[发明专利]一种锅炉大切角四角切圆燃烧技术及炉膛布置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用锅炉大切角四角切圆燃烧技术及炉膛布置方法。

背景技术

我国是以煤炭为主要能源的国家。电站燃煤锅炉每年耗煤近5.3亿吨，占全国煤耗量的80％左右。同时，我国的火电工业占电源结构中装机总容量的70％以上。如何进一步提高煤炭发电效率，对于建设节能型社会和兑现我国温室气体减排承诺有着非常积极的意义。为了节约能源和减轻环境污染，国内外正在开发循环流化床(CFBC)、增压流化床联合循环(PFBC)、整体煤气化联合循环(IGCC)、超临界(SC)以及超超临界(USC)技术。就目前的发展情况而言，超临界机组已经十分成熟，超超临界机组已经大量投运，且积累了较好的运行经验。大容量超超临界机组能够提高可用能的品位，使热能转换效率进一步提高。从我国电厂运行的普遍情况来看，与同容量亚临界火电机组比较，超临界机组可提高效率2～2.5％，超超临界机组可提高效率约5％。因此，在技术成熟的大容量超临界机组的基础上发展更大容量的超超临界机组是我国发展高效煤炭发电技术的主要方向，同时也是解决当前电力短缺、能源利用率低和环境污染严重等问题最现实、最有效的途径。

传统的采用四角切圆燃烧技术的锅炉炉膛截面大多为矩形，且炉膛的宽度和深度差别通常不大。四个燃烧器分别布置在炉膛矩形截面的四个拐角处。为了方便燃烧器的放置，一般将炉膛矩形截面的拐角处设计为很小的切角或平面。这种燃烧方式由于四角射流着火后相交，相互引燃，有利于着火的稳定。四股射流相切于假想圆后，气流在炉膛内强烈旋转，非常有利于空气和燃料的相互混合，而且火焰在炉内的充满度也较好。但根据众多学者的理论分析、数值分析的研究结论以及采用四角切圆燃烧方式的锅炉的实际运行情况的结论来看，这种燃烧方式在炉膛宽度或深度方向上仍然具有较大的热负荷不均匀程度。根据《电站锅炉水动力计算方法》(JB/Z 201-83)，对于固态排渣的四角切圆锅炉，在沿炉膛宽度或深度方向上，处于炉墙中线附近的水冷壁能够获得最大的热负荷，最大热负荷约为平均热负荷(燃烧器区在某一高度某一宽度或深度炉墙处的热负荷的平均值)的1.2倍，而最小热负荷则处于炉墙角附近的区域，且只有平均热负荷的约50％。对于液态排渣炉这一差别更加明显。造成这一现象的主要原因则是炉墙沿宽度或深度方向某一位置距离燃烧火焰的位置差别较大造成的。从实际运行情况来看，炉膛中间燃烧的火焰可以看作是具有较大直径的发热火焰圆柱体，距离这一圆柱体很近的炉墙中部区域接受了很高的热负荷，而对于炉墙角区域，由于距离火焰表面较远，辐射能量在到达炉墙角之前已经被具有辐射特性的CO₂、H₂O和灰粒等介质吸收，到达炉墙角时在很大程度上已经减弱了。这一特点将使得水冷壁管屏的布置难度加大。而对于600MW及其以上容量的锅炉，由于炉膛本身具有更大的宽度和深度，这一困难将尤为突出。因此，如何通过改变、调整燃烧方式或水冷壁布置方式来减轻炉膛受热不均匀带来的影响是发展更大容量锅炉必须面对的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用锅炉大切角四角切圆燃烧技术的炉膛布置方法来减轻炉膛受热不均匀带来的影响。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种锅炉大切角四角切圆燃烧技术及炉膛布置方法，其特征在于：将整个炉膛由下向上依次分为冷灰斗区、下炉膛区和上炉膛区，其中，下炉膛区由下向上又分为下燃烧器区及上燃烧器区，下燃烧器区与冷灰斗区设置第一过渡区，下炉膛区与上炉膛区设置第二过渡区，四个燃烧器以四角切圆方式布置在下炉膛区四个较宽的炉墙角切角面上。

优选地，所述炉墙角切角面与相邻两个炉墙面相交的交线至两个炉墙面相交的交线的距离分别处于各自炉墙长度0.1～0.35倍的范围内。

优选地，所述四个燃烧器分别置于各自所述炉墙角切角面的中间区域。

优选地，燃烧系统布置在所述下炉膛区内，燃烧器系统包括可垂直摆动的一次风喷口及二次风喷口，一次风喷口和二次风喷口在垂直方向上分为至少两组，一次风喷口和二次风喷口的轴线与炉膛对角线之间分别采取适当的夹角或者正、反切圆方向来通过传统的四角切圆方法组织燃烧。

优选地，所述燃烧系统还包括可垂直摆动的燃尽风喷口，所述一次风喷口、所述二次风喷口及燃尽风喷口的轴线与炉膛对角线之间分别采取适当的夹角或者正、反切圆方向来通过传统的四角切圆方法组织燃烧。

优选地，所述燃烧器与周围的水冷壁连在一起，形成燃烧器水冷套。

优选地，所述第一过渡区为渐进式过渡区。

优选地，所述第二过渡区为直角突扩式过渡区。