[发明专利]一种安装在超临界W火焰锅炉减小水冷壁温度偏差的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种W火焰锅炉减小水冷壁温度偏差的装置，具体涉及一种安装在超临界W火焰锅炉减小水冷壁温度偏差的装置，属于锅炉燃烧设备技术领域。

背景技术

随着国民经济快速发展，我国对电力需求迅速增长，燃用贫煤、无烟煤电站容量剧增，W型火焰锅炉在燃用无烟煤、贫煤方面具有其他炉型没有的优势，主要体现在稳燃能力强、燃烧效率高、对负荷变化适应性强。而随着机组容量的增大和节约燃料的需要，超临界锅炉技术被广泛应用，超临界机组具有锅炉蒸汽参数高、发电煤耗低、机组循环热效率高等优点。超临界W火焰锅炉将W火焰燃烧技术与超临界技术结合起来，综合了W型火焰锅炉能够高效燃烧无烟煤及超临界供电效率高两方面的优势，实现了低挥发分煤燃烧锅炉的高参数化和大容量化。目前我国的超临界W火焰锅炉机组已占有一定的市场份额。

然而在超临界W火焰锅炉运行中，当水冷壁内工质的压力达到超临界及其以上时，水转化为蒸汽的汽化潜热为零，水冷壁管内不存在汽液两相区，即水在吸收足够的热量而达到汽化点时直接变为过热蒸汽，这种情况下，每根水冷壁管内工质由于吸热不均而出现不同的汽化点，使水冷壁热偏差现象更为严重，水冷壁热偏差将导致流量偏差扩大，致使偏差管内工质热物理特性剧烈变化，进而产生流量偏差和传热特性恶化，使水冷壁壁温偏差增大。其危害比亚临界自然循环锅炉的程度严重得多。同时较大的热偏差会致使水冷壁局部超温，产生较大的温差应力，在水冷壁温度梯度最高的薄弱处发生水冷壁开裂甚至爆管等水动力事故。发生事故后需要停炉检修，重新启动时，为保证给水品质，要对水冷壁管道进行冲洗，锅炉启停、冲洗管道、更换及焊接管子都需要耗费大量的人力、物力，不但降低经济效益，使国民经济遭受巨大的损失，且严重影响锅炉的安全运行和使用寿命。以一台600MW超临界机组为例，无论水冷壁爆管面积大小，均需停炉检修，每停炉一天，给电厂造成的直接经济损失为80万元，整个维修更换过程大约需要10天左右，停炉造成的直接损失高达800万元。因此，解决超临界W火焰锅炉水冷壁温度偏差的问题迫在眉睫。

现有技术中W火焰锅炉运行过程中会出现如下问题：1、由于燃烧器对称均匀布置于炉拱上且靠近前后墙侧，而左右墙上并未布置燃烧器，煤粉气流喷入炉内后在靠近前后墙着火放热，此时前后墙受到高温火焰的直接热辐射，造成前后墙侧的整体热负荷要高于左右墙，使前墙、后墙水冷壁与左墙、右墙水冷壁之间产生较大的热偏差；2、由于燃烧器是对称等间距布置于前后拱上，相邻燃烧器之间存在一定距离，煤粉气流由燃烧器喷入炉内后，在燃烧器下方着火放热，使燃烧器下方的热负荷较高，而相邻燃烧器之间，由于存在较大空间，并未有煤粉气流喷入燃烧，导致该区域热负荷较低。因此造成燃烧器下方水冷壁与相邻燃烧器间水冷壁之间产生较大的热偏差；3、锅炉实际运行中，每只燃烧器的给煤量及一、二次风温和风速均存在一定波动，直接影响到下射煤粉气流的着火位置，使每只燃烧器下方煤粉气流的着火位置有高有低，造成煤粉燃烧放热有早有晚，继而每只燃烧器下方水冷壁热负荷分布不同，造成每只燃烧器下方水冷壁之间的热偏差；4、对于靠近左右侧墙的燃烧器而言，高速二次风携带一次风煤粉气流下射，由于在燃烧器与左右侧墙及翼墙之间存在较大的空间，高速下射火焰容易造成该区域负压增大，使高温火焰容易被卷吸到左墙、右墙及翼墙近水冷壁区域，使这部分区域水冷壁热负荷偏高。同时对于靠近左墙/右墙附近的两只燃烧器而言，下射火焰在炉膛中心处相遇后折转向上，相遇过程中产生相互挤压，部分火焰被挤压到左墙/右墙水冷壁附近，也会造成该区域水冷壁热负荷偏高，产生热偏差；5、锅炉实际运行中，不同程度上存在炉内结焦现象，被焦块覆盖位置水冷壁吸热量小，而未被焦块覆盖位置水冷壁吸热量大，这样也会产生水冷壁管间的热偏差。而在低负荷运行情况下，还会出现相应的问题：6、低负荷运行时，会停掉部分拱上燃烧器，被停掉燃烧器并不投煤粉而仅投二次风，且沿炉膛宽度方向燃烧器投运数量并不均匀，投运燃烧器下方煤粉着火放热量大，而未投运燃烧器下方没有火焰，造成投运与未投运燃烧器下方水冷壁之间产生热偏差；7、由于前后拱上燃烧器非对称投运，炉内气流稳定性差，锅炉运行人员需不断进行燃烧调整，而燃烧调整过程中会使炉内火焰摆动剧烈，且当某只燃烧器下方火焰稳定性很差时，会在该燃烧器附近投油以稳定燃烧，使投油处附近水冷壁吸热量大，均会造成水冷壁吸热不均匀，产生热偏差；8、水冷壁内工质流率降低，吸热能力减弱，会使水冷壁热偏差进一步增大。由于上述问题的存在导致W火焰锅炉运行过程中：下炉膛前墙、后墙水冷壁与左墙、右墙水冷壁之间，燃烧器下方水冷壁与相邻燃烧器间水冷壁之间，每只燃烧器下方水冷壁之间，左墙、右墙及翼墙被下射火焰冲刷位置水冷壁与其它位置水冷壁之间，被焦块覆盖水冷壁与未被焦块覆盖水冷壁之间，投运燃烧器下方水冷壁与未投运燃烧器下方水冷壁之间，投油区域附近水冷壁与未投油区域附近水冷壁之间存在热偏差。可以概括为同一面墙水冷壁的不同区域之间存在热偏差，而不同墙水冷壁之间也会存在热偏差。