专利名称：：燃煤机械炉排锅炉炉拱形状设计的制作方法
技术领域：
：本发明属于一种锅炉燃烧装置-燃煤机械炉排锅炉炉拱形状的新设计方案，适用于1-20吨/时的包括链条、往复、炉排的层燃锅炉。层燃锅炉在我国运行热效率普遍偏低，现行的层燃锅炉炉拱结构不合理，是造成燃烧工况不好的基因之一。我国现行的层燃锅炉炉拱的形状设计没有规范化，所推荐的炉拱特性参数存在着工艺上难以实现、设计上不符合实用煤种等多种弱点。一般前拱短而高、后拱虽低但太短致使炉膛水冷度大，当燃用煤质指标低于设计时，往往就起火困难，甚至断火，炉膛温度达不到要求;当燃用好煤时，往往烧坏煤闸板，造成锅炉房内烟气弥漫。从节煤和环保两方面看，老式炉拱必须更新换代。近年来，国内出现了几种改进的拱型。快装锅炉异型拱砖，适用于2-4t/h快装锅炉，其组合成型后，拱砖的强度，耐火度都不错，使用寿命比较长，但因喉口尺寸等设计没有优化，锅炉出力，效率的提高有限。在地区性的锅炉技术改造中，为否定现行的前拱“短而高”，出现了前后拱低而长的倾向。运行实际工况证明，复盖率过大的拱型虽然当燃用灰熔点高的煤种时，可收到强化燃烧的效果，但一般情况下，在燃用中低质煤时，往往造成燃层上结焦，影响通风，不利于降低灰渣含碳量，严重时燃烧工况恶化，烧坏炉排。所以，拱型对炉排的复盖率过大过小，即喉口尺寸过小过大，都达不到锅炉经济运行的目的。本发明针对上述积弊，提出了以优化喉口尺寸为核心的一套完整的拱型新设计方案。目的是解决燃用目前市场上常见的接近二类烟煤的煤种，使锅炉达到经济运行，提高效率，出力，达到节能，环保有关要求技术指标。按本发明所包含的两个前提条件(操作合理、供风适宜和煤种适中、具代表性)下，实施本发明可使目前运行的1-20吨/时层燃锅炉达到经济运行工况;本发明对运行锅炉进行炉拱改造以及对层燃锅炉炉拱的设计更新换代，都有很明显实用价值。本发明是这样实现的将燃煤机械炉排锅炉的前拱1和后拱的长度比现行的拱型适当增加，提高炉膛热负荷，保持正常炉温，强化炉排上的燃烧，使可燃挥发分燃烧较充分，有利达到环保要求，烤渣较充分，有利降低灰渣含碳量;同时比现行拱型适当压低前拱的高度h1，增加对新煤的有效辐射角系数，且考虑与后拱5配合，保持前拱高度h1略高于后拱的高度h2使后拱5及主燃区辐射热流易于进入前拱1，促使烟气形成旋流较充分进行混合，使可燃挥发分在炉膛内充分燃烧，新煤引燃及时。下面结合附图，将本发明在DZL4链条炉排锅炉中的应用作为实例，作进一步具体描述。图中，1前拱，2链条炉排，3煤斗，4老鹰铁，5后拱，6水冷壁管，7锅筒。附图是快装锅炉燃烧系统纵向剖面示意图。层燃锅炉炉拱形状“322”制，其含意是前拱长a1前拱高度h1与喉长b的比例是0.32∶0.22∶0.22所以叫“322”制。蒸发量D≤20吨/时，以二类烟煤为中质煤)</tables>上表和附图中，有关符号意义规定为a1、a2为前、后拱在炉排有效长度上的投影长度，即拱长;h1、h2为前、后拱最高点至炉排的距离，即拱高;b为前拱与后拱之间的距离在炉排上的投影长度，即喉口长;L为煤闸板至链条炉排老鹰铁之间的距离，即炉排有效长度。从上表可见，前拱长a1、前拱高度h1与喉口长b的比例是0.32∶0.22∶0.22，所以本发明的设计叫“322”制。本发明的特征是明确地把炉排有效长度L定为拱型特性生要参数a1、h1、b的基准参量。一举解决了炉拱形状与炉型大小的定量关系。首次给出了喉口b的结构长度关系式，b由L确定后，即可导出前后拱全部主要形状参数。本发明的喉口尺寸，已经本发明人通过50台锅炉改造实验证明，确属于优化设计。提出了炉拱形状设计的两个实用前提条件，拓宽了燃煤机械炉排锅炉对煤种的适应范围，强调了在我国锅炉设备制造上较落后，运行自动化程度较低的现状下，操作技术的重要性。优化设计方案举例当KZL4锅炉的L＝3550mm，燃用热值为4000千卡/公斤的烟煤时，则b＝0.2L＝700mmh1＝b＝700mm，a1＝0.32L＝1150mm，a2＝1700mm，h2＝h1200＝500mm;而现行的同型号锅炉的b＝0.59L(平均值)。按本发明进行优化设计改造实例锅炉型号KZL4-13(本溪锅炉厂制造)用户单位抚顺矿务局十一厂时间1988年10月热工测试时间1989年2月24日热工测试单位抚顺市节能技术服务中心环保测试时间1989年2月24日(同工况测试)环保测试单位抚顺市环境保护监测站KZL4-13两台同型号锅炉燃用同种煤种热工、环保测试结果对比表。</tables>经计算核实，年节原煤268.4吨/台，折合人民币3万元以上，改造投资半年即可从节煤效益中收回。本发明人已经用本发明优化方案改造锅炉50台，按上述计算节煤效益已达150万元。如果本发明转给锅炉生产厂家节煤效益会更加可观。沈阳市工业锅炉年耗250万吨标准煤，按本发明的节煤率(△E＝14%，△η＝10%，η2＝70%)计算，全市若全部实施本发明，则年节约标准煤35万吨，折人民币5000万元;全国工业锅炉年耗标准煤1.62亿吨，全国若全部实施本发明，则年节约标准煤(按△E＝10%计算)0.162亿吨折人民币25亿元。权利要求1.一种燃煤机械炉排锅炉炉拱形状的优化设计方案，其主要参数有前拱长(a1)前拱高(h1)前后拱之间的喉口长(b)其特征在于把炉排有效长度L定为拱形主要参数的基准参量。2.按照权利要求1所述的燃煤机械炉排锅炉炉拱形状的设计方案其特征在于前拱长(a1)与炉排有效长(L)的关系a1＝(0.32±0.02)L前拱高(h1)与喉口长(b)与炉排有效长度(L)的关系为h1＝b＝(0.22±0.02)L。全文摘要本发明公开了一种改进燃煤机械炉排锅炉拱形的新设计方案。本发明的特征是以炉排有效长度作为拱型主要参数的基准参量，明确给出了前、后拱喉口的优化数值。采用这种方案设计拱型，设计上简便合理，应用中可使1-20吨/时燃煤机械炉排锅炉达到经济运行的要求，拓宽了对煤种的适应范围。节煤率平均10％。文档编号F23M5/06GK1051419SQ8910732公开日1991年5月15日申请日期1989年10月31日优先权日1989年10月31日发明者刘茂俊,刘星申请人:刘茂俊