一种基于墙式对冲煤粉锅炉燃烧器防烧损结构及方法与流程

1.本发明涉及电站煤粉锅炉技术领域，特别是涉及一种基于墙式对冲煤粉锅炉燃烧器防烧损结构及方法。


背景技术：

2.燃烧器作为电站煤粉锅炉本体的核心部件，其使用状态和使用寿命直接制约着锅炉的安全性和经济性。近年来锅炉经过低氮改造和配煤掺烧后，容易出现燃烧器严重烧损的现象，特别是前后墙对冲煤粉锅炉的上层燃烧器。上层燃烧器在停备状态时，受到中层燃烧器火焰锋面的炙烤，温度升高而引起烧损。低氮改造后，新增了部分分离式燃尽风喷口，导致主燃区燃烧器风箱差压降低，二次风刚性不足，引起着火点的变化。配煤掺烧后，煤质复杂也进一步改变了锅炉的运行状态，因而出现了较多的燃烧器烧损问题。燃烧器烧损后无法保证一、二次风的设计风速、旋流强度等，极易引起着火不稳、设备烧损，且带来水冷壁结焦和高温腐蚀等影响机组安全运行的问题。并且燃烧器烧损的原因较多，炉膛火焰中心温度高、燃烧器区域壁面热负荷高、煤粉细度偏小、一次风风速偏差大、运行方式不同、停备时的漏风量不足等都有可能会引起燃烧器的烧损。现有技术中也有部分电厂通过提高一次风风速、降低煤粉细度、增大燃烧器停备时的漏风量等措施来防止燃烧器烧损。这种较为粗略的方式控制不当则会引起炉效降低、高温腐蚀、低氮效果差等问题。
3.目前，由于前后墙对冲煤粉锅炉的煤粉燃烧器设计参数为一定值，即上中下三层煤粉燃烧器的设计风速均为特定数值。即针对某一台锅炉使用相同的煤粉燃烧器，一次风风速设计值也相同，在当前的低氮燃烧和配煤掺烧新形式下，已经不具备灵活性，容易产生燃烧器烧损和高温腐蚀的问题。因此，本发明的目的就是就上中下三层煤粉燃烧器的设计风速均为特定数值而引起的燃烧器烧损和高温腐蚀的问题提出了一种有针对性的设计方法。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种基于墙式对冲煤粉锅炉燃烧器防烧损结构，主要目的在于针对前后墙对冲煤粉锅炉燃区不同标高位置处的燃烧器，需进行有针对性的不同一次风风速的设计，解决前后墙对冲煤粉锅炉因为风速设计不当而引起的上层燃烧器烧损问题。
5.为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
6.本发明的实施例提供一种基于墙式对冲煤粉锅炉燃烧器防烧损结构。
7.其包括：
8.锅炉本体；
9.主燃区燃烧器，其安装在所述锅炉本体上，所述主燃区燃烧器包括从上往下依次安装在所述锅炉本体上的上层燃烧器、中层燃烧器和下层燃烧器，所述上层燃烧器为一次风风速小于所述中层燃烧器一次风风速的煤粉燃烧器，所述上层燃烧器为一次风风速大于
所述下层燃烧器一次风风速的煤粉燃烧器；
10.多个燃尽风喷口，安装在所述锅炉本体的上端并位于所述上层燃烧器的上方。
11.如前所述的，所述下层燃烧器为等离子点火煤粉燃烧器，或者为微油点火煤粉燃烧器。
12.如前所述的，所述上层燃烧器、所述中层燃烧器和所述下层燃烧器的一次风风速均设置在20m/s-28m/s之间。
13.如前所述的，所述下层燃烧器的一次风风速为20m/s-22m/s；
14.所述中层燃烧器的一次风风速为26m/s-28m/s；
15.所述上层燃烧器的一次风风速为23m/s-25m/s。
16.另一方面，本发明实施例还提供一种墙式对冲煤粉锅炉燃烧器防烧损方法，其包括：
17.s1：对上层燃烧器、中层燃烧器和下层燃烧器的一次风风速设计不同的风速值，所述上层燃烧器、所述中层燃烧器和所述下层燃烧器的一次风风速均设置在20m/s-28m/s之间，其中，上层燃烧器的一次风风速大于下层燃烧器的一次风风速，所述上层燃烧器的一次风风速小于所述中层燃烧器的一次风风速；
18.s2：当所述上层燃烧器、中层燃烧器和下层燃烧器均处于投运状态时，根据中层燃烧器的火焰锋面距离前后墙的远近，调整中层燃烧器的一次风风速，防止中层燃烧器的火焰锋面距离上层燃烧器太近，而引起上层燃烧器煤粉的提前着火而导致上层燃烧器投运时烧损；
19.s3：当所述上层燃烧器处于停备状态、所述中层燃烧器和下层燃烧器处于投运状态时，根据中层燃烧器的火焰锋面距离前后墙的远近，调整中层燃烧器的一次风风速，防止上层燃烧器停备时炙烤烧损。
20.如前所述的，在s2中，当所述上层燃烧器、中层燃烧器和下层燃烧器均处于投运状态时，若中层燃烧器的火焰锋面距离前后墙更近，则调高中层燃烧器的一次风风速，使所述中层燃烧器的火焰锋面距离前后墙更远，防止中层燃烧器的火焰锋面距离上层燃烧器太近，而引起上层燃烧器煤粉的提前着火而导致上层燃烧器投运时烧损；若中层燃烧器的火焰锋面距离前后墙更远，则不需要调整中层燃烧器的一次风风速。
21.如前所述的，在s3中，当所述上层燃烧器处于停备状态，所述中层燃烧器和下层燃烧器处于投运状态时，若中层燃烧器的火焰锋面距离前后墙更近，则调高中层燃烧器的一次风风速，使所述中层燃烧器的火焰锋面距离前后墙更远，防止上层燃烧器停备时炙烤烧损；若中层燃烧器的火焰锋面距离前后墙更远，则不需要调整中层燃烧器的一次风风速。
22.如前所述的，所述上层燃烧器的一次风风速值设置范围为：23m/s-25m/s；
23.所述中层燃烧器的一次风风速值设置范围为：26m/s-28m/s；
24.所述下层燃烧器的一次风风速设置范围为：20m/s-22m/s。
25.如前所述的，所述上层燃烧器的一次风风速值设置为：24m/s
26.所述中层燃烧器的一次风风速值设置为：27m/s
27.所述下层燃烧器的一次风风速值设置为：21m/s
28.借由上述技术方案，本发明(名称)至少具有下列优点：
29.本发明的基于墙式对冲煤粉锅炉燃烧器防烧损结构及方法通过设置所述主燃区
燃烧器包括从上往下依次安装在所述锅炉本体上的上层燃烧器、中层燃烧器和下层燃烧器，所述上层燃烧器为一次风风速小于所述中层燃烧器一次风风速的煤粉燃烧器，所述上层燃烧器为一次风风速大于的所述下层燃烧器一次风速的煤粉燃烧器，解决前后墙对冲煤粉锅炉因为主燃区燃烧器燃烧器一次风风速设计不当而引起的上层燃烧器烧损问题。
30.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
31.图1是本发明的一种基于墙式对冲煤粉锅炉燃烧器防烧损结构的结构示意图。
具体实施方式
32.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
33.本发明的一个实施例提出的一种基于墙式对冲煤粉锅炉燃烧器防烧损结构，如图1所示，其包括：锅炉本体1，主燃区燃烧器2和多个燃尽风喷口3。
34.如图1所示，所述主燃区燃烧器2，其安装在所述锅炉本体1上，所述主燃区燃烧器2包括从上往下依次安装在所述锅炉本体1上的上层燃烧器21、中层燃烧器22和下层燃烧器23，所述上层燃烧器21、中层燃烧器22和下层燃烧器23均为煤粉燃烧器，所述上层燃烧器21为一次风风速小于所述中层燃烧器22一次风风速的煤粉燃烧器，所述上层燃烧器21为一次风风速大于的所述下层燃烧器23一次风速的煤粉燃烧器。燃用烟煤的旋流煤粉燃烧器设计风速推荐在20m/s-28m/s之间，因此所述上层燃烧器21、所述中层燃烧器22和所述下层燃烧器23的一次风风速均设置在20m/s-28m/s之间，其中，下层燃烧器23的一次风风速设置范围为20m/s-22m/s，中层燃烧器22的一次风风速设置范围为26m/s-28m/s，上层燃烧器21的一次风风速设置范围为23m/s-25m/s。优选的，下层燃烧器23的一次风风速为21m/s，中层燃烧器22的一次风风速为27m/s，上层燃烧器21的一次风风速为24m/s。下层燃烧器23一般为了低负荷稳燃和启炉点火用，所以下层燃烧器23为等离子点火煤粉燃烧器，或者为微油点火煤粉燃烧器，为了着火稳燃，其设计一次风风速值最低，中层煤粉燃烧器22的一次风风速按照较高值来设计，这样的设计目的是为了使中层燃烧器22形成的火焰锋面距离前后墙最远，防止煤粉气流火焰锋面由于距离前后墙太近而对上层燃烧器21的高温炙烤而烧损上层燃烧器21喷口。上层燃烧器21的一次风风速值设计在中层燃烧器22一次风风速值和下层燃烧器23一次风风速值两者之间。因为上层燃烧器21所处位置处温度较高，着火已经不是问题，风速太低，容易提前着火烧损喷嘴，风速太高则容易引起着火距离的推迟，增大未完全燃烧热损失，同时过高的风速引起前后墙对冲向两侧墙挤压，引起两侧墙的高温腐蚀。
35.如图1所示，所述多个燃尽风喷口3，其安装在所述锅炉本体1的上端并位于所述上层燃烧器21的上方。
36.本发明的墙式对冲煤粉锅炉燃烧器防烧损结构通过设置所述主燃区燃烧器包括从上往下依次安装在所述锅炉本体上的上层燃烧器、中层燃烧器和下层燃烧器，所述上层燃烧器为一次风风速小于所述中层燃烧器一次风风速的煤粉燃烧器，所述上层燃烧器为一
次风风速大于的所述下层燃烧器一次风速的煤粉燃烧器，解决前后墙对冲煤粉锅炉因为主燃区燃烧器燃烧器一次风风速设计不当而引起的上层燃烧器烧损问题。
37.另一方面，本发明实施例还提供一种基于墙式对冲煤粉锅炉燃烧器防烧损方法，其包括：
38.s1：对上层燃烧器21、中层燃烧器22和下层燃烧器23的一次风风速设计成不同的风速值，所述上层燃烧器21、所述中层燃烧器22和所述下层燃烧器23的一次风风速均设置在20m/s-28m/s之间，上层燃烧器的一次风风速大于下层燃烧器的一次风风速，所述上层燃烧器的一次风风速小于所述中层燃烧器的一次风风速；具体的，上层燃烧器21的一次风风速设置范围为：23m/s-25m/s，中层燃烧器的一次风风速值设置范围为：26m/s-28m/s，下层燃烧器的一次风风速设置范围为：20m/s-22m/s，其中，上层燃烧器的一次风风速值优选值为：24m/s，中层燃烧器的一次风风速值优选值为：27m/s，下层燃烧器的一次风风速优选值为：21m/s。下层燃烧器23一般为了低负荷稳燃和启炉点火用，所以下层燃烧器23为等离子点火煤粉燃烧器，或者为微油点火煤粉燃烧器，为了着火稳燃，其设计一次风风速值最低，中层煤粉燃烧器22的一次风风速按照较高值来设计，这样的设计目的是为了使中层燃烧器22形成的火焰锋面距离前后墙最远，防止煤粉气流火焰锋面对上层燃烧器21的高温炙烤而烧损上层燃烧器21喷口。上层燃烧器21的一次风风速值设计在中层燃烧器22一次风风速值和下层燃烧器23一次风风速值两者之间。因为上层燃烧器21所处位置处温度较高，着火已经不是问题，风速太低，容易提前着火烧损喷嘴，风速太高则容易引起着火距离的推迟，增大未完全燃烧热损失，同时过高的风速引起前后墙对冲向两侧墙挤压，引起两侧墙的高温腐蚀。
39.s2：当上层燃烧器21、中层燃烧器22和下层燃烧器23均处于投运状态时，根据中层燃烧器22的火焰锋面距离前后墙的远近，调整中层燃烧器22的一次风风速，防止上层燃烧器21投运时炙烤烧损，若中层燃烧器22的火焰锋面距离前后墙更近，则调高中层燃烧器22的一次风风速，使中层燃烧器22的火焰锋面距离前后墙更远，防止中层燃烧器22的火焰锋面距离上层燃烧器21太近，而引起上层燃烧器21煤粉的提前着火而导致上层燃烧器21投运时烧损喷口；若中层燃烧器22的火焰锋面距离前后墙更远，则不需要调整中层燃烧器22的一次风风速。
40.s3：当所述上层燃烧器21处于停备状态、所述中层燃烧器22和下层燃烧器23处于投运状态时，根据中层燃烧器22的火焰锋面距离前后墙的远近，调整中层燃烧器的一次风风速，防止上层燃烧器21停备时炙烤烧损。若中层燃烧器22的火焰锋面距离前后墙更近，则调高中层燃烧器22的一次风风速，使所述中层燃烧器22的火焰锋面距离前后墙更远，防止上层燃烧器21停备时炙烤烧损；若中层燃烧器22的火焰锋面距离前后墙更远，则不需要调整中层燃烧器22的一次风风速。
41.为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
42.实施例1
43.在以下实施例中，设定上层燃烧器21的一次风风速值为24m/s,中层燃烧器22的一次风风速值分别为23m/s、25m/s、27m/s、29m/s、31m/s，下层燃烧器23的一次风风速值为21m/s，采用本发明实施例的墙式对冲煤粉锅炉燃烧器防烧损的改进方法，来说明中层燃烧
器22不同的一次风风速值对上层燃烧器21、中层燃烧器22和多个燃尽风喷口3的烧损程度。
44.当中间层燃烧器22的一次风风速值为23m/s、25m/s时，由于中间层燃烧器22的一次风风速偏低时，刚性不足，冲入炉膛深度不足，形成第一火焰锋面221，第一火焰锋面221距离前后墙更近，对上层燃烧器21的辐射温度更高，更易引起上层燃烧器21停备时炙烤烧损。停备时，由于低氮和配煤掺烧的原因，用以冷却喷口用的停备层的燃烧器漏风量不可能太大，因此，当漏风量不足以冷却喷口时，就会发生烧损，上层燃烧器21烧损后又会影响自身的流场，引起上层燃烧器21的进一步烧损，又导致其着火提前烧损上层燃烧器21喷嘴。当中间层燃烧器22一次风风值为27m/s时，由于中间层燃烧器22的一次风风速高，刚性更足，冲入炉膛深度更深，真正实现了前后墙燃烧器火焰的对撞，形成第二火焰锋面222，第二火焰锋面222距离上层燃烧器21喷口的距离更远，因此炙烤温度低，所以提高一次风风速可以有效防止喷口的烧损。但是，中间层燃烧器22的一次风风速不能过高，当中间层燃烧器22的一次风风值为29m/s、31m/s时，由于中间层燃烧器22的一次风风速过高引起着火延迟，导致前后墙对冲后向两侧墙挤压，导致未燃尽物质在两侧墙燃烧引起还原性气氛过浓，当煤中硫份较高时从而引起两侧墙的高温腐蚀。如表1所示。
45.表1
[0046][0047][0048]
实施例2
[0049]
在以下实施例中，设定上层燃烧器21的一次风风速值为22m/s、23m/s、24m/s、25m/s、26m/s,中层燃烧器22的一次风风速值分别为27m/s，下层燃烧器23的一次风风速值为21m/s，采用本发明实施例的墙式对冲煤粉锅炉燃烧器防烧损的改进方法，来说明上层燃烧
器不同的一次风风速值对上层燃烧器、中层燃烧器和多个燃尽风喷口的烧损程度。
[0050]
因为上层煤粉燃烧器21所处位置处温度较高，着火已经不是问题，当上层燃烧器21的一次风风速为22m/s、23m/s时，由于上层燃烧器21的一次风风速太低，且处于炉膛中部的高温区，容易提前着火而烧损喷嘴。当上层燃烧器21的一次风风速为26m/s时，由于上层燃烧器21的一次风风速太高，引起着火距离的推迟，增大未完全燃烧热损失，同时过高的风速引起前后墙对冲向两侧墙挤压，引起两侧墙的高温腐蚀。当上层燃烧器21的一次风风速为24m/s、25m/s时，由于上层燃烧器21的一次风风速处于中间值，既能保证燃尽、不会引起上层燃烧器21的烧损，同时还不会因为风速过高导致两侧墙高温腐蚀的发生。如表2所示。
[0051]
表2
[0052][0053][0054]
在本发明中，虽然中层燃烧器22会受到下层燃烧器23火焰锋面的炙烤作用，但是由于中层燃烧器22处于炉膛下部，整体温度水平偏低，同时，中层燃烧器22一般都处于投运状态，有足够的风来冷却喷口，因此不易烧损。
[0055]
所述多个燃尽风喷口3，虽然会受到上层燃烧器21火焰锋面的炙烤作用，但是为了降低炉膛出口nox浓度，燃尽风喷口3一直处于打开状态，有足够的二次风来冷却喷口，因此不易烧损。理论上讲，当上层燃烧器21处于停备状态时，只要漏风量足够大，则可以保证冷却喷口，但是，低氮加配煤掺烧后，必须精细化调整，不可能为了冷却喷口而无限增大漏风风量，这对低氮燃烧不利。
[0056]
本发明实施例的基于墙式对冲煤粉锅炉燃烧器防烧损的方法，通过设置所述上层燃烧器为一次风风速小于所述中层燃烧器一次风风速的煤粉燃烧器，所述上层燃烧器为一次风风速大于的所述下层燃烧器一次风速的煤粉燃烧器，解决前后墙对冲煤粉锅炉因为主燃区燃烧器燃烧器一次风风速设计不当而引起的上层燃烧器烧损问题。
[0057]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。