[發明專利]一種單爐膛對稱雙切圓煤粉燃燒裝置

有效

• 申請號: 201010136693.9
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN101793394A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 劉輝;沙龍;吳少華;曹慶喜;許連飛;欒積毅;秦裕琨
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F23C5/32
• 分類號: F23C5/32;F23C7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及一種單爐膛煤粉燃燒裝置，屬于燃煤鍋爐技術領域。

背景技術

四角切圓燃燒是世界范圍內應用最為廣泛的煤粉燃燒方式之一，切圓燃燒中四角火焰形成假想切圓可以相互支持，一、二次風的混合便于控制，具有煤種適應性更強、燃燒穩定、氮氧化物排放低等特點。但由于切向燃燒在爐膛出口存在殘余旋轉造成熱偏差，并且這種熱偏差隨著鍋爐容量、爐膛尺寸的增加不斷加大，四角切圓燃燒的應用極限范圍小于800MW。提高鍋爐參數和容量可以大幅度提高火力發電廠的經濟性，對充分利用我國煤炭資源、減輕環境壓力、減少水資源消耗具有著重要作用。目前電站鍋爐不斷向高參數、大容量發展，自2006年我國首臺1000MW等級超超臨界鍋爐機組投入商業運行后，在短短的幾年間已有超過30臺機組投入商業運行。1000MW等級超超臨界鍋爐多采用單爐膛對稱雙切圓的燃燒方式，見附圖1。單爐膛對稱雙切圓燃燒方式爐膛為長方形，共設置八組燃燒器，在爐膛內形成兩個旋向相反的切圓氣流，旋轉氣流形成的流動偏差與火焰輻射的熱偏差疊加可以大大降低爐膛出口的熱偏差，所以單爐膛對稱雙切圓燃燒方式最大可以應用于1100MW以上的鍋爐。

目前單爐膛對稱雙切圓燃燒方式中八組燃燒器都布置在前后墻水冷壁上，形成切圓的四組燃燒器呈矩形布置，其不同于單切圓燃燒方式，四組燃燒器布置在爐膛角部，呈近似正方形布置。單切圓燃燒方式燃燒器射流圍成一正方形或近似正方形，其內切氣流接近圓形，見附圖2。而目前的單爐膛對稱雙切圓燃燒方式中形成切圓的四組燃燒器射流中心線延長線所圍成的是一個菱形，且該菱形的長對角線并不平行于爐膛側墻，見附圖3。這樣，燃燒器射流形成的切圓氣流便是一個斜橢圓形。在實際過程中，各股射流與爐膛前后墻夾角不同、射流行程也不相等，各股射流對下游射流的沖擊強度和作用位置不同，導致各股燃燒器射流偏斜程度的差異，使得斜橢圓變得更加狹長，偏斜更明顯。目前單爐膛對稱雙切圓燃燒方式爐內氣流形成斜橢圓，左側爐膛斜橢圓長軸指向5a#角和7a#角，右側斜橢圓長軸指向2a#角和4a#角，斜橢圓長軸指向的2a#角、4a#角、5a#角及7a#角為“熱角”，而其余的1a#角、3a#角、6a#角及8a#角為“冷角”，見附圖4。在熱角附近的水冷壁熱負荷較高，并且存在明顯的氣流刷壁現象，在燃燒高硫煤和易結渣煤種時易發生高溫腐蝕和結渣現象。

發明內容

本發明的目的是提供一種單爐膛對稱雙切圓煤粉燃燒裝置，以解決單爐膛雙切圓形式的爐膛中，由于燃燒器矩形布置而造成的切圓氣流呈斜橢圓形，斜橢圓長軸指向的“熱角”附近易發生結渣和高溫腐蝕等問題。本發明部分燃燒器采用角式布置，形成切圓的四組燃燒器近似呈正方形布置，切圓氣流近似正圓形，這樣會使燃燒氣流的爐膛充滿度更好，適用于垂直管圈和螺旋管圈的水冷壁。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：本發明的燃燒裝置由爐膛、四列墻式布置的燃燒裝置和四列角式布置的燃燒裝置組成；爐膛由四面水冷壁圍成，四面水冷壁分別是前墻水冷壁、后墻水冷壁、左側墻水冷壁和右側墻水冷壁，左側墻水冷壁與右側墻水冷壁之間的距離為爐膛寬度，爐膛沿其寬度方向中心線對稱分成左半爐膛和右半爐膛，爐膛的四個楞角分別定義為左前楞角、右前楞角、左后楞角和右后楞角；前墻水冷壁和后墻水冷壁上各設置有兩列墻式布置的燃燒裝置，爐膛的每個楞角處設置有一列角式布置的燃燒裝置，每列墻式布置的燃燒裝置和每列角式布置的燃燒裝置均各由一組主燃區燃燒裝置和一組燃盡風裝置組成，且一組燃盡風裝置布置在一組主燃區燃燒裝置正上方，每組主燃區燃燒裝置由多個一次風噴口和多個二次風噴口組成，且多個一次風噴口和多個二次風噴口上下交替設置，每組燃盡風裝置由多個燃盡風噴口組成，多個燃盡風噴口沿豎直方向設置，四列墻式布置的燃燒裝置和四列角式布置的燃燒裝置高度相同且位于同一水平面上。