤的發(fā)熱量一般低于無煙煤，其著火穩(wěn)燃、燃盡也比較困難。Vdaf低于15％的貧煤通常和無煙煤一起被稱為低揮發(fā)份煤。（2）貧煤（3）煙煤煙煤干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf含量約為20～45％，一般含碳量也比較高，著火穩(wěn)燃、燃盡比較容易。也有一些含灰量與含水量比較多的煙煤，Aar達40％以上，低位發(fā)熱量低于16700kJ/kg，其著火燃燒也比較困難，這部分煤被稱為劣質(zhì)煙煤。我國煙煤儲量多，分布廣，幾乎各省區(qū)都有煙煤的儲藏與開采。（3）煙煤（4）褐煤褐煤的煤齡最輕，煤化程度最淺，Vdaf含量約為40～50％，Mar約為20～50，Aar高的可達40～50%。因其水分、灰份含量比較高，所以發(fā)熱量較低，Qnet,v,ar＝16200～7000kJ/kg。但因其揮發(fā)份含量高，很易著火燃燒。褐煤中水Mar＝40％～60％以上者可成為高水分褐煤；灰分Aar＝40％～50％以上者可稱為高灰分褐煤。褐煤的另一個特點是含氧量高，Oar＝8％～10％，因而容易自燃。褐煤燃燒中最困難的問題是防止由于灰熔融溫度低(一般ST小于1200℃)而造成的燃燒結(jié)渣問題。我國褐煤主要分布于內(nèi)蒙、東北、云南、山東、廣西等地（4）褐煤三、制粉系統(tǒng)類型的選擇和計算在進行鍋爐和燃燒器設(shè)計之前，我們除了要了解燃用煤質(zhì)的特性外，還必須確定制粉系統(tǒng)的類型以及進行煤粉制備計算。1、磨煤機及制粉系統(tǒng)的選擇在我國制粉系統(tǒng)的類型一般由業(yè)主和設(shè)計院確定，制粉系統(tǒng)的選擇主要依據(jù)燃用煤種的特性，結(jié)合鍋爐爐膛和燃燒器結(jié)構(gòu)，并考慮投資、電廠檢修運行水平、設(shè)備的配套、燃煤的來源及煤種雜物等諸因素，以達到磨煤機、制粉系統(tǒng)和燃燒裝置匹配合理，保證機組的安全、經(jīng)濟運行。

三、制粉系統(tǒng)類型的選擇和計算

下表是《火力發(fā)電制粉系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)定》DL/T5145-2002推薦的不同煤質(zhì)條件下的磨煤機及制粉系統(tǒng)類型下表是《火力發(fā)電制粉系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)定》DL/T51

2、磨煤機的臺數(shù)、出力及型號的確定一般情況下，每臺鍋爐至少應(yīng)配置兩臺磨煤機。當一臺檢修時，另一臺還可維持鍋爐繼續(xù)運行。機組容量為200MW以下時，每臺鍋爐配置的中速或風扇磨煤機宜不少于3臺，其中1臺備用。機組容量為200MW及以上時,每臺鍋爐配置的中速磨煤機宜不少于4臺，風扇磨宜不少于3臺，其中1臺備用。當配置的風扇磨煤機為6臺及以上時，其中可設(shè)2臺備用（檢修備用和運行備用）。當采用鋼球磨煤機或雙進雙出鋼球磨煤機時，一般不設(shè)備用磨煤機。磨煤機的計算出力應(yīng)有備用裕量，對中、高速磨煤機，在磨制設(shè)計煤種時除備用外的磨煤機總出力應(yīng)不小于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時燃煤消耗量的110％；在磨制校核煤種時，全部磨煤機在檢修前的總出力應(yīng)不小于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時燃煤消耗量。對雙進雙出鋼球磨煤機，磨煤機計算總出力在磨制設(shè)計煤種時應(yīng)不小于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時燃煤消耗量的115％；在磨制校核煤種時，應(yīng)不小于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時燃煤消耗量；并應(yīng)驗算當其中一臺磨煤機單側(cè)運行時，磨煤機的連續(xù)總出力宜滿足汽輪機額定工況時的要求。對鋼球磨煤機，磨煤機計算總出力（大型磨煤機在最佳鋼球裝載量下）按設(shè)計煤種不應(yīng)小于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時燃煤消耗量的115％，按校核煤種亦應(yīng)不小于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時燃煤消耗量。當一臺磨煤機停止運行時，其余磨煤機按設(shè)計煤種的計算出力應(yīng)能滿足鍋爐不投油情況下安全穩(wěn)定運行的要求，必要時可經(jīng)輸煤機由鄰爐來粉。當計算磨煤機的出力時，對中速磨和風扇磨按磨損中后期出力考慮；對雙進雙出鋼球磨和鋼球磨宜按制造廠推薦的鋼球裝載量考慮。

2、磨煤機的臺數(shù)、出力及型號的確定

3、煤粉管道風粉偏差要求

同層燃燒器各一次風管之間的煤粉和空氣應(yīng)均勻分配，各并列管道之間的風量偏差不大于5％，煤粉量偏差不大于下述數(shù)值：儲倉式系統(tǒng)8％，中速磨煤機直吹式系統(tǒng)10%。但是在實際運行中，上述要求往往難以達到。一方面設(shè)計院在進行煤粉管道設(shè)計時，磨煤機出口縮孔門后的煤粉管道的直段不滿足測量要求，也沒有設(shè)計測量孔，即使有，但測量孔處無測量平臺，現(xiàn)場人員無法進行測量；另一方面，要將粉管的風量、粉量調(diào)到滿足上述要求工作量很大，也非常困難，同時在進行上述測量工作時由于煤粉管冒正壓，工作環(huán)境很差，所以調(diào)試單位往往以無測量直段、測量孔和測量平臺為理由，不太愿意進行上述工作。建議以后與設(shè)計院配合時，提出測量直段、測量孔和測量平臺的要求。3、煤粉管道風粉偏差要求

4、煤粉制備計算

通過煤粉制備計算，可以計算出燃燒器的一、二、三次風率和風量，一次風、三次風風溫以及各風次的燃燒器阻力等，這些都是燃燒器設(shè)計必不可少的參數(shù)。不同類型的制粉系統(tǒng)，其煤粉制備計算也不相同。如有可能，在進行煤粉制備計算時最好與設(shè)計院、磨煤機生產(chǎn)廠家配合，使三方計算時選取的煤粉細度R90、磨煤機出口風溫以及煤粉水份Mpc等參數(shù)相同，以便比較相互的計算結(jié)果。如果計算結(jié)果差別較大，應(yīng)盡可能查明原因；如果是磨煤機本身參數(shù)選取原因造成差別的話，建議計算結(jié)果以磨煤機廠家的為準。4、煤粉制備計算煤粉細度R90的選取

煤粉細度是煤粉最重要的特性之一，它是煤粉顆粒群粗細程度的反映。煤粉細度是指：把一定量的煤粉在篩孔尺寸為x微米的標準篩上進行篩分、稱重，煤粉在篩子上剩余量占總量的質(zhì)量百分數(shù)定義為煤粉的細度Rx。對于一定的篩孔尺寸，篩上剩余的煤粉量越少，則說明煤粉磨得越細，也就是說Rx越小。我國電站鍋爐煤粉細度常用篩孔尺寸為90微米篩子來表示，即R90。對于固態(tài)排渣煤粉爐燃用煙煤時，煤粉細度按下式選?。?/p>

R90＝4＋0.5nVdaf對于固態(tài)排渣煤粉爐燃用貧煤時，煤粉細度按下式選?。?/p>

R90＝2＋0.5nVdaf對于固態(tài)排渣煤粉爐燃用無煙煤時，煤粉細度按下式選取

R90＝0.5nVdaf當燃用高灰份低熱值煙煤時，煤粉細度按下式選?。?/p>

R90＝5＋0.35Vdaf當燃用褐煤時，煤粉細度為R90＝35～50％（Vdaf高取大值，Vdaf低取小值）對于200MW及以下機組，R90應(yīng)在上述基礎(chǔ)上適當下降。煤粉細度R90的選取（2）磨煤機出口風溫的確定

磨煤機出口溫度取決于防爆條件及設(shè)備允許的溫度。實際上對于無煙煤和采用煙氣混合物作干燥劑在惰化氣氛下運行的直吹式制粉系統(tǒng)，磨煤機出口溫度的最高值是不受防爆條件限制的，但它們受到磨煤機軸承允許溫度的限制。根據(jù)火電廠煤粉鍋爐燃燒室防爆規(guī)程DL435－91和磨煤機選型導則等，磨煤機出口風溫可按下表確定。（2）磨煤機出口風溫的確定

(3)煤粉水份的選取

煤粉的水份Mpc和設(shè)備的終端溫度以及原煤水份有關(guān)。煤粉水份一般的選取范圍為：無煙煤、貧煤Mpc≤Mad煙煤0.5Mad≤Mpc≤Mad褐煤0.5Mad≤Mpc≤Mad具體數(shù)值可按《火力發(fā)電制粉系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)定》中圖3.6.2選取。(3)煤粉水份的選取四、燃燒器的設(shè)計

燃燒器設(shè)計與爐膛有著很密切的關(guān)系，所以爐膛熱力特性參數(shù)的選取在燃燒器設(shè)計時也應(yīng)考慮。而爐膛熱力特性參數(shù)選取除了與鍋爐容量有關(guān)外，還與燃煤特性直接相關(guān)。四、燃燒器的設(shè)計1、爐膛熱力特性參數(shù)（BMCR工況）的選取

－－爐膛容積熱負荷qV，KW/m3――爐膛截面熱負荷qF，MW/m2――燃燒器區(qū)域壁面熱負荷qHr，MW/m2――爐膛輻射受熱面熱負荷qH，MW/m2――上排一次風噴口中心線到屏下緣的煙氣平均停留時間τ，s1、爐膛熱力特性參數(shù)（BMCR工況）的選取爐膛熱力特性參數(shù)的選取原則主要如下：爐膛熱力特性參數(shù)的選取可參照本廠或其他廠已經(jīng)投運的鍋爐設(shè)計數(shù)據(jù)采用類比法進行確定。機組容量、煤的著火、燃燼特性及煤灰結(jié)渣傾向?qū)崃μ匦詤?shù)值的影響趨勢見下表。爐膛容積熱負荷的選取要適中。熱負荷過高會影響燃燼，并導致爐膛出口煙溫過高，以致受熱面局部結(jié)渣；熱負荷過低，則會使輻射與對流受熱面分配失衡，甚至省煤器受熱面趨近于零，這不僅增加了鍋爐制造成本，也不利于鍋爐運行性能。qf與qHr共同構(gòu)成主燃燒器區(qū)域燃燒強度，因此，在其中某一參數(shù)為一定時，為了提高燃燒穩(wěn)定性，可提高另一參數(shù)值。各一次風噴口中心線間的平均距離與單只一次風噴口輸入熱功率有關(guān)。熱功率增加，其平均距離應(yīng)增大。對于采用熱爐煙干燥制