熱水鍋爐爐膛容積熱負(fù)荷相關(guān)講解
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熱水鍋爐爐膛容積熱負(fù)荷相關(guān)講解
熱水鍋爐的爐膛截面形狀大多為矩形，它的幾何特征是寬度W、深度D和高度H。爐膛的主要熱力特性是單位時(shí)間內(nèi)輸入的平均熱量，也稱爐膛熱功率或稱爐膛放熱強(qiáng)度。
(1)熱水鍋爐爐膛容積熱負(fù)荷：
單元時(shí)間送入熱水鍋爐爐膛單位容積中的平均熱量(以燃料的收到基低位發(fā)熱量計(jì)算)稱為爐膛容積熱負(fù)荷，用qv表示。
在進(jìn)行相關(guān)計(jì)算中，應(yīng)說明熱水鍋爐爐膛容積熱負(fù)荷是BMCR工況還是BRL工況。對(duì)其它熱負(fù)荷也應(yīng)如此。
qv基本反映了在熱水鍋爐爐內(nèi)流動(dòng)場(chǎng)合溫度場(chǎng)條件下燃料及燃燒產(chǎn)物在熱水鍋爐爐膛內(nèi)停留的時(shí)間。qv越大，爐膛容積V1愈小，鍋爐愈緊湊。但qv過大，爐內(nèi)煙氣量增大，煙氣流速加速，使燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間縮短，不能保證燃料充實(shí)燃盡。同時(shí)會(huì)使?fàn)t膛壁面積相對(duì)較小，布置足夠的水冷壁有困難，這不但難以滿足鍋爐蒸發(fā)量的必要，而且會(huì)使燃燒區(qū)域及爐膛出口的煙氣溫度升高，從而導(dǎo)致爐內(nèi)及爐膛出口后的對(duì)流受熱面結(jié)渣。qv愈小，說明爐膛容積愈大，停留時(shí)間愈長(zhǎng)，對(duì)燃料燃盡愈有利，燃用煤等固體燃料時(shí)爐壁結(jié)渣的可能性愈小少，排除NOx濃度也可能有所降低。但qv過小，則會(huì)使?fàn)t膛容積過大，爐內(nèi)溫度水平降低，燃盡困難，甚至著火也困難。因而，qv的大小應(yīng)合適。
設(shè)計(jì)熱水鍋爐時(shí)，qv的選取除與熱水鍋爐容量有關(guān)外，還與燃燒方式、燃燒特性有關(guān)。對(duì)于采用固態(tài)排渣、切向燃燒、配300MW~60MW機(jī)組的煤粉熱水鍋爐，當(dāng)燃用的煤種Vdaf>25%時(shí)，qv(BMCR)的上限值可取85~115KW/┫;當(dāng)燃用的煤種Vdaf<25%時(shí)，可取80~105KW/┫。大容量熱水鍋爐的要比小容量熱水鍋爐選得小一些。
(2)熱水鍋爐爐膛截面熱負(fù)荷：
按燃燒器區(qū)域爐膛單位截面來計(jì)算，單位時(shí)間送入鍋爐爐膛的均勻熱量稱為熱水鍋爐爐膛截面熱負(fù)荷qa,F為燃燒器區(qū)域熱水鍋爐爐膛截面積，┫。
Qa反映了爐膛水平斷面上燃燒產(chǎn)物的平均活動(dòng)速度。Qa愈小，斷面平均流速愈低，一般認(rèn)為此時(shí)氣粉流的湍流脈動(dòng)和混合條件可能減弱，會(huì)使燃燒強(qiáng)度和著火穩(wěn)定性受到影響，但在高溫區(qū)的停留時(shí)候有所增加，也會(huì)有利于減輕水冷壁表面的結(jié)渣和高溫腐蝕。
選定了qv，決定了熱水鍋爐爐膛容積后，還必須把爐膛的形狀和尺寸決定恰當(dāng)，才氣達(dá)到預(yù)期的燃燒效果。
Qa可以確定爐膛的截面，也就決定了爐膛橫截面的周界長(zhǎng)度，亦即決定了燃燒器區(qū)域內(nèi)所能敷設(shè)的水冷壁(輻射受熱面)的數(shù)量，從而決定了燃燒器區(qū)域的溫度程度，這關(guān)系到燃料的著火以及燃燒器區(qū)域水冷壁的結(jié)渣。
若是qa值選的過高，說明熱水鍋爐爐膛截面積小，爐膛橫截面周界也小，熱水鍋爐爐膛呈瘦高形，燃料在燃燒區(qū)域放出的熱量，周圍沒有足夠的水冷壁受熱面去吸收這些熱量，而使溫度過高，這當(dāng)然對(duì)著火有利，但卻輕易引起燃燒器附近的受熱面嚴(yán)重結(jié)渣。對(duì)于亞臨界壓力熱水鍋爐，還可能使水冷壁管內(nèi)，發(fā)生傳熱惡化。如果qa選得過低，熱水鍋爐爐膛呈矮胖形，則煙氣不能充分行使?fàn)t膛容積，煙氣在離開爐膛時(shí)還未得到充足的冷卻，會(huì)使?fàn)t膛出口煙溫過高，后續(xù)受熱面上發(fā)生結(jié)渣;同時(shí)qa過低，燃燒器區(qū)域的溫度降低，對(duì)著火不利。
因此，qa的大小必須合適。設(shè)計(jì)汽鍋時(shí)，qa的選取除與鍋爐容量有關(guān)外，還與燃燒方式、燃料特性和排渣方式有關(guān)。對(duì)于采用固態(tài)排渣、切向焚燒、配300MW~600MW機(jī)組的煤粉熱水鍋爐，當(dāng)燃用的煤種Vdaf>25%時(shí)，qa(BMCR)可取4.0~5.1MW/┫;當(dāng)燃用的煤種Vdaf<25%時(shí)，可取4.2~5.2MW/┫。大燃料汽鍋的qa要比小容量鍋爐選得大一些。
在多層布置燃燒器的大容量鍋爐中，還必須考慮每層燃燒器的截面熱負(fù)荷，以考核各層燃燒器局部地區(qū)的溫度水平。一般各層燃燒器的截面熱負(fù)荷qac類似相等，即n為燃燒器層數(shù)。
(3)熱水鍋爐燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷：
大容量熱水鍋爐為了減少NOx的排放量，趨向于接納單個(gè)熱功率較小的燃燒器，同時(shí)燃燒器采納多層安頓，而且每層燃燒器在高度方向的間距加大，使燃燒器區(qū)域的溫度水平低落。這樣，純真用爐膛截面熱負(fù)荷qa來判斷煤粉著火的穩(wěn)定性和結(jié)渣的可能性已經(jīng)不夠嚴(yán)格，這時(shí)可采用燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷作為補(bǔ)充指標(biāo)。
根據(jù)燃燒器區(qū)域爐膛單位爐壁面積來計(jì)算，單位時(shí)候送入爐膛內(nèi)的平均熱量稱為燃燒器區(qū)域爐壁熱負(fù)荷qr，F(xiàn)r為燃燒器區(qū)域爐壁面積，┫。
對(duì)與熱水鍋爐旋流式燃燒器Babcock公司發(fā)起，以最上排燃燒器以上1.52m和最下排燃燒器以下1.52m之間的距離為燃燒器區(qū)域的高度。
qr可以在一定程度上反映爐內(nèi)燃燒中心區(qū)的火焰溫度水平。qr愈小，該區(qū)的溫度愈低些。相對(duì)較大的燃燒器空間和較低的溫度水平有利于減輕該區(qū)壁面結(jié)渣傾向。qr與qa一樣，反映了燃燒器地區(qū)溫度水平。但qr還能反映火焰的疏散和集中情況。qr愈大，申明火焰愈集中，燃燒器區(qū)域的溫度水平就愈高，這對(duì)燃料的穩(wěn)定著火有利，但卻容易造成燃燒器區(qū)域的壁面結(jié)渣。
qr的推薦值為：褐煤，0.93~1.16MW/┫;煙煤。1.28~1.40MW/┫。對(duì)于采用固態(tài)排渣、切向焚燒、配300MW~600MW機(jī)組的煤粉鍋爐，qr(BMCR)的上限值可取1.2~2.0MW/┫。大容量鍋爐的qr要比小容量鍋爐選得大一些。
(4)熱水鍋爐燃盡區(qū)容積熱負(fù)荷：
燃盡區(qū)容積熱負(fù)荷是鍋爐輸入熱功率與燃盡區(qū)爐膛容積的比值，Vm為熱水鍋爐爐膛燃盡區(qū)容積，對(duì)切向及墻式燃燒方法，Vm=W×D×h1，┫;對(duì)拱式燃燒Vm=W×Du×h1。
qm的數(shù)值基本反應(yīng)了最上層噴口噴出的煤粉在爐內(nèi)的最短停留時(shí)間。qm愈小，停留世家愈長(zhǎng)，該層煤粉射流的燃盡愈大概得到保證，也有利于降低屏區(qū)入口局部煙溫，避免玷污結(jié)渣傾向。
對(duì)于采用固態(tài)排渣、切向燃燒、配300MW~600MW機(jī)組的煤粉熱水鍋爐，qm(BMCR)的上限值可取200~600KW/┫。大容量熱水鍋爐的qm要不小燃料鍋爐選得大一些。
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