電站煤粉鍋爐隔熱帶及確定隔熱帶面積和敷設(shè)位置的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電站煤粉鍋爐隔熱帶及確定隔熱帶面積和敷設(shè)位置的方法。隔熱帶設(shè)置于鍋爐爐膛上部非燃燒區(qū)的膜式水冷壁上，由銷釘和耐火隔熱材料組成，銷釘焊接于膜式水冷壁管的外壁上，耐火隔熱材料敷設(shè)于膜式水冷壁管的鰭片外側(cè)，其厚度覆蓋銷釘。隔熱帶敷設(shè)后減少了爐膛上部膜式水冷壁的吸熱量，提升了爐膛上部煙氣溫度，增加布置在爐膛上部過熱器的吸熱量，從而提高過熱蒸汽溫度，同時避免了爐膛結(jié)焦而帶來的安全風(fēng)險。同時建立了膜式水冷壁爐膛隔熱帶面積與需要提高的過熱器蒸汽溫度和其它有關(guān)參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，提出了爐膛煙溫提升高度概念，并建立了爐膛煙溫提升高度與隔熱帶面積的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)兩個模型確定需要敷設(shè)隔熱帶的面積及位置。
【專利說明】電站煤粉鍋爐隔熱帶及確定隔熱帶面積和敷設(shè)位置的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電站煤粉鍋爐，具體涉及一種敷設(shè)于電站煤粉鍋爐爐膛上部膜式水冷壁上的隔熱帶及確定隔熱帶面積及敷設(shè)位置的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]過熱蒸汽溫度是電站鍋爐的關(guān)鍵參數(shù)，蒸汽溫度達(dá)不到設(shè)計值是電站煤粉鍋爐經(jīng)常出現(xiàn)的問題，它直接影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，嚴(yán)重時甚至威脅到汽輪機(jī)的運行安全。新投產(chǎn)的鍋爐和煤質(zhì)發(fā)生變化的鍋爐經(jīng)常出現(xiàn)過熱蒸汽溫度偏低現(xiàn)象，通常解決該問題的方法是進(jìn)行鍋爐設(shè)備改造，如燃燒器改造、鍋爐受熱面調(diào)整等。設(shè)備改造一方面投入很大，改造工期長，同時容易造成鍋爐燃燒熱負(fù)荷與傳熱面積不匹配而產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)。還有的試圖通過在鍋爐爐膛中、下部的燃燒器周圍及燃燒器的噴口附近設(shè)置衛(wèi)燃帶，提高煤粉氣流的著火能量、強(qiáng)化煤粉燃燒和提高燃燒穩(wěn)定性來提高過熱蒸汽的溫度。但衛(wèi)燃帶的設(shè)置位置為爐膛的高溫區(qū)，衛(wèi)燃帶上會積聚、粘結(jié)煤灰，在高溫和還原性氣氛下極容易造成爐膛結(jié)焦，對鍋爐安全運行產(chǎn)生很大影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種既能提高過熱蒸汽溫度，又能避免鍋爐爐膛結(jié)焦的隔熱帶及怎樣確定隔熱帶的面積和敷設(shè)位置的方法。
[0004]本發(fā)明公開了一種電站煤粉鍋爐隔熱帶，該隔熱帶設(shè)置于鍋爐爐膛上部非燃燒區(qū)的膜式水冷壁上，由銷釘和耐火隔熱材料組成，銷釘焊接于膜式水冷壁管的外壁上，耐火隔熱材料敷設(shè)于膜式水冷壁管的鰭片外側(cè)，其厚度覆蓋銷釘。
[0005]所述隔熱帶繞所述膜式水冷壁整周或者間斷敷設(shè)。
[0006]本發(fā)明還公開了一種確定電站煤粉鍋爐隔熱帶的面積和具體敷設(shè)位置的方法，該方法通過建立:1';和f?,兩個數(shù)學(xué)模型實現(xiàn):

'-r'.-fs......^
ΔΤ = f(S, D, A, h0)..........................................①
式中Λ T—過熱蒸汽溫度提升高度(°C );
S—隔熱帶面積(m2)
D—過熱蒸汽流量(t/h)；
A—屏式過熱器面積(m2)；
&一隔熱帶相對爐膛高度；
H = kXLX λ — 1X S/[2 (a+b)]..............................容
H—爐膛煙溫提升高度(m);
L一隔熱帶相對厚度，L = Lsj/ Ljb, Lsf隔熱帶實際厚度，Li3—基本厚度 λ—隔熱帶材料的導(dǎo)熱系數(shù)；S—隔熱帶面積(m2)； a—爐膛寬度(m)； b—爐膛深度(m)； k 一隔熱帶粘污系數(shù)。
[0007]模型ff:中，過熱蒸汽溫度提升高度Λ T表示過熱蒸汽溫度設(shè)計值與鍋爐產(chǎn)生的實際過熱蒸汽溫度值之差。
[0008]h0表示隔熱帶中心距冷灰斗斜坡中心高度與爐膛高度之比。
[0009]模型:g;中，H表示在爐膛上部敷設(shè)隔熱帶后，爐膛上部的煙氣溫度上移，相同煙氣溫度點提升的高度，根據(jù)該數(shù)據(jù)確定隔熱帶的具體敷設(shè)位置。K表示鍋爐運行過程中隔熱帶表面沾附焦渣等物質(zhì)導(dǎo)致隔熱能力提高的系數(shù)，通過傳熱實驗確定。
[0010]首先依據(jù)模型φ,根據(jù)需要提高的過熱蒸汽溫度來得出須設(shè)置的隔熱帶面積。然后根據(jù)確定的隔熱帶結(jié)構(gòu)，在實驗室的鍋爐模型或者煤粉鍋爐產(chǎn)品上敷設(shè)相應(yīng)結(jié)構(gòu)的隔熱帶，通過傳熱實驗得出數(shù)學(xué)模型:g:中隔熱帶粘污系數(shù)k的數(shù)值，結(jié)合步驟(1)確定的隔熱帶面積S的數(shù)據(jù)依據(jù)數(shù)學(xué)模型:?確定爐膛煙溫提升高度H，根據(jù)爐膛煙溫提升高度H確定所述隔熱帶的具體敷設(shè)位置。
[0011]本發(fā)明的原理是:在煙氣溫度水平相對較低的爐膛上部非燃燒區(qū)敷設(shè)導(dǎo)熱特性較差的隔熱材料，減少膜式水冷壁的吸熱量，提高爐膛上部溫度，增加布置在爐膛上部過熱器的吸熱量，從而提高過熱蒸汽溫度，同時避免了爐膛結(jié)焦而帶來的安全風(fēng)險。
[0012]本發(fā)明通過在鍋爐爐膛上部非燃燒區(qū)的膜式水冷壁上設(shè)置隔熱帶來減少爐膛吸熱，提升爐膛上部煙氣溫度進(jìn)而提高過熱蒸汽溫度。因為爐膛上部的非燃燒區(qū)溫度水平低，避開了灰的融點溫度，且該部位一氧化碳的濃度低，所以在隔熱帶上很難結(jié)焦，即使表面有浮灰也很容易被吹灰器吹掉。解決因設(shè)置衛(wèi)燃帶引起的爐膛結(jié)焦問題并提高過熱蒸汽的溫度，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益，保證汽輪機(jī)的運行安全。
[0013]新的鍋爐不用設(shè)置衛(wèi)燃帶只需在爐膛非燃燒區(qū)的膜式水冷壁上設(shè)置隔熱帶，舊的鍋爐無需進(jìn)行燃燒器改造和鍋爐受熱面調(diào)整，只需將衛(wèi)燃帶拆掉后在爐膛非燃燒區(qū)的膜式水冷壁上設(shè)置隔熱帶即可。
[0014]綜上所述，本發(fā)明建立了兩個數(shù)學(xué)模型，提出了爐膛煙溫提升高度的概念，在鍋爐爐膛上部非燃燒區(qū)的膜式水冷壁上設(shè)置隔熱帶，以提高過熱蒸汽溫度的同時解決了爐膛的結(jié)焦問題，具有以下優(yōu)勢:提高過熱蒸汽溫度，降低機(jī)組煤耗；避免因蒸汽溫度過低而對汽輪機(jī)造成安全危害；提高了鍋爐對煤種變化的適應(yīng)能力。
[0015]說明書附圖
圖1為本發(fā)明隔熱帶的布置位置示意圖。
[0016]圖2為隔熱帶的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明公開了一種電站煤粉鍋爐隔熱帶，該隔熱帶設(shè)置于鍋爐爐膛上部非燃燒區(qū)的膜式水冷壁上，由銷釘I和耐火隔熱材料2組成，銷釘I焊接于膜式水冷壁管3的外壁上，耐火隔熱材料2敷設(shè)于膜式水冷壁管3的鰭片31外側(cè)，其厚度覆蓋銷釘I。
[0018]本發(fā)明還公開了一種確定電站煤粉鍋爐隔熱帶的面積和具體敷設(shè)位置的方法，該方法通過建立:+了;和泛:兩個數(shù)學(xué)模型實現(xiàn):
ΔΤ = f(S, D, A, h0)..........................................①
式中Λ T—過熱蒸汽溫度提升高度(°C );
S—隔熱帶面積(m2)
D—過熱蒸汽流量(t/h)；
A—屏式過熱器面積(m2)；
&一隔熱帶相對爐膛高度，指隔熱帶中心距冷灰斗斜坡中心高度與爐膛高度之比)
H = kXLX λ — 1X S/[2 (a+b)]..............................泛:
H—爐膛煙溫提升高度(m);
L一隔熱帶相對厚度，L = Lsj/ (LJb+20)，Lsf隔熱帶實際厚度(mm)，Ljb—基本厚度，為水冷壁管鰭片表面至管上表面垂直高度(_)；λ—隔熱帶材料的導(dǎo)熱系數(shù)；
S—隔熱帶面積(m2)； a—爐膛寬度(m)； b—爐膛深度(m)； k 一隔熱帶粘污系數(shù)。
[0019]模型;$中，過熱蒸汽溫度提升高度Λ T表示過熱蒸汽溫度設(shè)計值與鍋爐產(chǎn)生的實際過熱蒸汽溫度值之差。
[0020]模型中，H表示在爐膛上部敷設(shè)隔熱帶后，爐膛上部的煙氣溫度上移，相同煙氣

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溫度點提升的高度。K表示鍋爐運行過程中隔熱帶表面沾附焦渣等物質(zhì)導(dǎo)致隔熱能力提高的系數(shù)，可通過實驗室傳熱實驗確定。
[0021]實施例一，將本發(fā)明應(yīng)用于大唐石門發(fā)電有限公司的2臺300MW亞臨界參數(shù)四角切圓燃燒鍋爐改造。這兩臺鍋爐由哈爾濱鍋爐廠設(shè)計制造。滿負(fù)荷下，設(shè)計過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度均為540°C，自投產(chǎn)以來，長期存在再熱蒸汽溫度偏低的問題。滿負(fù)荷下，一般再熱蒸汽溫度低于530°C，嚴(yán)重影響機(jī)組運行的經(jīng)濟(jì)性。大唐石門發(fā)電有限公司采用本發(fā)明的方法進(jìn)行改造，根據(jù)模型；X;和@1,在該鍋爐的三次風(fēng)至燃盡風(fēng)的爐膛上部空間，在膜式水冷壁的四墻布置了十二塊合計60平方米的隔熱帶。改造后測量，同樣的300MW負(fù)荷下，爐膛出口煙溫由改造前1010°C提升至1040°C，再熱蒸汽溫度由改造前的529.(TC提升至534.8°C，過熱蒸汽溫度由改造前539°C提升至541 °C，改造效果明顯。
[0022]實施例二，將本發(fā)明應(yīng)用于對沖燃燒鍋爐，隔熱帶的敷設(shè)區(qū)域為燃燼風(fēng)以上、過熱器以下的膜式水冷壁上，隔熱帶的面積S和爐膛煙溫提升高度H根據(jù)模型(D和:g確定。
[0023]實施例三，將本發(fā)明應(yīng)用于W火焰鍋爐，隔熱帶的敷設(shè)區(qū)域為上爐膛、過熱器以下的膜式水冷壁上，隔熱帶的面積S和爐膛煙溫提升高度H根據(jù)模型::2)和.f:確定。
【權(quán)利要求】
1.一種電站煤粉鍋爐隔熱帶，其特征在于:該隔熱帶設(shè)置于鍋爐爐膛上部非燃燒區(qū)的膜式水冷壁上，由銷釘和耐火隔熱材料組成，銷釘焊接于膜式水冷壁管的外壁上，耐火隔熱材料敷設(shè)于膜式水冷壁管的鰭片外側(cè)，其厚度覆蓋銷釘。
2.如權(quán)利要求1所述的膜式水冷壁電站煤粉鍋爐隔熱帶，其特征在于:所述隔熱帶繞所述膜式水冷壁整周或者間斷敷設(shè)。
3.一種確定如權(quán)利要求1所述的電站煤粉鍋爐隔熱帶的面積和具體敷設(shè)位置的方法，包括以下步驟: (1)建立所述隔熱帶面積與需要提高的過熱器蒸汽溫度和其它有關(guān)參數(shù)的數(shù)學(xué)模型?,根據(jù)需要提高的過熱蒸汽溫度來確定須設(shè)置的隔熱帶面積； ΔΤ = f(S, D, A, h0)....................................①:+2)式中Λ T—過熱蒸汽溫度提升高度(°C)， S—隔熱帶面積(m2)， D—過熱蒸汽流量(t/h)， A—屏式過熱器面積(m2)， hO—隔熱帶相對爐膛高度， (2)建立爐膛煙溫提升高度H與隔熱帶面積S和其它有關(guān)參數(shù)的數(shù)學(xué)模型, 根據(jù)權(quán)利要求1確定的隔熱帶結(jié)構(gòu)，在實驗室的鍋爐模型或者煤粉鍋爐產(chǎn)品上敷設(shè)相 應(yīng)結(jié)構(gòu)的隔熱帶，通過傳熱實驗得出數(shù)學(xué)模型(?:中隔熱帶粘污系數(shù)k的數(shù)值，結(jié)合步驟(1)確定的隔熱帶面積S的數(shù)據(jù)依據(jù)數(shù)學(xué)模型芝;確定爐膛煙溫提升高度H，根據(jù)爐膛煙溫提升高度H確定所述隔熱帶的具體敷設(shè)位置。
4.H= kXLX λ — 1X S/[2 (a+b)]..............................'玄:?式中H—爐膛煙溫提升高度(m)，
一 S—隔熱帶面積(m2)， L一隔熱帶相對厚度，L = Lsj/ Ljb, Lsf隔熱帶實際厚度，L#一基本厚度； 入一隔熱帶材料的導(dǎo)熱系數(shù)， a—爐膛寬度(m), b—爐膛深度(m)， k 一隔熱帶粘污系數(shù)。
【文檔編號】G06F19/00GK104075339SQ201410326674
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】陳一平, 朱光明 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院