[发明专利]燃烧器区域变截面适应灵活性调峰的煤粉锅炉炉膛

说明书

本发明公开了一种燃烧器区域变截面适应灵活性调峰的煤粉锅炉炉膛，属于锅炉领域，不同燃烧器层的炉膛截面积不完全相同，燃烧器区域的炉膛截面积沿烟气流向逐渐扩大，变截面段炉膛截面积与其下游燃烧器对应的炉膛截面积比值为0.75～0.95。本发明解决现有常规煤粉锅炉炉膛型式存在的上述问题，特别是单台磨稳燃的能力，可使锅炉达到单台磨稳燃，达到20％BMCR的不投油稳燃能力。

技术领域

本发明属于锅炉领域，尤其涉及煤粉锅炉炉膛。

背景技术

大型常规煤粉锅炉(指煤粉气流和助燃剂送入方向与炉膛内烟气流向垂直的煤粉锅炉，与之对应的是的拱式燃烧锅炉)采用的炉型主要有П型布置和塔型布置，也有少数T型锅炉。与之匹配的燃烧方式有墙式燃烧和切向燃烧，其中墙式燃烧又包括单侧的墙式燃烧和对冲燃烧，切向燃烧包括单切圆和双切圆燃烧方式。现有常规煤粉锅炉都采用燃烧区域等截面积炉膛结构。

对于附图1所示的典型П型布置锅炉，图中竖直向上箭头为烟气流动方向，炉膛水冷壁和顶棚等部件包围的空腔称为炉膛，在炉膛出口及以后的烟道中布置有过热器、再热器等各种受热面。在炉膛下部，前后墙水冷壁倾斜一定角度组成冷灰斗，在冷灰斗底部，留有间隙作为排渣出口。炉膛上部，有时会将后墙水冷壁弯曲成一个向炉膛内突出的形状，称为折焰角。在炉膛下部布置了燃烧设备，包括燃烧器、风箱、燃尽风调风器、燃尽风箱等，燃烧所需的燃料及空气或氧气等助燃剂从燃烧设备送入炉膛，并在炉膛内发生热解、气化、燃烧等一系列反应，释放出燃料的化学能，生成高温烟气。随后高温烟气的热量被水冷壁等受热面吸收。

对于附图2所示的典型塔型布置锅炉，图中竖直向上箭头为烟气流动方向，除了炉内受热面布置型式，其炉膛结构与П型布置锅炉是相似的。

无论哪种布置型式和燃烧方式，常规煤粉锅炉下部炉膛(本专利中指炉膛屏区受热面以下部分的炉膛)均由四面垂直的水冷壁组成，各层燃烧器位置的炉膛截面积均相等。在炉膛底部，水冷壁前后墙倾斜一定角度形成冷灰斗。冷灰斗底部有间隙作为排渣口。

随着国家能源局发布《关于下达火电灵活性改造试点项目的通知》的要求，要进一步增加机组的调峰能力，即供热机组增加20％额定容量的调峰能力，最小技术出力达到40％-50％额定容量；纯凝机组增加15％-20％额定容量的调峰能力，最小技术出力达到30％-35％额定容量，要求机组不投油稳燃时纯凝工况最小技术出力达到20％-25％，针对锅炉而言则需要满足20-25％BMCR不投油稳燃负荷的要求，并长期稳定运行，而现有常规煤粉锅炉炉膛型式和燃烧器布置虽然技术很成熟，但要满足20-25％BMCR不投油稳燃负荷还是存在一定的风险。

1)现有锅炉方案设计时均需要考虑满负荷的煤种适应能力和防结渣能力，因此锅炉炉膛热力指标取的较低，因此在投运单台磨/单层燃烧器时，整个炉膛温度水平和环境温度较低，难以实现单台磨稳燃，通常需要2台磨相互配合，才能达到30％BMCR的稳燃能力；

2)由于现有技术下层燃烧器区域燃烧强度较低，炉膛温度不够高，使下层燃烧器送入的煤粉燃尽率偏低，降低了锅炉效率；

3)锅炉点火升负荷期间是逐台投入磨煤机的，一般先投运与下层燃烧器对应的磨煤机，如果炉膛温度不够高，煤粉进入炉膛不会点燃，因此在投入煤粉之前往往要先投入辅助燃料油或者天然气使炉膛内温度升高到允许投煤的条件，由于现有技术炉膛温度升高缓慢，这样就造成大量燃油或天然气的消耗，使每次启动的成本居高不下。

4)由于冷灰斗的倾斜角度有一定要求，一般不小于55度，使得现有技术冷灰斗高度很大。因煤粉燃尽需要在炉膛内有合理的停留时间，对上层燃烧器到炉膛出口的距离也有要求。这两个因素造成了锅炉高度很大，锅炉制造成本高。

5)冷灰斗下半部分的烟气温度低，造成这个区域的水冷壁换热强度低，受热面利用不充分。