專(zhuān)利名稱(chēng)：一種w火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種w火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換的方法和裝置，屬于w型火焰鍋爐燃燒技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景我國(guó)是世界上為數(shù)較少的無(wú)煙煤儲(chǔ)量豐富的國(guó)家之一，其探明儲(chǔ)量近1200 億噸。但由于無(wú)煙煤的揮發(fā)份含量較低，揮發(fā)份析出溫度高，致使煤粉氣流著 火困難，燃燒不穩(wěn)定，不易燃盡，造成鍋爐運(yùn)行中機(jī)械不完全燃燒增加，鍋爐 效率較低。為提高燃燒無(wú)煙煤等低反應(yīng)能力煤種鍋爐的運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性， 我國(guó)于20世紀(jì)80年代后期引進(jìn)了美國(guó)FW公司FW-W型火焰鍋爐燃燒技術(shù)。同 時(shí)國(guó)內(nèi)東方鍋爐廠(chǎng)通過(guò)引進(jìn)和消化美國(guó)FW公司技術(shù)，設(shè)計(jì)出多臺(tái)FW-W型火焰 鍋爐并開(kāi)始投入市場(chǎng)，如上安電廠(chǎng)3、 4號(hào)機(jī)組、山西陽(yáng)泉電廠(chǎng)l、 2號(hào)機(jī)組。FW-W型火焰鍋爐的結(jié)構(gòu)與常規(guī)燃煤鍋爐不同，它包括鍋爐體下部的燃燒 室、鍋爐體上部的燃盡室和煤粉燃燒器；所述燃燒室的深度比燃盡室大，且燃 燒室前面突出部分的頂部構(gòu)成爐拱，所述煤粉燃燒器裝設(shè)在爐拱上，下噴的煤 粉氣流著火后向下伸展，在燃燒室的中下部折轉(zhuǎn)向上，沿燃燒室中軸線(xiàn)上升， 從而形成W型火焰，未完全燃燒產(chǎn)物隨煙氣流上升進(jìn)入燃盡室繼續(xù)燃燒。東方鍋爐廠(chǎng)和美國(guó)FW公司的FW-W型火焰鍋爐都采用旋風(fēng)分離式煤粉濃 淡燃燒器，該燃燒器錯(cuò)列布置在前后墻的兩個(gè)拱上。 一次風(fēng)煤粉氣流同時(shí)切向 進(jìn)入兩個(gè)并列的旋風(fēng)分離式燃燒器，在離心力的作用下，大量煤粉顆粒被甩到 分離器外壁，從而提高了燃燒器噴口下射主煤粉氣流的煤粉濃度，有利于著火。 含粉較少的乏氣在旋風(fēng)分離器中心部分被引出，旋風(fēng)分離器中心管引出的乏氣
在拱上靠近爐膛中心部位送入爐膛。爐拱部送入少量的二次風(fēng)，用以冷卻噴口 和提供燃燒初期的需氧量，大量的二次風(fēng)從前后墻分三級(jí)水平均勻送入，以實(shí) 現(xiàn)無(wú)煙煤的分級(jí)供氧和燃燒。
附圖1為FW-W型火焰鍋爐的燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。沿爐膛寬度方向上排列 有多個(gè)燃燒器，在圖1中只畫(huà)了前墻的其中一支燃燒器，前后墻為對(duì)稱(chēng)布置。 在附圖1中，1，為燃盡室，2，為乏氣引出管，3，為乏氣調(diào)節(jié)擋板，4，為FW 旋風(fēng)分離器，5'為一次風(fēng)風(fēng)粉管，6'為油點(diǎn)火器，7'為二次風(fēng)擋板，8'為 環(huán)形二次風(fēng)箱，9'為前墻F層二次風(fēng)，10'為前墻E層二次風(fēng)，IT為前墻D 層二次風(fēng)，12'為拱上C層環(huán)形二次風(fēng)噴口， 13'為拱上B層環(huán)形二次風(fēng)噴口， 14，為主煤粉氣流噴口， 15'為拱上A層環(huán)形二次風(fēng)噴口， 16'為一次風(fēng)乏氣 噴口， 17'為爐拱，18'為水冷壁，19'為燃燒室。
但在實(shí)際運(yùn)行中，尤其是在高負(fù)荷的運(yùn)行條件下，東方鍋爐廠(chǎng)和美國(guó)FW公 司的FW-W型火焰鍋爐燃燒技術(shù)暴露出煤粉氣流火焰穩(wěn)定性差，爐膛出口氧量 偏低，飛灰含碳量高，燃燒經(jīng)濟(jì)性差等的問(wèn)題。
FW-W型火焰鍋爐在高負(fù)荷下的燃燒經(jīng)濟(jì)性較差，究其原因與送風(fēng)方式不合 理具有十分密切的關(guān)系。按照FW的設(shè)計(jì)思想和運(yùn)行原則，拱上只有一定比例的 少量二次風(fēng)，燃燒系統(tǒng)所需的絕大部分二次風(fēng)從爐拱下部前后墻水平分層送入 燃燒室，其中約65。/。左右的二次風(fēng)從F層噴口送入。可是，前后墻水平分層送入 的二次風(fēng)全部在煤粉氣流的背火側(cè)，同時(shí)相應(yīng)的爐拱上部的送風(fēng)很少，造成煤 粉氣流的向火側(cè)補(bǔ)氧條件較差，導(dǎo)致空氣和煤粉氣流在著火后期的混合較差， 最終影響燃燒的穩(wěn)定性和煤粉的燃盡，因此，該送風(fēng)方式存在著明顯的不合理 性。
在實(shí)際運(yùn)行中，由于煤粉顆粒較粗，為了保持燃燒的穩(wěn)定性，爐拱上的二 次風(fēng)基本上不投，處于關(guān)閉狀態(tài)，使得煤粉氣流向火側(cè)的補(bǔ)氧條件變得更差， 這表明FW所設(shè)計(jì)的拱上二次風(fēng)加入位置是不合適的，送風(fēng)不合理的矛盾十分突 出。從大量的運(yùn)行實(shí)踐表明，在高負(fù)荷下，開(kāi)啟乏氣風(fēng)并不能改善燃燒狀況，相反燃燒狀況往往惡化，因此目前基本上所有的FW-W型火焰鍋爐在運(yùn)行中都將 乏氣風(fēng)關(guān)閉，乏氣噴口處于無(wú)用狀態(tài)。這種現(xiàn)象與FW公司提供的設(shè)計(jì)思想和運(yùn)行指導(dǎo)原則相矛盾，究其原因，主要是由以下幾點(diǎn)造成的1、 風(fēng)幕效應(yīng)。乏氣風(fēng)含有一定量的煤粉濃度，能夠強(qiáng)烈的阻擋高溫?zé)煔鈱?duì) 一次風(fēng)煤粉氣流的輻射傳熱，大大降低了主煤粉氣流的吸熱量。2、 煤粉旋風(fēng)分離器分離效果不理想。根據(jù)FW的設(shè)計(jì)思路，乏氣風(fēng)的大小 應(yīng)對(duì)應(yīng)著一次風(fēng)主氣流的煤粉濃度的高低和風(fēng)速的大小。由于煤粉旋風(fēng)分離器 分離效果不理想，細(xì)的煤粉顆粒分離不下來(lái)，隨著乏氣進(jìn)入爐膛；煤粉顆粒的 細(xì)度和濃度是煤粉氣流著火的重要因素，而隨著乏氣風(fēng)量的加大，主氣流的煤 粉顆粒的平均細(xì)度變得更粗、濃度降低，這更加惡化了主氣流的著火和穩(wěn)燃條 件。3、 一次風(fēng)射流行程不夠。乏氣風(fēng)加大， 一次風(fēng)主氣流速降低，氣流剛性降 低，主氣流的穿透深度和行程不夠長(zhǎng)，造成主氣流吸收爐膛輻射熱和巻吸高溫 熱煙氣的量不夠，從而造成煤粉氣流著火性能不佳。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種W火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換的 方法。本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種W火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換裝置。 為解決上述第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種w火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換的方法將現(xiàn)有的W火焰鍋爐前后爐拱上的煤粉燃燒器的一次風(fēng)乏氣管斷開(kāi)，取消 通往燃燒室的乏氣風(fēng)；利用原有的一次風(fēng)乏氣的噴口和位置，將二次風(fēng)總量的5 % 30%以與豎直方向成0° 60°的角度和10 50m/s的速度向下射入燃燒室。本發(fā)明一種W火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換的方法，該方法通過(guò)將現(xiàn)有W火焰 鍋爐的一次風(fēng)乏氣置換為二次風(fēng)，可以消除原有送風(fēng)方式的不合理性。主要原 因如下1) 增加煤粉氣流的向火側(cè)的二次風(fēng)量的補(bǔ)充，可以改善向火側(cè)補(bǔ)氧條件， 強(qiáng)化向火側(cè)的氧量的混合與燃燒強(qiáng)度。2) 減少煤粉氣流的背火側(cè)的二次風(fēng)的量，可以降低煤粉氣流在著火早期混 入的空氣量，提高著火區(qū)域的溫度水平，增強(qiáng)煤粉氣流對(duì)高溫?zé)煔獾膸單旌希?達(dá)到著火提前而且穩(wěn)定煤粉氣流火焰的作用。3) 取消乏氣風(fēng)，雖然增加了主燃燒器煤粉噴口的氣流速度，降低了煤粉濃 度，但也相應(yīng)地增加了主煤粉氣流中細(xì)粉的含量，這對(duì)降低著火所需能量，提 早著火十分有利。4) 取消乏氣風(fēng)，相應(yīng)地增加了主燃燒器煤粉噴口的煤粉氣流火焰的剛度， 增加了氣流的穿透深度，延長(zhǎng)了煤粉火焰的行程，提高了煤粉顆粒在爐內(nèi)的停 留時(shí)間，提高了煤粉顆粒的燃盡程度，對(duì)降低飛灰含碳量十分有利。為解決上述第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種W火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換裝置， 它包括鍋爐體下部的燃燒室、鍋爐體上部的燃盡室和煤粉燃燒器，所述燃燒室 的深度比燃盡室大，燃燒室前面突出部分的頂部構(gòu)成爐拱，所述煤粉燃燒器設(shè) 置在爐拱上；在所述煤粉燃燒器的原一次風(fēng)乏氣噴口位置，插入二次風(fēng)風(fēng)管， 該風(fēng)管內(nèi)引入的是W型火焰鍋爐的一部分二次風(fēng)。
作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述煤粉燃燒器是旋風(fēng)分離式煤粉濃淡燃燒器。 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述二次風(fēng)風(fēng)管上設(shè)有閥門(mén)，用以調(diào)節(jié)二次風(fēng) 的進(jìn)風(fēng)量。作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述二次風(fēng)風(fēng)管的前端向爐膛中心線(xiàn)方向傾斜，與豎直方向成0° 60°的角度。作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述二次風(fēng)風(fēng)管與爐拱之間設(shè)有密封法蘭。 目前，基本上所有的W火焰鍋爐在運(yùn)行中都將乏氣風(fēng)關(guān)閉，乏氣噴口處于 無(wú)用狀態(tài)。因此，利用現(xiàn)有的一次風(fēng)乏氣的噴口和位置送入二次風(fēng)，可以避免 由于重新開(kāi)孔造成的對(duì)水冷壁結(jié)構(gòu)的破壞。在一次風(fēng)乏氣噴口內(nèi)新插入一根二 次風(fēng)管，并且風(fēng)管的前端向爐膛中心方向傾斜，可以起到控制和調(diào)節(jié)加入的二 次風(fēng)風(fēng)量、二次風(fēng)風(fēng)速和二次風(fēng)的角度的作用。由于每臺(tái)W火焰鍋爐的設(shè)計(jì)參 數(shù)、燃燒煤種、運(yùn)行參數(shù)的不同，相應(yīng)的從前后拱部一次風(fēng)乏氣噴口加入的二 次風(fēng)風(fēng)量、二次風(fēng)風(fēng)速以及二次風(fēng)的入射角度都應(yīng)有所不同，其具體數(shù)值應(yīng)根 據(jù)鍋爐的實(shí)際情況加以確定，以確保鍋爐達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1) 可以消除原有W火焰鍋爐送風(fēng)方式的不合理性；2) 可以提高煤粉氣流火焰的穩(wěn)定性，增加火焰行程，強(qiáng)化燃燒后期氧量的補(bǔ)充與混合，降低飛灰含碳量等；3) 充分利用原有的燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，十分適用于對(duì)現(xiàn)有FW-W型火焰鍋爐的 技術(shù)改造。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明 圖1為現(xiàn)有的W型火焰鍋爐的燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明W型火焰鍋爐的一次風(fēng)乏氣置換裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2中的A部局部放大圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖2、 3所示，本發(fā)明一種W火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換的方法將現(xiàn)有的W火焰鍋爐前后爐拱10上的旋風(fēng)分離式煤粉濃淡燃燒器3的一次風(fēng)乏氣管31斷開(kāi)，取消通往 燃燒室的乏氣風(fēng)管；利用原有的一次風(fēng)乏氣的噴口 32和位置，將二次風(fēng)總量的 5% 30%從該位置以與豎直方向成(T 6(T的角度和10 50m八s的速度向下射 入燃燒室。本發(fā)明一種W火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換裝置，它包括鍋爐體下部的燃燒室1、 鍋爐體上部的燃盡室2和旋風(fēng)分離式煤粉濃淡燃燒器3，所述燃燒室1的深度比 燃盡室2大，燃燒室1前面突出部分的頂部構(gòu)成爐拱10，所述旋風(fēng)分離式煤粉 濃淡燃燒器3設(shè)置在爐拱10上，且與一次風(fēng)風(fēng)粉管4連接相通；所述的在旋風(fēng) 分離式煤粉濃淡燃燒器3的中心管引出的乏氣管31設(shè)有堵板311，阻止了乏氣 的回流；在爐拱10上設(shè)有環(huán)形二次風(fēng)箱5，在環(huán)形二次風(fēng)箱5和爐拱10之間的 二次風(fēng)管道50內(nèi)設(shè)有二次風(fēng)擋板51;在燃盡室2外側(cè)固設(shè)二次風(fēng)母管6， 二次 風(fēng)母管6在爐膛的左右兩側(cè)與環(huán)形二次風(fēng)箱5聯(lián)通，該二次風(fēng)母管6通過(guò)吊桿 61和支架62固定；在所述旋風(fēng)分離式煤粉濃淡燃燒器3的原一次風(fēng)乏氣噴口 32位置，插入二次風(fēng)風(fēng)管33，該風(fēng)管33內(nèi)引入來(lái)自二次風(fēng)母管6的W火焰鍋爐的一部分二次風(fēng)。參見(jiàn)圖2所示，進(jìn)一步改進(jìn)的實(shí)施例，所述的二次風(fēng)風(fēng)管33上設(shè)有閥門(mén)331， 用以調(diào)節(jié)二次風(fēng)的進(jìn)風(fēng)量。參見(jiàn)圖2、 3所示，進(jìn)一步改進(jìn)的實(shí)施例，所述二次風(fēng)風(fēng)管33的前端向爐
膛中心線(xiàn)方向傾斜，與豎直方向可成0° 60"的角度，本實(shí)施例中為10°。參見(jiàn)圖2所示，進(jìn)一步改進(jìn)的實(shí)施例，所述二次風(fēng)風(fēng)管33與爐拱10之間 設(shè)有密封法蘭332。在試驗(yàn)運(yùn)行中，某電廠(chǎng)一臺(tái)350MW的W型火焰鍋爐，其前后爐拱10上共有 48個(gè)旋風(fēng)分離式煤粉濃淡燃燒器3。對(duì)每個(gè)旋風(fēng)分離式煤粉濃淡燃燒器3都斷 開(kāi)其一次風(fēng)乏氣管道31，取消通往燃燒室的乏氣風(fēng)，并在原乏氣噴口 32內(nèi)插入 一根新的二次風(fēng)風(fēng)管33， 二次風(fēng)風(fēng)管33的前端向爐膛中心線(xiàn)方向傾斜，與豎直 方向成10°的角度；把二次風(fēng)量的10%從新增加的二次風(fēng)管33送入燃燒室2， 其風(fēng)速為10m/s。根據(jù)鍋爐的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)，模擬計(jì)算一次風(fēng)乏氣置換后的運(yùn) 行工況，得出鍋爐的飛灰含碳量下降了 15%，不投油穩(wěn)定燃燒負(fù)荷從300MW 提高到315麗；當(dāng)二次風(fēng)量從5%增加到30%， 二次風(fēng)風(fēng)管的前端豎直方向成 60°的角度，二次風(fēng)風(fēng)速為50m/s時(shí)，鍋爐的飛灰含碳量下降了 75%,不投油穩(wěn) 定燃燒負(fù)荷從320MW提高到350MW。在實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)根據(jù)煤種、負(fù)荷、燃燒狀況以及其他的輔助條件對(duì)所應(yīng)置 換的二次風(fēng)的風(fēng)量、二次風(fēng)噴入燃燒室的速度和角度進(jìn)行調(diào)整和最終確定，從 而達(dá)到最佳穩(wěn)定燃燒狀況和降低飛灰含碳量的效果。顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并 非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述 說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施 方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
權(quán)利要求
1、一種W火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換的方法，其特征在于將現(xiàn)有的W火焰鍋爐前后爐拱上的煤粉燃燒器的一次風(fēng)乏氣管斷開(kāi)，取消通往燃燒室的乏氣風(fēng)管；利用原有的一次風(fēng)乏氣的噴口和位置，將二次風(fēng)總量的5％～30％以與豎直方向成0°～60°的角度和10～50m/s的速度向下射入燃燒室。
2、 一種W火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換裝置，它包括鍋爐體下部的燃燒室、鍋 爐體上部的燃盡室和煤粉燃燒器，所述燃燒室的深度比燃盡室大，燃燒室前面 突出部分的頂部構(gòu)成爐拱，所述煤粉燃燒器設(shè)置在爐拱上；其特征在于在所 述煤粉燃燒器的原一次風(fēng)乏氣噴口位置，插入二次風(fēng)風(fēng)管。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種W火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換裝置，其特征在于所述煤粉燃燒器是旋風(fēng)分離式煤粉濃淡燃燒器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種W火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換裝置，其特 征在于所述二次風(fēng)風(fēng)管上設(shè)有閥門(mén)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種W火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換裝置，其特征在 于所述二次風(fēng)風(fēng)管的前端向爐膛中心線(xiàn)方向傾斜，與豎直方向成0° 60°的角 度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種W火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換裝置，其特征在于所述二次風(fēng)風(fēng)管與爐拱之間設(shè)有密封法蘭。
全文摘要
一種W火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換的方法，將現(xiàn)有的W火焰鍋爐前后爐拱上的煤粉燃燒器的一次風(fēng)乏氣管斷開(kāi)，取消通往燃燒室的乏氣風(fēng)管；利用原有的一次風(fēng)乏氣的噴口和位置，將二次風(fēng)總量的5％～30％以與豎直方向成0°～60°的角度和10～50m/s的速度向下射入燃燒室。一種W火焰鍋爐一次風(fēng)乏氣置換裝置，是在煤粉燃燒器的原一次風(fēng)乏氣噴口位置，插入二次風(fēng)風(fēng)管。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1)可以消除現(xiàn)有W火焰鍋爐送風(fēng)方式的不合理性；2)可以提高煤粉氣流火焰的穩(wěn)定性，增加火焰行程，強(qiáng)化燃燒后期氧量的補(bǔ)充與混合，降低飛灰含碳量等；3)充分利用原有的燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，十分適用于對(duì)現(xiàn)有W火焰鍋爐的技術(shù)改造。
文檔編號(hào)F23L9/00GK101158472SQ20071017781
公開(kāi)日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者周巖梅, 蔣宏利, 蔣淑艷 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)