[发明专利]确定煤粉锅炉炉膛燃尽高度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤粉锅炉设计技术领域，具体而言，涉及一种确定煤粉锅炉炉膛燃尽高度的方法。

背景技术

鱼卡煤属于灰分较高、挥发分较高、热值中等的烟煤。在非常规的锅炉(所在地海拔高度>700m的高原地区)设计中，按照《大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则》(DL/T831-2002)的要求，燃用该煤种的锅炉的燃尽高度h1应按照公式进行修正。

对于切向燃烧及墙式燃烧锅炉，如采用炉膛燃尽区高度h1作炉膛选型轮廓特征参数之一时，则高原地区锅炉的燃尽高度h的取值应按下式进行修正：

h＝h₁×(P/P_o)^-1/3。

由于燃煤煤质不同，燃烧性能受海拔影响的程度有所不同，因此准确掌握燃煤在相应海拔下的着火、燃尽以及结渣等燃烧性能参数，及其与在平原地区燃煤的差异，才能准确为高海拔地区锅炉的设计提供准确的参考依据。目前实际已投运的高海拔锅炉运行结果表明，大都存在着飞灰含碳量高(一般飞灰含碳量在8～10％)、煤粉燃尽率低的特点，不能满足我国日益严格的节能标准，也造成了严重的资源浪费。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种确定高海拔地区煤粉锅炉燃尽高度的方法，以解决目前高原地区锅炉的燃尽高度设计不合理的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种确定煤粉锅炉炉膛燃尽高度的方法，包括：第一步：模拟高海拔环境，通过燃煤在试验台架上的燃烧试验获取所述燃煤在高海拔状态下的烧特征参数；第二步：根据特征参数，得到燃煤的燃煤飞灰含碳量与燃煤的煤粉在锅炉内的停留时间的相关性；第三步：通过飞灰含碳量与煤粉在锅炉内的停留时间的相关性，得到在实际锅炉设计时要求达到的飞灰含碳量限值下对应的煤粉在炉内的停留时间值，结合煤粉在炉膛内的烟气流速，得到炉膛的燃尽高度。

进一步地，将飞灰含碳量和煤粉的燃尽率与燃煤在试验锅炉内的煤粉的停留时间进行曲线拟合得到关系曲线图；根据实际锅炉设计要求限制的飞灰含碳量，在关系曲线图中找出与飞灰含碳量相匹配时的实际停留时间；根据实际停留时间与燃煤的烟气流速，计算出设计锅炉的炉膛的燃尽高度。

进一步地，煤粉锅炉燃尽高度为h，单位为m，通过以下公式获得：h＝τ*W_y，其中，τ为锅炉要求达到的煤粉在炉内的停留时间，单位为s；W_y为燃煤在锅炉的烟气流速，单位为m/s。

进一步地，W_y为燃煤在炉膛内的平均烟气流速，单位为m/s，W_y通过以下公式获得：W_y＝0.3712×B_j×V_y×(273+θ_p)/a/b/P_d，其中，B_j为计算燃料量，单位为kg/s；V_y为1kg燃料在标准状态下燃烧产生的烟气体积，Nm³/kg；a为锅炉的炉膛宽度，单位为m；b为锅炉的炉膛深度，单位为m；P_d为当地大气压强，单位为kPa；θ_p为炉膛内的烟气温度，单位为℃。

进一步地，θ_p通过以下公式获得：θ_p＝(θ₁×θ₂)^0.5，其中，θ₁为炉膛内的火焰平均温度，单位为℃；θ₂为燃烧器区域的火焰平均温度，单位为℃。

进一步地，θ₁通过以下公式获得：θ₁＝0.925(θ_a×θ”)^0.5，其中，θ”为炉膛出口的温度，单位为℃；θ_a为燃煤的理论燃烧温度，单位为℃。

进一步地，θ₂通过以下公式获得：θ₂＝1144+249×ln(0.86qFZ)，其中，qFZ为炉膛的折算热负荷，单位为MW/m²。

进一步地，折算热负荷qFZ通过以下公式获得：