预测分磨掺烧锅炉最低不投油稳燃负荷Dmin的计算模型的制作方法

本发明涉及锅炉最低不投油稳燃负荷计算技术领域，具体涉及一种预测分磨掺烧锅炉最低不投油燃稳燃负荷D_min的计算模型，适用于直吹式制粉系统、炉内未敷设卫燃带、一台磨煤机带一层燃烧器的大型煤粉锅炉。

背景技术：

国内部分电厂由于煤源问题及燃烧经济性问题，被迫或者主动地掺烧与设计煤偏差较大的煤种。为了提高掺烧后的安全性和经济性，也相应地提出了不同的优化掺烧方式。根据《DL/T 1445‐2015电站煤粉锅炉燃煤掺烧技术导则》，目前国内主要的掺烧方式为(1)间断性掺烧方式(2)炉外预混掺烧方式(3)分磨掺烧方式。对于分磨掺烧方式，掺烧位置将对燃烧稳定性和燃烧经济性产生较大影响，如下层燃烧器掺烧燃烧性能优良的煤种，有利于锅炉的燃烧稳定性，另外为了保证难燃煤种的燃尽性能，燃烧性能偏差的煤种应该尽量掺烧在从下往上数的第二层、第三层燃烧器，也可考虑掺烧在最下层燃烧器，具体与掺烧位置和掺烧煤种的燃烧性能、锅炉的设计特点、锅炉的运行状态等有关。在掺烧前，进行燃烧稳定性和燃烧经济性的预测非常重要，尤其是最低不投油稳燃负荷D_min指标，是影响锅炉燃烧稳定性的重要指标之一，高精度的预测结果可作为电厂掺烧的重要参考依据。目前尚未见到分磨掺烧锅炉最低不投油稳燃负荷的高精度计算模型的相关报道。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种预测分磨掺烧锅炉最低不投油稳燃负荷D_min的计算模型，计算结果精度高，为电厂掺烧提供重要参考依据。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种预测分磨掺烧锅炉最低不投油稳燃负荷D_min的计算模型，包括如下步骤：

第一步：按照DL/T 1446‐2015煤粉气流着火温度的测定方法测试各掺烧煤种的煤粉气流着火温度IT_i；IT_i中下标i对应i层燃烧器编号；

第二步：根据磨煤机对应的燃烧器位置确定不同磨煤机的权重系数K_i，K_i表示了投运燃烧器位置对燃烧稳定性的影响；根据磨煤机位置确定修订系数Z，Z反应了停运燃烧器位置对燃烧稳定性的影响；定义折焰角对应的水冷壁面为炉膛前墙，与之相对的水冷壁面为炉膛后墙；前后墙对冲燃烧方式和切圆燃烧方式的磨煤机的权重系数K_i和修订系数Z按照如下方法确定：

前后墙对冲燃烧方式

对前后墙对冲燃烧方式，先从后墙位置开始对燃烧器进行编号，最下层燃烧器标号为1，对应磨煤机编号为A，相应的燃烧稳定性权重系数K₁；从下往上数第二层燃烧器标号为2，对应磨煤机编号为B，相应的燃烧稳定性权重系数K₂；后墙燃烧器标号完毕再进行前墙燃烧器的编号，并以此类推。K_i从最上层燃烧器开始赋值，最上层燃烧器的燃烧稳定性权重系数Ki＝1，从上往下数第二次燃烧器的燃烧稳定性权重系数K_i＝2，以此类推；当前后墙燃烧器为三层时，权重系数K_i的确定如表1所示：

表1

当前后墙燃烧器最多为三层时，如有一侧停运中间磨煤机，如AC磨投运B磨停运，或者DF磨投运E磨停运时Z＝‐1，当前后墙均出现这种情况时，则Z＝‐2；其余状态Z＝0；

当前后墙燃烧器最多为四层时，如有一侧停运中间两层磨煤机，Z＝‐2，当前后墙均出现这种情况时，则Z＝‐4；其余状态Z＝0；

切圆燃烧方式

对于切圆燃烧方式，从最下层燃烧器开始编号为1，对应的磨煤机编号为A，相应的；从最下往上数第二层燃烧器开始编号为2，对应的磨煤机编号为B；以此类推定义燃烧器编号、磨煤机编号。从最上层燃烧器开始燃烧稳定性权重系数Ki的标号，最上层燃烧器标示为K₁，从上往下数第二层燃烧器标号为K₂，以此类推；切圆燃烧方式对应的权重系数K_i，具体和燃烧器层数有关，当有6层燃烧器时，如表2所示：定义最上层燃烧K₆＝1，从上往下数第二层燃烧器K₅＝2，以此类推；Z_i从最上层燃烧器赋值0开始，往下数，Z_i‐1递增0.2，若有6层燃烧器，则Z₆＝0，Z₅＝0.2，以此类推；Z＝‐(Z₁+Z₂+。。。Z_n)，不投运燃烧器不参与计算；

表2

第三步：计算各磨煤机掺烧煤种的最低不投油稳燃负荷D_mini，％；

式中：

IT_i——编号为i的燃烧器对应煤种的煤粉气流着火温度，℃；

Q_net,ar，i——编号为i的燃烧器对应煤种的收到基低位发热量，MJ/kg；

q_F——BMCR(锅炉最大连续出力)工况下的锅炉炉膛截面热负荷，MW/m²；

q_B——BMCR(锅炉最大连续出力)工况下的锅炉燃烧器区壁面热负荷，MW/m²；

第四步：计算混煤的最低不投油稳燃负荷Dminh，％；

当有停运磨煤机时，该层燃烧器不参与D_mini、K_i计算。

本发明具备如下优点：

(1)充分考虑了不同燃烧方式对燃烧稳定性的影响。

(2)充分考虑了燃烧器布置方式对燃烧稳定性的影响。

(3)充分考虑了停运燃烧器对燃烧稳定性的影响。

(4)预测结果和电厂实际运行更为接近。

附图说明

图1为前后墙对冲燃烧方式前后墙燃烧器为三层示意图。

图2为切圆燃烧方式有六层燃烧器示意图。

图3为本发明实施例1掺烧煤种及投运燃烧器示意图。

图4为本发明实施例2掺烧煤种及投运燃烧器示意图。

图5为本发明实施例3掺烧煤种及投运燃烧器示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作更详细说明。

实施例1：

600MW墙式对冲燃烧锅炉，锅炉设计燃用烟煤，燃烧器布置方式为前后墙各三层燃烧器对称布置，炉膛截面热负荷q_F＝4.47MW/m²,燃烧器区壁面热负荷q_B＝1.64MW/m²。电厂拟掺烧贫煤，掺烧时的烟煤和贫煤的收到基低位发热量Q_net,v,ar分别为23.00MJ/kg和24.25MJ/kg。

掺烧煤种及投运燃烧器状态如图3所示：

第一步：按照DL/T 1446‐2015煤粉气流着火温度的测定方法测试各掺烧煤种的煤粉气流着火温度IT_i；IT_i中下标i对应i层燃烧器编号；

烟煤的煤粉气流着火温度IT₁＝IT₂＝IT₄＝520℃

贫煤的煤粉气流着火温度IT₅＝730℃

第二步：根据磨煤机对应的燃烧器位置确定不同磨煤机的权重系数K_i，K_i表示了投运燃烧器位置对燃烧稳定性的影响；根据磨煤机位置确定修订系数Z，Z反应了停运燃烧器位置对燃烧稳定性的影响；定义折焰角对应的水冷壁面为炉膛前墙，与之相对的水冷壁面为炉膛后墙，如图1和图2所示。

本期锅炉为前后墙对冲燃烧方式，各层磨煤机对应的燃烧稳定性权重系数K_i，不投粉的燃烧器不赋值。

前后墙均未出现停运中间磨的情况，Z＝0。

第三步：计算各磨煤机掺烧煤种的最低不投油稳燃负荷D_mini，％；

式中：

IT_i——编号为i燃烧器的对应煤种的煤粉气流着火温度，℃；

Q_net,ar，i——编号为i燃烧器的对应煤种的收到基低位发热量，MJ/kg；

q_F——BMCR(锅炉最大连续出力)工况下的锅炉炉膛截面热负荷，MW/m²；

q_B——BMCR(锅炉最大连续出力)工况下的锅炉燃烧器区壁面热负荷，MW/m²；

烟煤的最低不投油稳燃负荷：

贫煤的最低不投油稳燃负荷：

第四步：计算混煤的最低不投油稳燃负荷Dminh，％；

当有停运磨煤机时，该层燃烧器不参与D_mini、K_i计算。

实施例2：

600MW墙式对冲燃烧锅炉，锅炉设计燃用烟煤，燃烧器布置方式为前后墙各三层燃烧器对称布置，截面热负荷q_F＝4.47MW/m²,截面热负荷q_B＝1.64MW/m²。电厂拟掺烧贫煤，掺烧时的烟煤和贫煤的收到基低位发热量Q_net,v,ar分别为23.00MJ/kg和24.25MJ/kg。

掺烧煤种及投运燃烧器状态如图4所示：

第一步：按照DL/T 1446‐2015煤粉气流着火温度的测定方法测试各掺烧煤种的煤粉气流着火温度IT_i；IT_i中下标i对应i层燃烧器编号；

烟煤的煤粉气流着火温度IT₁＝IT₂＝IT₄＝520℃

贫煤的煤粉气流着火温度IT₅＝730℃

第二步：根据磨煤机对应的燃烧器位置确定不同磨煤机的权重系数K_i，K_i表示了投运燃烧器位置对燃烧稳定性的影响；根据磨煤机位置确定修订系数Z，Z反应了停运燃烧器位置对燃烧稳定性的影响；定义折焰角对应的水冷壁面为炉膛前墙，与之相对的水冷壁面为炉膛后墙，如图1和图2所示。

本期锅炉为前后墙对冲燃烧方式，各层磨煤机对应的燃烧稳定性权重系数K_i，不投粉的燃烧器不赋值。

后墙出现停运中间磨的情况，Z＝‐1。

第三步：计算各磨煤机掺烧煤种的最低不投油稳燃负荷D_mini，％；

式中：

IT_i——编号为i的燃烧器对应煤种的煤粉气流着火温度，℃；

Q_net,ar，i——编号为i的燃烧器对应煤种的收到基低位发热量，MJ/kg；

q_F——BMCR(锅炉最大连续出力)工况下的锅炉炉膛截面热负荷，MW/m²；

q_B——BMCR(锅炉最大连续出力)工况下的锅炉燃烧器区壁面热负荷，MW/m²；

烟煤的最低不投油稳燃负荷：

贫煤的最低不投油稳燃负荷：

第四步：计算混煤的最低不投油稳燃负荷D_minh，％；

当有停运磨煤机时，该层燃烧器不参与D_mini、K_i计算。

实施例3：

1000MW切圆燃烧锅炉，锅炉设计燃用烟煤，六层燃烧器，炉膛截面热负荷q_F＝4.90MW/m²,燃烧器区壁面热负荷q_B＝1.10MW/m²。电厂设计燃用神华煤，为提高燃烧经济性，电厂拟掺烧无烟煤，掺烧时的烟煤和无烟煤的收到基低位发热量Q_net,v,ar分别为23.13MJ/kg和24.98MJ/kg。

掺烧煤种及投运燃烧器状态如图4所示：

第一步：按照DL/T 1446‐2015煤粉气流着火温度的测定方法测试各掺烧煤种的煤粉气流着火温度IT_i；IT_i中下标i对应i层燃烧器编号；

烟煤的煤粉气流着火温度IT₁＝IT₃＝IT₅＝540℃

无烟煤的煤粉气流着火温度IT₂＝780℃

第二步：根据磨煤机对应的燃烧器位置确定不同磨煤机的权重系数K_i，K_i表示了投运燃烧器位置对燃烧稳定性的影响；根据磨煤机位置确定修订系数Z，Z反应了停运燃烧器位置对燃烧稳定性的影响；定义折焰角对应的水冷壁面为炉膛前墙，与之相对的水冷壁面为炉膛后墙，如图1和图2所示。

对于本期切圆燃烧锅炉，按照切圆燃烧方式的Ki和Zi的选取规定，Ki取值参见下标，Z＝‐Z₄＝‐0.4

第三步：计算各磨煤机掺烧煤种的最低不投油稳燃负荷D_mini，％；

式中：

IT_i——编号为i的燃烧器对应煤种的煤粉气流着火温度，℃；

Q_net,ar，i——编号为i的燃烧器对应煤种的收到基低位发热量，MJ/kg；

q_F——BMCR(锅炉最大连续出力)工况下的锅炉炉膛截面热负荷，MW/m²；

q_B——BMCR(锅炉最大连续出力)工况下的锅炉燃烧器区壁面热负荷，MW/m²；

烟煤的最低不投油稳燃负荷：

无烟煤的最低不投油稳燃负荷：

第四步：计算混煤的最低不投油稳燃负荷Dminh，％；

当有停运磨煤机时，该层燃烧器不参与D_mini、K_i计算。