本發(fā)明涉及煤粉鍋爐設(shè)計技術(shù)領(lǐng)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(shù)：

魚卡煤屬于灰分較高、揮發(fā)分較高、熱值中等的煙煤。在非常規(guī)的鍋爐(所在地海拔高度>700m的高原地區(qū))設(shè)計中，按照《大容量煤粉燃燒鍋爐爐膛選型導(dǎo)則》(dl/t831-2002)的要求，燃用該煤種的鍋爐的燃盡高度h1應(yīng)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(qū)高度h1作爐膛選型輪廓特征參數(shù)之一時，則高原地區(qū)鍋爐的燃盡高度h的取值應(yīng)按下式進行修正：

h＝h1×(p/po)^-1/3。

由于燃煤煤質(zhì)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(yīng)海拔下的著火、燃盡以及結(jié)渣等燃燒性能參數(shù)，及其與在平原地區(qū)燃煤的差異，才能準確為高海拔地區(qū)鍋爐的設(shè)計提供準確的參考依據(jù)。目前實際已投運的高海拔鍋爐運行結(jié)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(jié)能標準，也造成了嚴重的資源浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)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(huán)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(tài)下的燒特征參數(shù)；第二步：根據(jù)特征參數(shù)，得到燃煤的燃煤飛灰含碳量與燃煤的煤粉在鍋爐內(nèi)的停留時間的相關(guān)性；第三步：通過飛灰含碳量與煤粉在鍋爐內(nèi)的停留時間的相關(guān)性，得到在實際鍋爐設(shè)計時要求達到的飛灰含碳量限值下對應(yīng)的煤粉在爐內(nèi)的停留時間值，結(jié)合煤粉在爐膛內(nèi)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(nèi)的煤粉的停留時間進行曲線擬合得到關(guān)系曲線圖；根據(jù)實際鍋爐設(shè)計要求限制的飛灰含碳量，在關(guān)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(jù)實際停留時間與燃煤的煙氣流速，計算出設(shè)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*wy，其中，τ為鍋爐要求達到的煤粉在爐內(nèi)的停留時間，單位為s；wy為燃煤在鍋爐的煙氣流速，單位為m/s。

進一步地，wy為燃煤在爐膛內(nèi)的平均煙氣流速，單位為m/s，wy通過以下公式獲得：wy＝0.3712×bj×vy×(273+θp)/a/b/pd，其中，bj為計算燃料量，單位為kg/s；vy為1kg燃料在標準狀態(tài)下燃燒產(chǎn)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；pd為當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?，單位為kpa；θp為爐膛內(nèi)的煙氣溫度，單位為℃。

進一步地，θp通過以下公式獲得：θp＝(θ1×θ2)^0.5，其中，θ1為爐膛內(nèi)的火焰平均溫度，單位為℃；θ2為燃燒器區(qū)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(θa×θ”)^0.5，其中，θ”為爐膛出口的溫度，單位為℃；θa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：

qfz＝qnet,ar×bj/[2a×b×nf×c×(a+b)]^0.5/1000，其中，qnet,ar為燃煤的收到基低位發(fā)熱量，單位為kj/kg；bj為計算燃料量，單位為kg/s；a為爐膛的寬度，單位為m；b為爐膛的深度，單位為m；nf為燃燒器的層數(shù)；c為燃燒器的之間的平均間距，單位為m。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，確定煤粉鍋爐爐膛燃盡高度的方法包括以下步驟：第一步：模擬高海拔環(huán)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(tài)下的燒特征參數(shù)通。第二步：根據(jù)特征參數(shù)，得到燃煤的燃煤飛灰含碳量與燃煤的煤粉在鍋爐內(nèi)的停留時間的相關(guān)性。第三步：通過飛灰含碳量與煤粉在鍋爐內(nèi)的停留時間的相關(guān)性，得到在實際鍋爐設(shè)計時要求達到的飛灰含碳量限值下對應(yīng)的煤粉在爐內(nèi)的停留時間值，結(jié)合煤粉在爐膛內(nèi)的煙氣流速，得到爐膛的燃盡高度。該高海拔地區(qū)煤粉鍋爐的燃盡高度的確定方法使高海拔地區(qū)鍋爐的燃盡高度的確定更有科學(xué)依據(jù)，避免了僅憑經(jīng)驗公式確定可能造成高海拔地區(qū)鍋爐飛灰含碳量高和燃盡率低的問題，有效地降低了鍋爐設(shè)計風(fēng)險。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的確定燃煤的燃盡高度的方法的流程圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實驗飛灰含碳量、實驗煤粉燃盡率與、第一停留時間的關(guān)系曲線圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種確定高海拔地區(qū)煤粉鍋爐的燃盡高度的方法。在本發(fā)明的一個具體的實施例中，該方法包括獲取燃煤的燃燒參數(shù)信息；根據(jù)實際限制的飛灰含碳量以及燃燒參數(shù)信息，得到燃煤的實際停留時間；根據(jù)實際停留時間與燃煤的煤煙的速度，得到燃煤的燃盡高度。

具體地，確定煤粉鍋爐爐膛燃盡高度的方法，包括以下步驟：第一步：模擬高海拔環(huán)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(tài)下的燒特征參數(shù)通。第二步：根據(jù)特征參數(shù)，得到燃煤的燃煤飛灰含碳量與燃煤的煤粉在鍋爐內(nèi)的停留時間的相關(guān)性。第三步：通過飛灰含碳量與煤粉在鍋爐內(nèi)的停留時間的相關(guān)性，得到在實際鍋爐設(shè)計時要求達到的飛灰含碳量限值下對應(yīng)的煤粉在爐內(nèi)的停留時間值，結(jié)合煤粉在爐膛內(nèi)的煙氣流速，得到爐膛的燃盡高度。

將飛灰含碳量和煤粉的燃盡率與燃煤在試驗鍋爐內(nèi)的煤粉的停留時間進行曲線擬合得到關(guān)系曲線圖。根據(jù)實際鍋爐設(shè)計要求限制的飛灰含碳量，在關(guān)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(jù)實際停留時間與燃煤的煙氣流速，計算出設(shè)計鍋爐的爐膛的燃盡高度。

在本實施例中，該高海拔地區(qū)煤粉鍋爐的燃盡高度的確定方法使鍋爐的燃盡高度的確定更有科學(xué)依據(jù)，避免了僅憑經(jīng)驗公式確定鍋爐的燃盡高度可能造成燃盡高度設(shè)計不足的問題，有效地降低了鍋爐設(shè)計風(fēng)險。利用該方法確定鍋爐的燃盡高度，方法簡單可靠，通用性強，對其它煤種在高海拔條件下的鍋爐燃盡高度確定同樣適用。

如圖1所示，燃燒參數(shù)信息包括實驗飛灰含碳量和實驗煤粉燃盡率，將實驗飛灰含碳量和實驗煤粉燃盡率與燃煤在鍋爐的爐膛內(nèi)的實驗留時間進行曲線擬合得到關(guān)系曲線圖。根據(jù)實際限制的飛灰含碳量在關(guān)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(jù)實際停留時間與煙氣平均速度計算出燃煤燃盡的高度。具體確定方法如下：

若燃煤燃盡的高度為h可以通過以下公式獲得：

h＝τ*wy，

其中，為鍋爐要求達到的煤粉在爐內(nèi)的停留時間，單位為s。wy為煙氣的平均速度，單位為m/s。wy可以通過以下公式獲得：

wy＝0.3712×bj×vy×(273+θp)/a/b/pd，

其中，bj為計算燃料量，單位為kg/s。vy為1kg燃料在標準狀態(tài)下燃燒產(chǎn)生的煙氣體積，nm³/kg。a為高海拔地區(qū)鍋爐的爐膛的寬度，單位為m。b為高海拔地區(qū)鍋爐的爐膛的深度，單位為m。pd為當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?，單位為kpa。θp為爐膛內(nèi)的平均溫度，單位為℃。

進一步地，θp通過以下公式獲得：

θp＝(θ1×θ2)^0.5，

其中，θ1為爐膛內(nèi)的火焰平均溫度，單位為℃；θ2為燃燒器區(qū)域的火焰平均溫度，單位為℃。θ1和θ2通過以下公式獲得：

θ1＝0.925(θa×θ”)^0.5，

其中，θ”為爐膛出口的溫度，單位為℃，θa為燃煤的理論燃燒溫度，單位為℃。

θ2＝1144+249×ln(0.86qfz)，

其中，

qfz為爐膛的折算熱負荷，單位為mw/m²。

qfz＝qnet,ar×bj/[2a×b×nf×c×(a+b)]^0.5/1000，

其中，qnet,ar為燃煤的收到基低位發(fā)熱量，，單位為kj/kg，bj為計算燃料量，單位為kg/s，a為爐膛的寬度，單位為m。b為爐膛的深度，單位為m，nf為燃燒器的層數(shù)，c為燃燒器的之間的平均間距，單位為m。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明對于燃用劣質(zhì)煙煤、布置在高海拔地區(qū)的電站鍋爐，具有如下的優(yōu)點：

1、利用高海拔燃燒試驗臺模擬真實鍋爐燃燒環(huán)境，使鍋爐燃盡高度的確定更有科學(xué)依據(jù)，避免了現(xiàn)有技術(shù)中僅憑經(jīng)驗公式確定鍋爐燃盡高度可能導(dǎo)致燃盡高度設(shè)計不合理的問題，降低了鍋爐的設(shè)計風(fēng)險；

2、利用該方法確定鍋爐的燃盡高度簡單可靠，通用性強，對其它煤種在高海拔或非高海拔條件下的鍋爐燃盡高度確定同樣適用。

如圖2所示，測量魚卡煤鍋爐在高海拔條件下燃燒時飛灰含碳量和煤粉燃盡率與其爐內(nèi)停留時間的關(guān)系曲線，根據(jù)所要求的飛灰含碳量限值(如飛灰含碳量<3％)及其對應(yīng)的煤粉燃盡率，由圖2查出所對應(yīng)的停留時間τ。利用公式h＝τ*wy計算鍋爐的燃盡高度h。

具體地，首先通過試驗裝置得到實驗停留時間與實驗飛灰含碳量、實驗煤粉燃盡率的關(guān)系曲線，然后根據(jù)圖2，得到較低的飛灰含碳量為3.3％、對應(yīng)的實驗煤粉燃盡率為98.8％時所對應(yīng)的停留時間為1.74s，再根據(jù)上述公式計算出煙氣在爐內(nèi)的上升速度為14.3m/s，最后按上述公式得到實際鍋爐的燃盡高度24.8m，較《大容量煤粉燃燒鍋爐爐膛選型導(dǎo)則》推薦值的上限23.2m仍高1.6m。該方法可以使新建鍋爐達到更好的燃盡率指標。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。