专利名称：用扭曲分隔屏消除四角喷燃锅炉水平烟道烟速偏差的方法
技术领域：
本发明属火力发电技术领域，具体涉及一种消除四角喷燃锅炉水平烟道烟速偏差的方法。
对由残余旋转引起的四角切圆燃烧锅炉水平烟道对流受热面的热力偏差，国内外科学家和工程技术人员给予了高度重视，并对此进行了大量研究(姜义道，李永兴，刘明仁，四角切圆燃烧大容量电站锅炉切圆参数场偏置问题的研究，动力工程，1994，14(5)16～21Paul R.Thibeault，Robert C.Kunkel，Furnace，Aerodynamics and ThermalPerformance in Tangentially Fired Steam Generators，ABB-CE Report，1992；李永光，朱珍锦等，一种消除四角喷燃锅炉水平烟道流速偏差的新方法，中国电机工程学报，1999，第19卷，第12期，18～21(EI收录，收录号00095311209))。为减少锅炉水平烟道对流受热面的热力偏差采用的方法大致分3种。第一种是采用更优质和更耐高温的管材制造换热器，以避免超温爆管事故的发生。这种方法会大幅度增加换热器的制造成本。考虑到材料及制造安装等方面增加的成本，一般来讲，制造同样的换热器成本大约增加10～15倍。所以这种方法较少采用，在我国几乎不采用这种方法。第二种是从是从汽侧着手，调整汽侧的流量分配，使得温度高的部分流量大些，温度低的部分流量小些，以此来控制超温爆管事故的发生。这种方法成效不大，原因是烟温偏差的根本原因没有解决。能调节的流量范围小，无法抵消烟温偏差的影响。此外，这种方法还使得流程或装置变得复杂。因而也较少采用。第三种是从烟气侧着手，通过反切燃烧器辅助风、燃尽风甚至一次风等措施，降低甚至完全消除炉膛出口的残余旋转，从而减少或消除水平烟道气流的热力偏差。这种方法虽能使水平烟道内速度和温度场均匀，但采用反切技术后，降低了炉膛内气流旋转强度，这将使四角布置燃烧的优点不存在。此外，实际运行中，反切角度也较难掌握，稍有不慎，会使气流反向旋转。因而这种方法使用的也不多。目前，对由于炉膛残余旋转造成的炉膛出口水平烟道内气流的热力偏差，在工程界还没有得到解决。
本发明提出的消除四角喷燃锅炉水平烟道烟速偏差的方法，是在锅炉炉膛出口处挂上分隔屏，如
图1所示。该分隔屏形状为长方形扭曲屏，即长方形的屏由上到下沿长度方向逐渐扭转，扭转的方向与锅炉炉内气流旋转方向相反，如果炉内气流旋转方向为顺时针方向，则扭转方向为逆时针方向。反之，则为顺时针方向。
上述分隔屏，其扭转的角度一般为40°-50°为宜。即长方形屏的上、下两个边扭转呈40°-50°左右的角度。
根据大量实测，本发明中的分隔屏的曲面方程可用下式表示z＝Cxnxn+Cxn-1xn-1+……+Cx2x2+Cx1x+Cynyn+Cyn-1yn-1+……+Cy1y+C (1)式中系数Cxnxn，Cxn-1xn-1，……，Cx1，Cyn，Cyn-1，……，Cy1，C，根据实验测试而定。一般n＝3-5，分隔屏扭曲时应保证整个表面光滑过渡，也就是说方程式(1)的一阶导数要连续。
本发明的基本原理如下从四角燃烧器喷口喷出的射流以一定的角度进入炉膛，形成炉内旋转气流。在炉膛尾部烟道出口引风机的作用下，旋转气流在炉膛内上升。在上升过程中由于耗散作用，炉内气流的旋转强度不断衰减。但炉膛出口处的气流仍有一定的旋转强度。这个旋转强度称为残余旋转。这个残余旋转是水平烟道产生烟速或温度偏差的根本原因。
对图1所示的锅炉模型图，俯视在锅炉水平烟道处的刨面简图如图3所示。如果旋转气流是逆时针方向旋转，则水平烟道中A侧速度大于B侧速度。扭曲的分隔屏将进入A侧的气流导入B侧，从而使得两侧速度趋于均匀。扭曲的角度如果合适，则基本可以消除A、B两侧的速度偏差。模型实验表明，将分隔屏扭曲45°，烟速偏差下降约50％。
本发明方法保留了四角切圆燃烧的优点，不增加制造成本，不必改动汽侧流程，改造起来非常容易，理论上讲可以将四角切圆燃烧锅炉水平烟道的烟速偏差降到零。如果推广使用将可从根本上解决四角切圆燃烧锅炉的缺陷。使得这种锅炉发挥其优点，更加稳定、安全、经济和高效地运行。
图2为分隔屏结构图示。
图3为锅炉水平烟道剖面示意图。
图中标号1为锅炉燃烧器，2为分隔屏，3为水平烟道，4为引风机。
权利要求
1.一种消除四角喷燃锅炉水平烟道烟速偏差的方法，其特征在于在锅炉炉堂出口处挂上分隔屏，该分隔屏形状为长方形扭曲屏，其扭转的方向与锅炉炉内气流旋转方向相反。
2.根据权利要求1所述的消除四角喷燃锅炉水平烟道烟速偏差的方法，其特征在于分隔屏的扭转角度为40°-50°。
3.根据权利要求1所述的消除四角喷燃锅炉水平烟道烟速偏差的方法，其特征在于分隔的曲面方程为z＝Cxnxn+Cxn-1xn-1+……+Cx2x2+Cx1x+Cynyn+Cyn-1yn-1+……+Cy1y+C (1)式中系数Cxnxn，Cxn-1xn-1，……，Cx1， Cyn，Cyn-1，……，Cy1，C，根据实验测试而定，n＝3-5。
全文摘要
本发明为一种消除四角喷燃锅炉水平烟道烟速偏差的方法。具体是在锅炉炉堂出口处挂上长方形扭曲的分隔屏，分隔屏的扭曲方向与炉内气流旋转方向相反。本发明不增加制造成本、不改动汽侧流程，保持四角切圆燃烧的优点，而可将水平烟道的烟速偏差大大降低，从而可使锅炉更加稳定、安全、高效地运行。
文档编号F23J13/00GK1395061SQ0213641
公开日2003年2月5日 申请日期2002年8月7日 优先权日2002年8月7日
发明者李永光 申请人:上海电力学院