[發(fā)明專利]燃燒器區(qū)域變截面適應(yīng)靈活性調(diào)峰的煤粉鍋爐爐膛

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710007606.1
• 申請(qǐng)日: 2017-01-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106765061B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冉燊銘;潘紹成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司
• 主分類號(hào): F23C3/00
• 分類號(hào): F23C3/00;F23C7/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰;錢(qián)成岑

本發(fā)明公開(kāi)了一種燃燒器區(qū)域變截面適應(yīng)靈活性調(diào)峰的煤粉鍋爐爐膛，屬于鍋爐領(lǐng)域，不同燃燒器層的爐膛截面積不完全相同，燃燒器區(qū)域的爐膛截面積沿?zé)煔饬飨蛑饾u擴(kuò)大，變截面段爐膛截面積與其下游燃燒器對(duì)應(yīng)的爐膛截面積比值為0.75～0.95。本發(fā)明解決現(xiàn)有常規(guī)煤粉鍋爐爐膛型式存在的上述問(wèn)題，特別是單臺(tái)磨穩(wěn)燃的能力，可使鍋爐達(dá)到單臺(tái)磨穩(wěn)燃，達(dá)到20％BMCR的不投油穩(wěn)燃能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鍋爐領(lǐng)域，尤其涉及煤粉鍋爐爐膛。

背景技術(shù)

大型常規(guī)煤粉鍋爐(指煤粉氣流和助燃劑送入方向與爐膛內(nèi)煙氣流向垂直的煤粉鍋爐，與之對(duì)應(yīng)的是的拱式燃燒鍋爐)采用的爐型主要有П型布置和塔型布置，也有少數(shù)T型鍋爐。與之匹配的燃燒方式有墻式燃燒和切向燃燒，其中墻式燃燒又包括單側(cè)的墻式燃燒和對(duì)沖燃燒，切向燃燒包括單切圓和雙切圓燃燒方式。現(xiàn)有常規(guī)煤粉鍋爐都采用燃燒區(qū)域等截面積爐膛結(jié)構(gòu)。

對(duì)于附圖1所示的典型П型布置鍋爐，圖中豎直向上箭頭為煙氣流動(dòng)方向，爐膛水冷壁和頂棚等部件包圍的空腔稱為爐膛，在爐膛出口及以后的煙道中布置有過(guò)熱器、再熱器等各種受熱面。在爐膛下部，前后墻水冷壁傾斜一定角度組成冷灰斗，在冷灰斗底部，留有間隙作為排渣出口。爐膛上部，有時(shí)會(huì)將后墻水冷壁彎曲成一個(gè)向爐膛內(nèi)突出的形狀，稱為折焰角。在爐膛下部布置了燃燒設(shè)備，包括燃燒器、風(fēng)箱、燃盡風(fēng)調(diào)風(fēng)器、燃盡風(fēng)箱等，燃燒所需的燃料及空氣或氧氣等助燃劑從燃燒設(shè)備送入爐膛，并在爐膛內(nèi)發(fā)生熱解、氣化、燃燒等一系列反應(yīng)，釋放出燃料的化學(xué)能，生成高溫?zé)煔狻ｋS后高溫?zé)煔獾臒崃勘凰浔诘仁軣崦嫖铡?/p>

對(duì)于附圖2所示的典型塔型布置鍋爐，圖中豎直向上箭頭為煙氣流動(dòng)方向，除了爐內(nèi)受熱面布置型式，其爐膛結(jié)構(gòu)與П型布置鍋爐是相似的。

無(wú)論哪種布置型式和燃燒方式，常規(guī)煤粉鍋爐下部爐膛(本專利中指爐膛屏區(qū)受熱面以下部分的爐膛)均由四面垂直的水冷壁組成，各層燃燒器位置的爐膛截面積均相等。在爐膛底部，水冷壁前后墻傾斜一定角度形成冷灰斗。冷灰斗底部有間隙作為排渣口。

隨著國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于下達(dá)火電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目的通知》的要求，要進(jìn)一步增加機(jī)組的調(diào)峰能力，即供熱機(jī)組增加20％額定容量的調(diào)峰能力，最小技術(shù)出力達(dá)到40％-50％額定容量；純凝機(jī)組增加15％-20％額定容量的調(diào)峰能力，最小技術(shù)出力達(dá)到30％-35％額定容量，要求機(jī)組不投油穩(wěn)燃時(shí)純凝工況最小技術(shù)出力達(dá)到20％-25％，針對(duì)鍋爐而言則需要滿足20-25％BMCR不投油穩(wěn)燃負(fù)荷的要求，并長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，而現(xiàn)有常規(guī)煤粉鍋爐爐膛型式和燃燒器布置雖然技術(shù)很成熟，但要滿足20-25％BMCR不投油穩(wěn)燃負(fù)荷還是存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

1)現(xiàn)有鍋爐方案設(shè)計(jì)時(shí)均需要考慮滿負(fù)荷的煤種適應(yīng)能力和防結(jié)渣能力，因此鍋爐爐膛熱力指標(biāo)取的較低，因此在投運(yùn)單臺(tái)磨/單層燃燒器時(shí)，整個(gè)爐膛溫度水平和環(huán)境溫度較低，難以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)磨穩(wěn)燃，通常需要2臺(tái)磨相互配合，才能達(dá)到30％BMCR的穩(wěn)燃能力；

2)由于現(xiàn)有技術(shù)下層燃燒器區(qū)域燃燒強(qiáng)度較低，爐膛溫度不夠高，使下層燃燒器送入的煤粉燃盡率偏低，降低了鍋爐效率；

3)鍋爐點(diǎn)火升負(fù)荷期間是逐臺(tái)投入磨煤機(jī)的，一般先投運(yùn)與下層燃燒器對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)，如果爐膛溫度不夠高，煤粉進(jìn)入爐膛不會(huì)點(diǎn)燃，因此在投入煤粉之前往往要先投入輔助燃料油或者天然氣使?fàn)t膛內(nèi)溫度升高到允許投煤的條件，由于現(xiàn)有技術(shù)爐膛溫度升高緩慢，這樣就造成大量燃油或天然氣的消耗，使每次啟動(dòng)的成本居高不下。

4)由于冷灰斗的傾斜角度有一定要求，一般不小于55度，使得現(xiàn)有技術(shù)冷灰斗高度很大。因煤粉燃盡需要在爐膛內(nèi)有合理的停留時(shí)間，對(duì)上層燃燒器到爐膛出口的距離也有要求。這兩個(gè)因素造成了鍋爐高度很大，鍋爐制造成本高。

5)冷灰斗下半部分的煙氣溫度低，造成這個(gè)區(qū)域的水冷壁換熱強(qiáng)度低，受熱面利用不充分。