四角切圆燃烧锅炉及减轻炉膛结焦和出口烟温差的方法与流程

本发明涉及四角切圆燃烧锅炉，具体涉及四角切圆燃烧锅炉及减轻炉膛结焦和出口烟温差的方法。

背景技术：

在四角燃烧锅炉机组的正常运行中，锅炉炉膛总是或多或少的产生结焦现象，结焦是严重影响锅炉安全和经济运行的主要原因之一。我国一些电厂因严重结焦而使锅炉降低出力10％～20％，热效率降低1％～2.5％。结焦的危害性很大，如何有效地防止结焦已成为人们普遍关心的问题。

除此之外，四角切圆燃烧锅炉在炉膛出口区域普遍存在烟温和汽温分布不对称的现象，锅炉炉膛出口的烟温偏差是炉膛内的流场造成的，其原因主要是由于炉膛出口处存在烟气流残余扭转，在上炉膛及水平烟道中产生烟气速度场、温度场、颗粒分布场偏差所致。如果这些偏差过大，导致减温水大量投入和局部管材超温，甚至导致过热器、再热器超温爆管，严重影响锅炉的经济和安全运行。再热器减温水(又称事故喷水)的过多使用会使电厂的循环热效率降低。再热汽减温水量每减少1％，煤耗降低0.8g/kwh。

技术实现要素：

本发明为了解决减轻锅炉炉膛结焦并削弱炉膛出口烟温偏差的技术问题，提供了四角切圆燃烧锅炉。

本发明还提供了利用上述装置以减轻锅炉炉膛结焦并削弱炉膛出口烟温偏差的方法。

本发明的四角切圆燃烧锅炉，包括燃烧器，其特征在于：所述燃烧器在同层四角上分别安装有水平浓淡一次风喷管，在所述水平浓淡一次风喷管的内部沿长度方向斜向间隔设置有若干水平浓淡导流板，所述水平浓淡一次风喷管于其端部设有带偏转角的一次风喷嘴，在所述一次风喷嘴的周侧安装有偏置周界风挡板；在所述燃烧器的顶部的四角还分别设有一层以上与所述一次风喷嘴的喷射方向呈反切设置的燃尽风喷嘴。

所述一次风喷嘴的偏转角设置为3°-10°。

所述偏置周界风挡板与所述一次风喷嘴之间形成背火侧通道和向火侧通道，所述背火侧通道靠近所述一次风喷嘴中的淡相，所述向火侧通道靠近所述一次风喷嘴中的浓相，所述背火侧通道的宽度大于所述向火侧通道的宽度。

所述背火侧通道的宽度为48mm，所述向火侧通道的宽度为25mm。

在所述燃烧器的顶部的四角设有上下两层与所述一次风喷嘴的喷射方向呈反切设置的燃尽风喷嘴。

所述燃尽风喷嘴的反切角度为15°-22°。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：利用具有偏转角的一次风喷嘴可以实现改变原来的一次风射流角度，调整一次风切圆的直径，使一次风切圆的直径变小，有利于保持出口射流刚性，减少掉粉；同时，通过偏置周界风挡板可以引导偏置周界风，起到风屏保护作用，能提高炉膛水冷壁处的氧化性气氛，而氧化性气氛使得煤灰粒子的软化温度相对升高，可以防止燃烧器背火侧发生结焦；而利用与一次风喷嘴的喷射方向呈反切设置的燃尽风喷嘴，可减弱炉膛出口烟的残余旋转，减小烟气的烟温偏差。

本发明的减轻锅炉炉膛结焦并削弱炉膛出口烟温偏差的方法，其特征在于：包括四角切圆燃烧锅炉，所述燃烧器中通有一次风、偏置周界风和远侧二次风；一次风流经所述水平浓淡一次风喷管时，通过其内部的所述水平浓淡导流板将其分离成浓相和淡相，并沿着所述一次风喷嘴喷出；所述偏置周界风经所述背火侧通道和所述向火侧通道流出；所述远侧二次风布置在所述燃烧器的火焰射流下游侧的水冷壁上；所述燃烧器内的炉内旋流数控制在0.25-0.35之间。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：利用具有偏转角的一次风喷嘴起到防止炉膛结焦的技术效果，利用偏置周界风提高了一次风的刚性，避免气流偏斜，防止燃烧器背火侧发生结焦；利用水平浓淡一次风喷管和远侧二次风使炉膛水冷壁处氧量增加，形成氧化性气氛，进而使煤灰粒子的软化温度相对升高，防止炉膛结焦；将燃尽风喷嘴反切设置并控制炉内旋流数在0.25-0.35之间有效减轻了两侧烟温偏差。

附图说明

本发明有如下附图：

图1为本发明的示意图；

图2为本发明的截面图；

图3为本发明的水平浓淡一次风喷管的示意图。

具体实施方式

参照图1、图2和图3，本发明的四角切圆燃烧锅炉，包括燃烧器1，燃烧器1在同层四角上分别安装有水平浓淡一次风喷管2，在水平浓淡一次风喷管2的内部沿长度方向斜向间隔设置有若干水平浓淡导流板21，在本实施例中，水平浓淡导流板21为导流叶片，并一共设有4片，其能使一次风混合物分级，形成浓淡两相，根据实施例工程燃煤特点，浓淡比为6:4。水平浓淡一次风喷管2于其端部设有带偏转角α的一次风喷嘴22，一次风喷嘴22的偏转角α设置为3°-10°，在本实施例中，偏转角α设置为3°。利用具有偏转角α的一次风喷嘴22可以实现改变原来的一次风射流角度，调整一次风切圆的直径，使一次风切圆的直径变小，有利于保持出口射流刚性，减少掉粉。在一次风喷嘴22的周侧安装有偏置周界风挡板6，偏置周界风挡板6用来形成偏置周界风，水平浓淡一次风喷管2加偏置周界风使炉膛水冷壁处氧量增加，形成氧化性气氛，具有风包粉的条件。另外氧化性气氛使得煤灰粒子的软化温度相对升高，有利于防止炉膛结焦；偏置周界风还提高了一次风的刚性，避免气流偏斜。在燃烧器的顶部的四角还分别设有一层以上与一次风喷嘴22的喷射方向呈反切设置的燃尽风喷嘴5。在本实施例中，在燃烧器的顶部的四角设有上下两层与一次风喷嘴22的喷射方向呈反切设置的燃尽风喷嘴5。燃尽风喷嘴5的反切角度β为15°-22°，在本实施例中，反切角度β为15°。

偏置周界风挡板6与一次风喷嘴22之间形成背火侧通道3和向火侧通道4，在本实施例中，背火侧通道3的宽度为48mm，向火侧通道4的宽度为25mm。背火侧通道3靠近一次风喷嘴22中的淡相221，向火侧通道4靠近一次风喷嘴22中的浓相222，背火侧通道3的宽度大于向火侧通道4的宽度。这种结构对防止结焦有两方面好处：一是提高燃烧器出口射流的“刚性”，减少射流的偏斜倾向；二是偏置周界风具有风屏保护作用，能提高炉膛水冷壁处氧化性气氛，而氧化性气氛使得煤灰粒子的软化温度相对升高，偏置周界风是为了防止在燃烧器背火侧发生结焦，提高水冷壁侧氧量的最佳方法。

参考不同煤质，烟煤浓淡比6:4；贫煤浓淡比7:3；无烟煤煤浓淡比8:2。

而利用与一次风喷嘴22的喷射方向呈反切设置的燃尽风喷嘴5，可减弱炉膛出口烟的残余旋转，减小烟气的烟温偏差。

本发明的减轻锅炉炉膛结焦并削弱炉膛出口烟温偏差的方法，包括四角切圆燃烧锅炉，燃烧器中通有一次风、偏置周界风和远侧二次风；一次风流经水平浓淡一次风喷管时，通过其内部的水平浓淡导流板21将其分离成浓相和淡相，并沿着一次风喷嘴22喷出；偏置周界风经背火侧通道3和向火侧通道4流出；远侧二次风布置在燃烧器的火焰射流下游侧的水冷壁上；燃烧器内的炉内旋流数控制在0.25-0.35之间，为中弱水平，反切设置的燃尽风喷嘴5将有效减弱炉膛出口烟气残余旋转，减小烟气侧热负荷偏差，及烟温偏差。

在本实施例中，一次风尽管含粉，但与远侧二次风相比速度较低，特别是燃用贫煤无烟煤的燃烧器，一般不宜选用较高的一次风速，可设置远侧二次风，布置在火焰射流下游侧的水冷壁上，既不影响着火，又可降低火焰下游的负压，减少火焰射流两侧压差，增强火焰刚性，提高水冷壁附近氧化性气氛。燃用高挥发分的烟煤时，可选取较高的一次风速，并设置偏置周界风以增加火焰刚性。

提高灰熔点温度在于氧化性气氛比还原性气氛高；采用带侧二次风的水平浓淡燃烧器既有利于低负荷稳燃，又有利于低nox排放，更重要的是减少结焦倾向，形成风包粉的炉内气氛条件使近壁处的含氧量更高。

一层或两层燃尽风喷嘴5反切角度15-22°，设计成与燃烧器出口气流反向进入炉膛，可以部分抵消由于四角切圆燃烧而形成的残余旋转动量，使热烟气以微弱的旋转进入水平烟道，减少水平烟道两侧的流量偏差和温度偏差，同时使两侧受热面吸热均匀。

另外燃烧器的上部后期供给的反切风也有抑制气流的“无限”膨胀，减轻两侧烟温偏差。

合理的二次风反切角度，可有效地抑制和削弱炉膛出口的烟速和烟温偏差，缓解了高温受热面的热偏差情况，保证了锅炉设备的安全运行，为同类型锅炉的改造提供了参考。