[发明专利]单元机组发电标准煤耗率降低85％(54g/kWh)方法

说明书

技术领域

燃煤电站锅炉以及工业、热水等燃煤锅炉传热方式的技术创新。 

背景技术

目前燃煤电站锅炉炉膛中的传热方式是：以明火火焰燃气辐射换热方式进行，是通过电磁波传递将热能转换成辐射能，再将辐射能转换成热能。【明火火焰燃气→(辐射换热)→炉墙中上侧外水冷壁→(导热)→炉墙中上侧内水冷壁→(对流换热)→锅水中上部汽水混合物或过热蒸汽】约占炉膛放热量95％以上。其缺陷是： 

煤炭燃烧快、投煤量大；燃气流通速度快，与受热面接触时间短，大量的热量来不及传递给水冷壁就很快排出；煤粉飞逸损失增多造成费煤，且易扰乱火层，降低炉膛温度；受传热距离影响热散失损耗大、传热强度较弱、传递到受热面的温度相对较低……即95％以上煤炭释放的热量被炉膛空间耗尽。 

受到热气流上升、冷气流下降这一自然对流循环现象影响，明火火焰燃气辐射换热的受热面，仅为炉墙中上侧水冷壁内摄氏90℃以上的高温区热锅水、汽水混合物及过热蒸汽，而下降至炉墙下侧水冷壁摄氏40℃以下的低温区冷锅水，却得不到受热，极大限制了换热系数、蒸汽升腾及锅炉热效率提升。 

发明内容

以炉床半焦化红焦炭火燃气导热，结合锅水冷热气流上下自然对流循环换热，替代明火火焰燃气辐射换热，实现单元机组发电标准煤耗率降低85％(54g/kWh)。 

技术方案 

【炉床半焦化红焦炭火燃气→(导热)→炉墙下侧锅板外壁→(导热)→炉墙下侧锅板内壁→(对流换热)→锅内下部摄氏40℃以下低温区冷水→(冷热气流上下自然对流循环换热)→锅内中上部汽水混合物以及过热蒸汽】 

用厚约2cm的粒煤覆盖炉膛火床，将燃烧层与炉膛空间隔离并压制明火火焰生成，使燃烧中的年轻煤在相对封闭工况下，热解生成半焦化红焦炭火，且直接接触炉墙下侧锅板；经负压通风加氧助燃，碳氢离子在热压作用下，持续释放出的摄氏2000℃以上的高温热量，只能以导热方式，不断从火侧经炉墙下侧锅板，传递给具有吸热性能地摄氏40℃以下低温区冷锅水；同时，利用热气流上升、冷气流下降这一自然对流循环换热现象及原理，使炉墙下侧锅内冷水受热后，不间断上升对流换热、水汽热焓递增、过热蒸汽持续升腾、生成额定压强、驱动汽轮机带动发电机转子发电。 

技术原理 

1、半焦化红焦炭火发热量高、燃烧性能好、挥发分低(5％-10％)、无烟、火焰短、温度高、炉渣流动性好、燃烧完全效果好、适应性强范围广…… 

2、半焦化红焦炭火燃气直接触受热面的温度，高于明火火焰燃气辐射受热温度数倍，必然递增导热率。 

3、半焦化红焦炭火的燃烧时间可长达十几小时，是明火火焰(数钞钟至数分钟)的数百上千倍，相应投煤间隔、投煤量、煤耗自然大幅锐减。 

4、炉墙锅板20钢与冷锅水的导热系数，远远大于空间辐射换热系数，必然递增导热率。 

5、实验证明：冷气流不能上升，热气流不能下降，只要锅水水面温度达到并保持在沸点摄氏100℃以上，底部锅水只能处于摄氏40℃以下低温冷水状态。它与半焦化红焦炭火燃气形成的强烈温差，必然递增导热率。 

6、因炉膛负压通风量增加汽温升高的幅度，大于正压送风量增加汽温升高的幅度，中小开度负压通风，可保障半焦化红焦炭火得到充分地供氧助燃、且不至生成焦渣，还能最大程度减少冷空气进入炉膛、刺激炉墙锅板，导致锅炉热效率降低、蒸发量减少。 

7、规避明火火焰燃气辐射换热95％以上的热耗率所减少的放热量，必然递减相应地燃烧率及煤耗。 

8、半焦化红焦炭火与炉墙下侧受热接触面20钢锅板，有摄氏40℃以下低温区冷锅水不停吸热，下有灰层隔离，使热冲击产生的热应力不至超出20钢锅板的屈服极限，可以避免锅板、炉箅出现金属过热，强度降低、蠕变变形烧损等事故。 

9、【本】发明可削减水冷壁、燃烧器、节煤器等部分配套装置，大幅降低锅炉制造成本及运用能耗。 

综上，单元机组发电标准煤耗率降低85％(54g/kWh)可以实现。 

有益效果 

【本】发明可大幅提高物理能源(煤炭)中间环节转换(发电、产热)效率，大幅降低人均和单位GDP能耗，使一些国家地区极大程度上减轻越来越大地资源环境压力，摆脱因产能扩大，导致地严重制约经济建设发展地煤慌、电慌等能源危机，对公共利益具有极其重大意义，急需推广应用。 

具体实施方案

1、对层燃火床炉实施扩容升级改造，使其达到大容量、高参数、亚临界、超临界、超超临界锅炉技术参数。 

2、以层燃火床炉替代室燃炉、旋风炉、流化床炉。