[發明專利]確定煤粉鍋爐爐膛燃盡高度的方法

在審

• 申請號: 201710204687.4
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN107036125A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 李東鵬;劉利軍;姚偉;楊忠燦;王桂芳;劉家利;王志超
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司;神華神東電力有限責任公司;青海神華低碳能源投資有限公司;西安西熱鍋爐環保工程有限公司
• 主分類號: F23M11/04
• 分類號: F23M11/04
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 趙囡囡,吳貴明

技術領域

本發明涉及煤粉鍋爐設計技術領域，具體而言，涉及一種確定煤粉鍋爐爐膛燃盡高度的方法。

背景技術

魚卡煤屬于灰分較高、揮發分較高、熱值中等的煙煤。在非常規的鍋爐(所在地海拔高度>700m的高原地區)設計中，按照《大容量煤粉燃燒鍋爐爐膛選型導則》(DL/T831-2002)的要求，燃用該煤種的鍋爐的燃盡高度h1應按照公式進行修正。

對于切向燃燒及墻式燃燒鍋爐，如采用爐膛燃盡區高度h1作爐膛選型輪廓特征參數之一時，則高原地區鍋爐的燃盡高度h的取值應按下式進行修正：

h＝h₁×(P/P_o)^-1/3。

由于燃煤煤質不同，燃燒性能受海拔影響的程度有所不同，因此準確掌握燃煤在相應海拔下的著火、燃盡以及結渣等燃燒性能參數，及其與在平原地區燃煤的差異，才能準確為高海拔地區鍋爐的設計提供準確的參考依據。目前實際已投運的高海拔鍋爐運行結果表明，大都存在著飛灰含碳量高(一般飛灰含碳量在8～10％)、煤粉燃盡率低的特點，不能滿足我國日益嚴格的節能標準，也造成了嚴重的資源浪費。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種確定高海拔地區煤粉鍋爐燃盡高度的方法，以解決目前高原地區鍋爐的燃盡高度設計不合理的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種確定煤粉鍋爐爐膛燃盡高度的方法，包括：第一步：模擬高海拔環境，通過燃煤在試驗臺架上的燃燒試驗獲取所述燃煤在高海拔狀態下的燒特征參數；第二步：根據特征參數，得到燃煤的燃煤飛灰含碳量與燃煤的煤粉在鍋爐內的停留時間的相關性；第三步：通過飛灰含碳量與煤粉在鍋爐內的停留時間的相關性，得到在實際鍋爐設計時要求達到的飛灰含碳量限值下對應的煤粉在爐內的停留時間值，結合煤粉在爐膛內的煙氣流速，得到爐膛的燃盡高度。

進一步地，將飛灰含碳量和煤粉的燃盡率與燃煤在試驗鍋爐內的煤粉的停留時間進行曲線擬合得到關系曲線圖；根據實際鍋爐設計要求限制的飛灰含碳量，在關系曲線圖中找出與飛灰含碳量相匹配時的實際停留時間；根據實際停留時間與燃煤的煙氣流速，計算出設計鍋爐的爐膛的燃盡高度。

進一步地，煤粉鍋爐燃盡高度為h，單位為m，通過以下公式獲得：h＝τ*W_y，其中，τ為鍋爐要求達到的煤粉在爐內的停留時間，單位為s；W_y為燃煤在鍋爐的煙氣流速，單位為m/s。

進一步地，W_y為燃煤在爐膛內的平均煙氣流速，單位為m/s，W_y通過以下公式獲得：W_y＝0.3712×B_j×V_y×(273+θ_p)/a/b/P_d，其中，B_j為計算燃料量，單位為kg/s；V_y為1kg燃料在標準狀態下燃燒產生的煙氣體積，Nm³/kg；a為鍋爐的爐膛寬度，單位為m；b為鍋爐的爐膛深度，單位為m；P_d為當地大氣壓強，單位為kPa；θ_p為爐膛內的煙氣溫度，單位為℃。

進一步地，θ_p通過以下公式獲得：θ_p＝(θ₁×θ₂)^0.5，其中，θ₁為爐膛內的火焰平均溫度，單位為℃；θ₂為燃燒器區域的火焰平均溫度，單位為℃。

進一步地，θ₁通過以下公式獲得：θ₁＝0.925(θ_a×θ”)^0.5，其中，θ”為爐膛出口的溫度，單位為℃；θ_a為燃煤的理論燃燒溫度，單位為℃。

進一步地，θ₂通過以下公式獲得：θ₂＝1144+249×ln(0.86qFZ)，其中，qFZ為爐膛的折算熱負荷，單位為MW/m²。

進一步地，折算熱負荷qFZ通過以下公式獲得：