超临界锅炉切圆燃烧器设计导则.docx

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超临界锅炉切圆燃烧器设计导则

超临界锅炉切圆燃烧器设计导则

（部分设计参数参见燃烧器实用手册）

超临界锅炉切圆燃烧器设计导则

概述：

本设计导则主要针对哈尔滨锅炉厂自主开发的超临界切圆燃烧系统编制，在计算步骤和方法上，可以借鉴亚临界或超超临界燃烧器的设计。

由于下水冷壁采用了螺旋管圈设计方案，喷口管屏的弯管需要从燃烧器风箱内部穿过。

为了减少水冷壁和喷口管屏的设计难度，燃烧器应形成系列标准。

本设计导则随着哈尔滨锅炉厂炉型的多样化，燃烧器的系列将随之补充。

1、燃烧器位置的确定：

超临界切圆燃烧方式的锅炉，炉膛为正方形炉膛，煤粉燃烧器布置在四面墙上，约为右侧1/4处，并在炉膛内形成约为1/2炉膛宽度的逆时针切圆。

SOFA燃烧器布置在炉膛四角上，设计中采用逆时针切圆。

可设计为顺时针反切机构；也可设计成水平摆动。

根据不同炉膛断面的燃烧器布置位置如下：

炉膛宽度×深度＝18047.3×18047.3燃烧器平面布置图

炉膛宽度×深度＝19082.3×19082.3燃烧器平面布置图

炉膛宽度×深度＝20402.3×20072.3燃烧器平面布置图

2、燃烧器风箱宽度：

炉膛宽度×深度＝20402.3×20072.3燃烧器平面布置图

煤粉燃烧器宽度906mm。

SOFA燃烧器宽度980mm。

应用于褐煤600MW～660MW锅炉

炉膛宽度×深度＝19082.3×19082.3燃烧器平面布置图

煤粉燃烧器宽度864mm。

（核算后确定）

SOFA燃烧器宽度980mm。

应用于褐煤600MW锅炉、烟煤660MW锅炉、低热值烟煤600MW锅炉

炉膛宽度×深度＝18047.3×18047.3燃烧器平面布置图

煤粉燃烧器宽度812mm。

（核算后确定）

SOFA燃烧器宽度980mm。

应用于贫煤600MW～660MW锅炉、烟煤600MW锅炉

3、燃烧器高度：

燃烧器采用拉开式分组布置，除特殊情况外，燃烧器高度及立面图应当遵循附表-2的设计结构，进行喷口尺寸的调整。

燃尽风SOFA中心距最上层一次喷嘴间距6200～7500mm。

同时考虑燃烧器风箱内壁间距，摆动燃烧器间距～2000mm，固定燃烧器～1700mm。

4、燃烧器重量和吊点（后期调整）

燃烧器吊挂梁布置原则（见联系单SJC-LXD-013）

针对目前超临界切圆燃烧锅炉的陆续设计，发现存在大量的碰撞问题和吊点位置布置不合理问题，为此将燃烧器吊挂的设计思路提供给贵组，以备将来设计中能够更好、更快的完成设计工作，减少设计差错。

1）煤粉燃烧器安装在水冷壁的四面墙上，因此在煤粉燃烧器范围内钢构架距水冷壁最小净距离为3300mm.

2）在布置内排柱子时，柱子与燃烧器中心线的净间距应不小于600mm，否则影响油枪和煤粉风室的安装和运行。

3）煤粉燃烧器无论是否分组，都在最上层煤粉燃烧器上安装恒力弹簧吊架吊挂在钢构架上，考虑到燃烧器顶部梁和恒力弹簧吊架的尺寸，煤粉燃烧器的吊挂梁底标高距燃烧器风箱标高距离应大于4500mm。

4）SOFA燃烧器不知在也采用恒力弹簧吊架吊挂在刚构架上，考虑到SOFA燃烧器顶部梁和恒力弹簧吊架的尺寸，煤粉燃烧器的吊挂梁底标高距燃烧器风箱标高距离应大于3500mm。

5）其中3、4条中的吊挂梁应当布置在中间混合集箱下部，否则吊挂将无法通过中间混合集箱。

（完）

另外根据目前工程配合情况，当采用PHD型恒力弹簧吊架时，燃烧器和刚性平面间距大大降低。

甚至SOFA可连梁结构处里。

根据应力计算，认为螺旋管圈燃烧器喷口管屏可承受10000kg的附加载荷，同时燃烧器喷口管屏两侧加装一定数量的水平肋板。

在燃烧器重心核算过程中，可将二次风喷口及穿管部分的重量全部按水冷壁承受，燃烧器吊挂重量应当为挡板风箱延伸部分重量。

其中包括挡板风箱、二次风门、隔板外端、侧板、前板、内侧弯板外端、起吊梁、油枪、煤粉管道插板门、煤粉管道附加载荷。

5、燃烧器机构设计

燃烧器的设计和其他部件的设计一样，分为性能设计和具体结构设计。

性能设计人员确定燃烧器设计的基本设计参数。

结构设计根据设计参数及油枪、点火枪、火检的布置型式和位置，绘制燃烧器各部件的具体设计。

具体结构设计大致分为整体初步设计、具体组件设计。

整体初步设计要确定燃烧器的轮廓尺寸；有关部件的要求；与相关专业进行油枪、管道、吊挂、接口的配合工作；明确刚性梁和平台的位置；作好前期资料配合工作。

7.1、燃烧器计算

7.2.1、制粉计算数据

磨煤机计算出力（一次风修正）Bmkg/s

磨煤机最小出力（编制风门运行曲线、微油点火装置或等离子启动问题）t/h

磨煤机出口一次风温度（一次风修正）t1℃

磨煤机出口煤粉水分（一次风修正）MPF％

煤粉细度（是否适合煤质）R90％

磨煤机出口一次风量（一次风计算，不含煤粉水分和煤粉）V1kg/s

7.2.2、热力计算数据

锅炉总风量（燃烧器计算）V0kg/s

过量空气系数（燃烧化学当量折算）α

二次风量（二次风计算）V2kg/s

二次风温度（二次风修正）t2℃

锅炉漏风率（燃烧化学当量折算）ηL％

燃烧器台数NB

7.2.3、工程概况

煤质数据

当地气压（当海拔大于500m进行校核、海拔大于700m必须进行修正修正）

P1Pa

磨煤机台数N

磨煤机运行台数Nm

7.2.4、燃烧器参数计算

前期准备：

核算单只喷口热功率、一次风间距、燃烧器区域壁面热负荷

一次风间距

炉膛尺寸的选取

01主燃区域化学当量（根据煤质和NOx进行选取，炉膛漏风也计入主燃区化学当量）

αB=（0.8～1.05～α）

02SOFA化学当量αSOFA=α-αB

03一次风体积流量（含高海拔、高水分修正）m3/s

04一次风速度（按照一次风速选型手册选取）W1m/s

05一次风喷口面积m2

06二次风速度（按照二次风速选型手册选取）W2m/s

07一次风周界风面积（按喷口面接折算）F周界风m2

08主燃区二次风量kg/s

09主燃区二次风体积流量（含高海拔）m3/s

10主燃区二次风面积（单只燃烧器）m2

11停运风室二次风漏风率αLB=10～20％；通常取15％

12扣除一次风周界风主燃区二次风面积（单只燃烧器）m2

13二次风分配比例：

上端部：

Air-CA：

Air-CACB：

下端部=1：

1：

2：

1.25

进行主燃区二次风面积计算前，应当在总面积中减去上下防焦风面积（如果有）。

然后按分配比进行分配，计算时考虑停运喷口的漏风仍按αL=10～20％，通常取15％进行燃烧器二次风喷口的折算。

14SOFA二次风量kg/s

15SOFA体积流量（含高海拔）m3/s

16SOFA二次风面积（单只燃烧器）m2

17根据SOFA层数和是否采用备用层计算单只喷口的面积。

（计算同主燃区二次风面积）

7.2燃烧器结构设计

7.2.1、一次风组件：

煤粉管道插板门：

多为手动；由于采用L型风箱，操作端应位于侧屏板位置；通常插板门厚度120mm，设计是按照两端密封垫片2mm进行，后总厚度124mm。

煤粉喷嘴体：

燃烧器喷嘴体除特殊要求外，均采用百叶窗水平浓淡分离。

圆变方过渡接头结构应在风箱风道前板位置截止，保证后续百叶窗的安装空间，过渡段高度260mm；喉口要求缩径，流速为1.05～1.1倍一次风速；为保证喷嘴体的耐磨性能和分离效果，喷嘴体采用内衬陶瓷结构（喷嘴体厚度20mm，其中钢板8mm、陶瓷12mm。

陶瓷质量按2.76t/m3），喷嘴体内速度不宜大于22m/s。

燃烧器喷口：

燃烧器喷口通常采用耐热铸钢材料（ZG30Cr22Ni7Si2NRe），除特殊要求外，喷口壁厚宜取12mm；采用宽度100mm宽的扩散器，扩散器为偏置结构，浓相偏角10°、淡相垂直，扩散器距喷口出口端为50mm，扩散器尾端和齿形端要求堆焊D-822，厚度2～3mm，无特殊要求，扩散器不宜改动。

一次风喷口通常按照要求进行上下摆动。

目前，暂时定义摆动角度为20°、22°、25°。

今后根据具体工程不同要求，进行选取。

一次风隔仓自由流通面积

角置摆动喷嘴一次风隔仓自由流通面积（英尺2）

喷嘴尺寸

英尺

隔仓宽度

英尺

类型

隔仓高度

20

22

24

26

28

30

32

22

26

A

1.08

1.42

1.75

2.17

B

1.08

1.42

1.75

2.17

C

1.08

1.42

1.75

2.17

D

1.08

1.42

1.75

2.17

32

A

2.72

3.18

B

2.72

3.18

C

2.72

3.18

D

2.72

3.18

24

32

A

1.4

1.85

2.2

2.94

4

B

1.4

1.85

2.2

2.94

C

1.4

1.85

2.2

2.94

D

1.4

1.85

2.2

2.94

26

32

A

1.35

1.75

2.16

3.25

B

1.35

1.75

2.16

3.25

C

1.35

1.75

2.16

D

1.35

1.75

2.16

28

32

A

2.33

3.1

B

C

D

7.2.2、二次风喷口：

二次风喷口设计中应考虑一、二次风喷口宽度的对比，通常二次风喷口内壁宽度不宜小于一次风喷口内壁宽度，以提高二次风对一次风的托粉作用，防止煤粉离散后随炉渣下落。

考虑二次风出口的刚性和穿透性，二次风喷口的单元格一般选取a/b＝1.05～1.2为宜。

燃烧器喷口摆动中二次风喷口也随之摆动。

二次喷口摆动角度一般按22°～25°。

由于端部风室收到水冷壁喷口管屏的限制，设计中将端部风室摆动角度定义为15°-20°。

燃烧器性能设计中应根据具体工程进行喷口摆动放样。

油风室：

首先确定油风室作为单元制配风还是作为点火启动。

但无论那种型式油风室的自由流通面积（不含喷口周围的周界风面积），不应小于油枪额定出力下供风面积的0.65倍，否则油枪运行时将由于空气量的补给不足，产生大量黑烟，导致着火不稳定。

通常可根据下式进行核算。

核算

其中：

油枪运行条件下，最下二次风喷口面积

油风室自由流通面积（不含喷口周围的周界风面积）

油枪出力kg/s

对应部分单元制配风的油风室，油风室自由流通面积无法满足要求，通常通过临近喷口进行补给的方式来满足着火空气量（但并不可取）

简图简图

二次风隔仓流通自由流通面积表

隔仓宽度

英寸

类型

隔仓高度（英寸）

13.25

15.25

17.25

19.25

21.25

23.25

25.25

27.25

29.25

31.25

33.25

32

A

1.77

2.16

2.55

2.88

3.34

3.74

4.13

4.53

B

4.99

5.29

5.69

C

1.91

2.30