7炉膛有效容积的确定方法

7.1对于切向燃烧锅炉炉膛出口烟窗截面，一般规定为炉膛后墙折焰角尖端垂直向上直至顶棚管 形成的假想平面，如图1所示。如果布置在上述假想平面以内（即炉膛侧）的屏式受热面横向间距 ≤457mm，则该屏区应从炉膛有效容积中扣除；对于对冲燃烧锅炉及W型火焰燃烧锅炉横向间距 >457mm的屏式受热面，一般超出折焰角尖端垂直向上的平面，如图2、图3所示，则炉膛出口烟 窗可以沿水平烟道向后移至出现受热面横向间距≤457mm的截面，但是不能超出后墙水冷壁（对于 W型锅炉指上炉后墙水冷壁）延伸的平面；对于塔式布置锅炉炉膛出口烟窗为沿烟气行程遇到的 受热面水平方向管间横向间距≤457mm的第一排管子中心线构成的水平假想平面，如图4所示。 7.2炉膛冷灰斗区有效容积只计上半高度，下半高度是死滞区，不计入炉有效容积。 7.3炉膛截面积按水冷壁管中心线所围成的矩形平面计算，当设计带有较大的切角（炉膛切角小 直角边长l1>V1l2/10，对于W型锅炉则为l1>Vlsl2/10）时，如图3所示，则其炉膛有效容积 应按切角壁面包裹的实际体积计算。

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图1切向燃烧锅炉炉膛结构尺寸示意图

角钢标准图2对冲燃烧锅炉炉膛结构尺寸示意图

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图3W型火焰燃烧锅炉炉膛结构尺寸示意图

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注：图示的塔式炉为切向燃烧方式，另外，也有对冲燃烧及W型燃烧方式的塔式炉。 图4塔式布置锅炉炉膛结构尺寸示意图

B炉膛热力特性参数及燃烧器设计参数的选择

3.1主要炉膛热力特性参数计算

炉膛容积热负荷9v计算式见式（2）：

B锅炉设计煤耗量，kg/s； 94——固体未完全燃烧热损失，%。

8.1.2煤粉平均停留时间

N,=B, Oot. a

..........

从燃烧特性去选取炉膛容积热负荷主要是控制煤粉在炉内的停留时间（以烟气平均停留时间t 替代），本标准认定煤粉平均停留时间为最上排一次风喷嘴或三次风喷嘴中心至屏下缘的这段停 留时间T。T的计算方法见附录C。

式中 炉截面热负荷，MW/m； + 炉膛截面积，m。除有较大的切角（见7.3）外，按式（6）计算；对于W型火焰煤 锅炉应取下炉膛截面积，按式（7）进行计算：

l1——炉膛深度，前后墙水冷壁管中心线间的距离，m； 12———炉膛宽度，左右墙水冷壁管中心线间的距离，m； W型火焰燃烧锅炉下炉膛深度，m。

8.1.4燃烧器区壁面热负荷gH

燃烧器区壁面热负荷9Hr按式（8）进行计算

F=li×l2 F=lxla

qhr= 1000 Fm IV

FHr—最上排、最下排一次风喷嘴或三次风喷嘴中心线间距离外加3m所包围的炉膛围 积， m、 计算公式见式(9)

F=2( +1)×(4 +3)×

W型火焰燃烧方式锅炉不计算燃烧器区壁面

8.1.5塔式布置锅炉的相关要求

2(. + .)( + 3)

不论切向、对冲或W型燃烧方式都可采用塔式布置，除炉膛出口烟窗需要特殊定义外（ 章），其余的热力特性参数及燃烧器设计参数选择，均决定于其选用的燃烧方式。 2切向燃烧方式炉膛热力特性参数及燃烧器设计参数的选择

8.2.1热力特性参数的选取原则如下：

a）热力参数的选取可根据多台已投运的锅炉设计数据采用类比法进行确定； b）机组容量、煤着火燃尽特性及煤灰结渣倾向对炉膛热力特性参数值的影响趋势见表1； C 炉膛容积热负荷的选取要适中。热负荷过高会影响燃尽，并导致炉膛出口烟温过高，以致受 热面局部结渣；热负荷过低，则会使辐射与对流受热面分配失衡，甚至省煤器受热面趋近于 零，这不仅增加锅炉制造成本，也不利于锅炉运行性能； d）gF与qHr共同构成主燃烧区燃烧强度，因此，在其中某一参数（如gr）为一定时，为了提高

燃烧稳定性，可提高9H值； 各一次风喷嘴中心线间的平均距离与单只一次风喷嘴输入热功率有关。热功率增加，其平均 距离应增大； f）对于采用热炉烟干燥制粉系统低温燃烧的褐煤锅炉，最上排一次风喷嘴或三次风喷嘴中心 线至屏下缘距离的煤粉平均停留时间选取既要保证充分燃尽，又要考虑由于燃烧温度低所 造成的辐射受热面积增加的问题； ） 对于切向燃烧方式配中间储仓式制粉系统，应考虑三次风引入炉膛的位置，采取加强煤粉燃 尽和降低NO.排放的措施

表1机组容量、煤着火、燃尽特性及煤灰结渣倾向对炉膛热力特性参数的影响超

注1：距离13、停留时间t以及容积热负荷gv未考虑低气压 注2：无烟煤/贫煤指Rw<4.67（Var<20%）的煤种。 注3：烟煤指4.67≤Rw<5.59（20%≤Vdar<37%）的煤种。 注4：褐煤指Rw≥5.59（Var≥37%）的煤种。 注5：无烟煤/贫煤的qHr未考虑卫燃带修正系数。 注6：表中括号内数据均为参考值。

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8.2.3配直吹式制粉系统的切 配中间储仓式制粉系统的切向煤 荐范围见表4

粉系统的切向燃烧方式直流式燃烧器设计参数

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份系统的切向燃烧方式直流式燃烧器设计参数（

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8.2.4选择切向燃烧方式直流

4选择切向燃烧方式直流式燃烧器设计参数时应遵从以下原则： a）单只一次风喷嘴最大允许热功率的选取与炉膛截面积及煤灰熔融特性温度有关。炉膛截面积 增加，则单只一次风喷嘴最大允许热功率可增加；煤灰熔融特性温度升高，则单只一次风喷 嘴最大允许热功率可增加。单只一次风喷嘴热功率增大，则一次风喷嘴数量减少，层数减少； b）HP、RP、MPS型磨煤机直吹式制粉系统均需要有备用磨煤机，因而均需有一次风喷嘴备用 层；双进双出钢球磨煤机一般不设备用磨煤机，也不设备用一次风喷嘴；风扇磨煤机需要备 用1角或2角燃烧器；中间储仓式制粉系统一般不设备用一次风喷嘴； c）机组容量、煤的特性对燃烧器设计参数的影响趋势见表5； d）各次风率均以扣除炉膛漏风和火检探头冷却风后的风量为100%进行计算； e）对于高水分褐煤抽高温炉烟干燥时，其一次风率应降低；对灰熔融特性温度低而发热量高的 褐煤采用低温燃烧时，为防止结渣，一次风速应高些，二次风温应低些。 配风结构特殊的新型燃烧器可不受本标准限制

表5机组容量、煤的特性对燃烧器设计参数的影响趋势

方式炉膛热力特性参数及燃烧器设计参数的选

8.3.1对冲燃烧方式炉膛热力特性参数（BMCR工况）的推荐范围见表6。其确定原则与切向燃烧 方式基本相同、见 8.2.1 及 8.2.4。

注1：距离13、停留时间t以及容积热负荷qv未考虑低气压的影响，修正方式见9.14。 注2：无烟煤/贫煤指Rw<4.67（Vdar<20%）的煤种。 注3：烟煤指4.67≤Rw<5.59（20%≤Vdaf<37%）的煤种。 注4：褐煤指Rw≥5.59（Vdar≥37%）的煤种。 注5：无烟煤/贫煤的9H未考虑卫燃带修正系数。 注6：表中括号内数据均为参考值。

8.3.2配直吹式制粉系统的对冲燃烧方式燃烧器设计参数（BMCR工况）的推荐范围见表7；配中 间储仓式制粉系统的对冲燃烧方式燃烧器设计参数（BMCR工况）的推荐范围见表8。

8.3.2配直吹式制粉系统的对冲燃烧方式燃烧器设计参数（BMCR工况）的推荐范围见表7；配中

8.3.2配直吹式制粉系统的对冲燃烧方式燃烧器设计参数（BMCR工况）的推荐范围见 间储仓式制粉系统的对冲燃烧方式燃烧器设计参数（BMCR工况）的推荐范围见表8.

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燃烧器设计参数（BMCR工况） 的推荐范围

8.4W型火焰燃烧方式炉膛热力特性参数及燃烧器设计参数选择

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8.4.1W型火焰燃烧方式炉膛热力特性参数（BMCR工况）的推荐范围见表9。

W型火焰燃烧方式炉膛热力特性参数（BMC

8.4.2W型火焰燃烧方式炉膛热力特性参数的选取原则如下： a）保证燃料在下炉膛着火容易且基本燃尽，在低负荷不投辅助燃料助燃时燃烧稳定； b）上/下炉深度比l/l宜大于0.5，以使前后拱U型火焰射流尽量避免相互干扰； c）前后拱上靠近侧墙的燃烧器一次风喷嘴中心线应与侧墙保持适当距离，以免火焰冲刷侧墙水 冷壁或卫燃带； d）下冲煤粉气流不冲刷冷灰斗壁面，不发生短路，火焰能得到均衡而充分的发展，保证能形成 良好的W型火焰； e） 根据煤质着火燃尽特性和结渣倾向，合理布置下炉膛卫燃带。 8.4.3W型火焰燃烧方式燃烧器的设计原则如下： a）燃烧器沿炉宽均匀布置，如采用直吹式制粉系统，要特别注意磨煤机与燃烧器的匹配关系， 在停投任何一台磨煤机时，炉膛输入热量沿炉宽度尽量均匀分布； b）燃烧器一、二次风率、风速选取适当，保证煤粉在下炉内基本燃尽，且能形成较好的W型 火焰； c 燃烧器二次风宜采用适合无烟煤的分级配风方式； d）当采用中间储仓式制粉系统时，三次风喷嘴的布置位置要离开主煤粉气流适当距离，不致影 响煤粉的着火和稳定燃烧。

a）燃烧器沿炉宽均匀布置，如采用直吹式制粉系统，要特别注意磨煤机与燃烧器的匹配关系， 在停投任何一台磨煤机时，炉膛输入热量沿炉膛宽度尽量均匀分布； b）燃烧器一、二次风率、风速选取适当，保证煤粉在下炉膛内基本燃尽，且能形成较好的W型 火焰； c 燃烧器二次风宜采用适合无烟煤的分级配风方式； d）当采用中间储仓式制粉系统时，三次风喷嘴的布置位置要离开主煤粉气流适当距离，不致影 响煤粉的着火和稳定燃烧。

制粉系统有直吹式和中间储仓式热风送粉两种，燃烧器型式主要有双调风旋流式、双旋风分离式、 浓缩型双调风旋流式及直流狭缝式等几种。根据国内生产300MW、600MW级发电机组W型火焰 燃烧锅炉的设计经验，给出这些燃烧器配风参数（BMCR工况）的推荐范围，见表10。

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表10配直吹式制粉系统的W型火焰燃烧锅炉燃烧器配风参数（BMCR工况）的推荐范围

9与炉膛及燃烧器设计有关的其他要求

9.1对设计煤种和校核煤种的要求

在进行炉膛设计选型之前，应对设计煤种煤质分析数据（包括元素分析和发热量等数据）做 必要的检验与核算，并考虑锅炉投运后煤质可能的变化幅度。设计煤种和校核煤种的关系是以设 计煤种为主，兼顾校核煤种。校核煤种与设计煤种应为同一大类煤种。 燃用的校核煤种或实际燃用煤种的煤质特性相对于设计煤种煤质特性的偏离在表11规定的范 围内，应保证锅炉达到额定设计出力及额定工况下锅炉出口蒸汽参数值

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表11保证锅炉额定出力及出口蒸汽参数允许的煤质变化范围

9.2炉膛高度及出口温度的选取原则

选取炉膛高度时既要保证煤粉充分燃尽，又要考虑传热的要求。炉膛出口烟气温度与煤质特 性、锅炉输人热功率、炉膛容积及形状、炉膛辐射受热面积、水冷壁污染系数及火焰中心高度等因素有关。 为防止炉膛出口区域受热面结渣，在锅炉额定负荷时，应使出口烟气温度降低到煤灰变形温度DT以下 50℃～100℃；若煤灰软化温度ST与变形温度DT之差小于或等于50℃，则炉膛出口烟气温度应降 低到煤灰软化温度ST以下100℃150℃。

次风喷嘴或三次风喷嘴中心线至冷灰斗拐点的

最下排一次风喷嘴或三次风喷嘴中心线至冷灰斗拐点的距离15的选取，要考虑为下平部分燃 烧器进人的燃料提供一个燃烧空间，特别是直流式燃烧器，下摆时不能使火焰冲刷灰斗斜坡，造 成水冷壁结渣或过烧、爆管。 对于切向燃烧方式锅炉，此距离（1s）与炉膛截面尺寸（16=（宽+深）/2）有关，300MW级 锅炉ls一般在3.5m~5.0m之间；600MW级锅炉l5一般在4.5m~5.5m之间，遇有强结渣煤时取高 值。当采用摆动式燃烧器时一般ls不宜小于按式（11）求得的尺寸；对冲燃烧方式锅炉，当锅炉 容量增大时，可增加炉膛宽度，故ls值一般取2.4m～3.6m，遇有结渣强的煤种可取高值。

Zs= 0.213 /6 +1.48

Ls= 0.213 /6 +1.48

15—最下排一次风喷嘴或三次风喷嘴中心线至冷灰斗拐点间的距离，m； 116——炉膛截面尺寸，m。 另外，由于受下列情况影响，而无法减小15值： a）对于多数燃料，特别是易结渣煤种，需要在最下排燃烧器至冷灰斗之间布置一层吹灰器； b）对于风扇磨煤机，由于机体本身比较高，磨煤机上部又需布置分离器、分配器、膨胀节等； c）双进双出钢球磨煤机分离器有时不放置在磨煤机上，煤粉管道标高被抬高，最下排一次风喷 嘴或三次风喷嘴中心线标高只好拾高，距离L则相应加大。

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9.4切向燃烧方式炉膛截面的宽/深比（l/）的选取

炉膛截面的宽/深比（12/，）应尽量趋近1，且不宜超过1.20

9.7对炉膛及燃烧器设计布置的要求

炉膛及燃烧器设计布置时应采取措施，减少炉膛出口截面的烟温及烟量分布不均匀性。各种 燃烧方式都应避免煤粉火焰冲刷水冷壁，以防止结渣、高温腐蚀和造成水冷壁管内传热恶化

燃用混煤时应注意分析被混煤种的燃烧特性。一般有以下规律：混煤的着火及燃烧稳定性趋 近于易燃煤的着火特性，难燃煤中掺烧部分易燃煤种会提高燃烧稳定性；混煤的燃尽性趋近于难 燃煤种，难燃煤种掺烧易燃煤种不会使燃尽特性显著改善，甚至不利于充分燃尽。 结渣煤种掺烧不结渣煤种一般会使结渣减轻，但有时两种不结渣煤种混烧时反而产生结渣。 燃用混煤时应采取措施，达到均匀混合。对直吹式系统也可采用不同磨煤机供不同煤种，即不同 层燃烧器燃用不同煤种的混煤措施。

切向燃烧锅炉下炉膛水冷壁污染系数的选耳

膛水冷壁污染程度直接影响下炉膛（指分隔屏屏底标高以下部分炉膛）出口烟气温度%， 下炉膛出口烟气温度时，由制造厂根据设计燃料在已有电厂的运行和设计经验选取污染 ，当无燃用经验时，可参照附录F选取

9.10磨煤机出口允许的最高温度

磨煤机出口允许的最高温度M2见表12。

表12磨煤机出口允许最高温度

注：燃用混煤时可允许按tM2较低的相应煤种取值。

9.11燃烧器设计对磨煤机及制粉系统的要

2.11.1对于采用直吹式制粉系统的锅炉，每台磨煤机分别只向某一层或二层（某一角）燃烧器供 粉。此时磨煤机和燃烧器的出力和布置应满足： a）锅炉BMCR工况下允许一台磨煤机停运，煤粉产量够用，且煤粉细度正常； b）无论投入哪几台磨煤机运行，都应保证沿炉膛宽度方向煤粉及风量分配连续、稳定、均匀。

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12火焰检测及炉膛安全监控系统（FSSS）白

为了锅炉运行安全，特别是为达到低负荷稳定燃烧，锅炉应配备可靠的火焰检测装置及可靠 的炉膛安全监控系统（FSSS），以适应于低负荷运行的燃烧器控制。

9.13煤粉细度的选取

Roo=0.5nVaf ..............

Roo=0.5nVdaf

R90—煤粉细度，%; n一煤粉的均匀性系数； Vdaf煤的干燥无灰基挥发分，%。 注：一般情况下，配离心式分离器的制粉设备，n~1.1；配双流惯性式分离器的制粉设备，n=1.0；配单流惯 生式的制粉设备，n0.8；配旋转式分离器的制粉设备，n~1.2。 当燃用褐煤及油页岩时，煤粉细度R90=35%～50%（挥发分高时取大值，挥发分低时取小值）。

9.14高海拔地区的锅炉设计

9.14高海拔地区的锅灯

Va=Vm.PB Pd

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式中： H—海拔，m。 根据式（14）绘制的pa与H相关图见图5。

图5大气压力与海拔的相关图

对于压力降低幅度较大的锅炉设计，在增加炉膛的容积时，应在增加炉膛高度的同时，适当 曾加炉膛截面积，以免因气压降低而过多地增加烟气在炉内的上升速度，影响燃烧稳定性。但考 到增加炉膛截面积会降低炉膛截面热负荷，从而降低主燃烧区温度，影响燃尽，故建议在可能 条件下，再适当减小最上排、最下排一次风喷嘴或三次风喷嘴中心距离，以增加燃烧器区壁面热 负荷，从而不使主燃烧区温度降低过多。 压力降低对燃烧本身及传热也都有不同程度的负面影响，特别是对于贫煤、无烟煤影响较大。 当海拔大于800m1000m时应采取提高燃烧性能的措施，参见附录H。

车库设计规范和图纸9.14.2燃烧器设讯

高海拨地区燃烧器出口截面的流动状况也发生变化，设计时应维持空气质量流量相等， 足式（15）：

式中： Pa一—当地（高海拔地区）地面空气密度，kg/m；

PaFaWa=PBFBWB

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.FW.EP.F.W. ...................

质量标准p.FW.= P.F.W.