[发明专利]在侧墙上设置空气喷嘴的“W”火焰锅炉炉膛

说明书

技术领域

本发明属于一种大型电站锅炉炉膛，特别是一种在侧墙上设有空气喷嘴的“W”火焰锅炉炉膛。

背景技术

随着国内外对电力需求越来越大，电站锅炉向着大容量和高参数方面发展，但由于煤资源的有限性及对污染排放的要求，决定了电站锅炉用煤将以低挥发分、低热值的劣质煤为主。“W”火焰燃烧技术基本上解决了大型电站锅炉燃烧低挥发分煤的稳定性和可靠性问题，此类锅炉炉膛包括带炉拱的前、后墙体，两侧墙体，设于前、后炉拱上的燃烧器组，位于前、后墙体保温层与水冷壁之间的风箱组，进气调节板，冷灰斗，因而在燃用高灰、低挥发分的劣质煤方面具有燃烧稳定性好、燃尽程度较高等特点。但是随着对“W”火焰锅炉研究的深入以及现场试验数据的积累，也发现了一些不足。如NO_X排放量较高、后期补氧条件较差、侧墙易严重结焦和高温腐蚀等。某些锅炉结焦严重，已影响到锅炉的燃烧效率及安全运行。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷及产生的原因，研究设计一种带空气喷嘴组的“W”火焰锅炉炉膛，以达到增强对炉膛后期补氧，提高O₂浓度及燃烧效率的同时，降低火焰对侧墙水冷壁的冲刷和近侧墙区的CO浓度及温度，有效预防两侧墙水冷壁在运行中严重结焦及高温腐蚀等影响安全运行现象的发生，降低炉膛检修工作量，延长使用寿命等目的。

根据对“W”火焰锅炉炉内燃烧过程进行数值模拟实验表明，结焦、特别是炉膛两侧墙结焦及高温腐蚀是“W”火焰锅炉固有的结构性缺陷，其原因是：由于在上、下炉膛内燃烧的火焰呈“W”状，炉内煤粉主气流在由前、后炉拱处向下运动过程中明显向侧墙偏斜，造成煤粉火焰冲刷侧墙并在侧墙附近区域强烈燃烧产生高温、低氧区，呈现还原性气氛所致。因此本发明的方案是：在炉膛两侧墙上分别增设空气喷嘴(组)，向炉膛内提供直流空气(风)及侧流空气(风)，以向炉膛内补氧，提高O₂浓度及降低炉膛近侧壁区域CO浓度和热负荷，有效预防侧墙水冷壁严重结焦及高温腐蚀，确保其安全运行，从而实现其发明目的。因此，本发明包括上、下墙体之间设有炉拱的前、后炉膛墙体和两侧墙体在内的炉膛主体及设于其内的上、下炉膛，冷灰斗，设于前、后炉拱上的燃烧器组，位于前、后下墙体水冷壁上的进气调节板及设于前、后墙体保温层与水冷壁之间的风箱组，关键在于在炉膛的两侧墙上还分别设有能同时提供轴流(直流)空气及侧流空气的空气喷嘴，各喷嘴对应于侧墙中心线对称设置，各喷嘴体分别紧固于侧墙上并与对应的上、下炉膛内腔连通。

所述能同时提供轴流空气及侧流空气的空气喷嘴，其空气喷嘴为同心设置的带三级喷管的喷嘴，且中心喷管的喷口为直口或束口，第二、三级喷管均为环形喷管，其喷口为30°～60°喇叭口，同时在两喷管的环形流道中分别设有旋流发生器。而所述各空气喷嘴对应于侧墙中心线对称设置1～4排；并分别设于正对上、下炉膛的侧墙体上。

本发明由于在传统的“W”火焰锅炉炉膛内两侧墙上各增设了空气喷嘴，既提高了向炉膛内及近侧墙区的补氧强度，降低了该区域的CO的浓度及近侧墙壁区域的温度。本发明近侧墙区CO浓度可降低50～500ppm、温度降低100～400℃，锅炉热效率提高0.1～0.5％，NO_X排放量降低50～200mg/Nm³。因而具有在提高锅炉热效率、降低NO_X排放量的同时，可有效预防两侧墙水冷壁严重结焦及高温腐蚀、确保锅炉安全运行，以及降低炉膛检修工作量、延长其工作寿命等特点。

附图说明

图1为本发明结构及在锅炉整体中的相互位置关系示意图；其中炉膛上部双点画线为锅炉受热面、汽包等其余部件结构示意图。

图中：1.(炉膛)前墙体，1～1.前上墙体，1～2.前炉拱，1～3.前下墙体，2～1.上炉膛，2～2.下炉膛，3.(炉膛)后墙体，3～1.后上墙体，3～2.后炉拱，3～3.后下墙体，4.冷灰斗，5.空气喷嘴，6～1、6～2.风箱，7.进气调节板，8.炉膛保温层，9.炉膛水冷壁，10.粉煤燃烧器，11.受热面，12.汽包。

具体实施方式

以600MW亚临界“W”火焰锅炉炉膛为例：炉膛前、后墙体1、3(包括前、后上、下墙体1～1、3～1、1～3、3～3及前、后炉拱1～2、3～2)均与背景技术相同，即宽均为34.5m，上炉膛2～1深(上炉膛内腔水冷壁宽)9.9m，下炉膛2～2深(即内腔水冷壁宽)16.0m；前、后炉拱1～2及3～2上所设燃烧器10的数量(各18只)及排列方式，以及炉膛(四周)保温层8，炉膛(内腔四周)水冷壁9，风箱6～1、6～2，进气调节板7，冷灰斗4，其结构及布置方式亦均与背景技术相同；本实施方式在两侧墙上相对其中心线对称布置3排空气喷嘴5，其中：第1排(最上排)设于上炉膛2～1的侧墙上、各喷嘴中心线设于距前、后上墙体1～1、3～1与前、后炉拱1～2及3～2的交界面以上3.0m处，各喷嘴中心之间距离1.9m；第2、3排均设于下炉膛2～2的侧墙上，第2排设3只、每只相距3.4m，第3排设4只每只相距亦为3.4m，第2、3排喷嘴中心线分别位于炉膛前、后上墙体1～1、3～1与前、后炉拱1～2、3～2的交界面以下2.0m及5.0m处(即第1排与第2排及第2排与第3排喷嘴之间的间距分别为5.0m及3.0m)。各空气喷嘴5均采用中心喷管直径φ460mm、口部为20°束口，而二、三级环形喷管大内径分别为φ762mm及φ887mm，各流道中带旋流发生器且喷管口均为45°喇叭口的空气喷嘴，各空气喷嘴5与侧墙体的连接方式均与燃烧器10与前、后炉拱1～2、3～2的连接方式相同。