CN101709871A - 一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置，其特征在于，每面水冷壁上各布置有两组燃烧器或在炉膛的两对面水冷壁上各布置有两组燃烧器而在另外两对面水冷壁上各布置有一组燃烧器，每组燃烧器至少分为一个小组，每小组燃烧器沿垂直方向间隔布置至少两个一次风煤粉喷嘴和三个二次风喷嘴。每台磨煤机与同一标高的八个或六个一次风煤粉喷嘴连接。每台磨煤机的启停将影响同一层八个或六个煤粉喷嘴的投运。本发明能够在满足单个煤粉喷嘴热功率和总的煤粉喷嘴数量的前提下，减少单组燃烧器的煤粉喷嘴数量，使得燃烧器区域壁面热负荷q_Hr较高，保证无烟煤粉气流的及时着火及锅炉不投油低负荷稳燃。

Description

一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置

技术领域

本发明涉及一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置方式，属于煤粉燃烧装置技术领域。

背景技术

我国已探明的煤炭储量约为6400亿吨，其中低挥发份无烟煤约占煤炭总储量的14.6％。我国火电厂燃用无烟煤约占发电用煤总量的3％，这一数字还在增加。无烟煤的挥发份含量低，含氢量低，着火温度高，火焰传播速度较慢，如燃烧组织得不好，易发生低负荷燃烧不稳定，煤质变差时锅炉高负荷容易熄火的情况，燃烧效率一般也较低。

目前国内外燃用无烟煤采用W火焰锅炉，四角切向燃烧锅炉，以及前后墙对冲旋流燃烧锅炉。W火焰锅炉最大容量为600MW等级，四角切向燃烧锅炉以及前后墙对冲旋流燃烧锅炉最大容量为300MW等级，还未有600MW及以上等级四角切向燃烧无烟煤锅炉的设计和运行业绩。

我国电站锅炉制造厂家从70年代初开始设计、制造专烧无烟煤的锅炉。随着机组容量发展到600MW～1300MW等级，锅炉的炉膛热力参数较125MW、300MW无烟煤锅炉有较大变化，首先是炉膛容积热负荷q_v降低，煤粉在炉膛内停留时间延长，有利于无烟煤的燃尽。但同时燃烧器区域壁面热负荷q_Hr降低，虽然断面热负荷q_F有所升高，但是总的燃烧器区域水冷壁的吸热量是增加的，导致燃烧器区域的温度水平下降，对无烟煤的及时着火不利。特别是容量增加到800MW～1300MW等级后，由于受到单个煤粉喷嘴热功率的限制，单台磨煤机对应的煤粉喷嘴的数量相对于300MW～600MW锅炉需要增加50％到100％，由4个增加到6个或8个。比如1000MW超超临界锅炉，在配备6台中速磨或双进双出磨煤机情况下，单台磨煤机对应的煤粉喷嘴的数量为8个，总的煤粉喷嘴的数量达到48个。在采用直流燃烧器四角切圆布置的情况下，单角一次风煤粉喷嘴的数量为12个，再加上燃烧器在垂直方向上分为2到3组，这样导致燃烧器最上和最下2个一次风煤粉喷嘴的间距较大，燃烧器区域壁面热负荷q_Hr较低，该区域燃烧温度较低，不利于无烟煤粉气流的及时着火及锅炉不投油低负荷稳燃。

图1和图2以1000MW超超临界塔式锅炉为例，说明了现有的燃烧器切圆布置方式。图2为图1的I-I剖视图，图1为图2的II-II剖视图。该种布置方式包括锅炉本体1，炉膛2，磨煤机3，煤粉管道4，一次风煤粉喷嘴5及二次风喷嘴6。每台锅炉1配置六台磨煤机3，编号分别为A、B、C、D、E、F。炉膛2由四面水冷壁7组成，在炉膛2的每个角上布置有一组燃烧器8，四角燃烧器8的喷嘴中心线在炉膛2内形成假想切圆9。每组燃烧器8沿垂直方向又分为三组小的燃烧器，中间隔开一定的距离，每组小的燃烧器由四个一次风煤粉喷嘴5及六个二次风喷嘴6组成，即垂直方向间隔布置12个一次风煤粉喷嘴5及18个二次风喷嘴6，如1号角12个一次风煤粉喷嘴5的编号为A1-1，A1-2，B1-1，B1-2，C1-1，C1-2，D1-1，D1-2，E1-1，E1-2，F1-1，F1-2，4号角12个一次风煤粉喷嘴5的编号为A4-1，A4-2，B4-1，B4-2，C4-1，C4-2，D4-1，D4-2，E4-1，E4-2，F4-1，F4-2。磨煤机3通过煤粉管道4与一次风煤粉喷嘴5相连接，每台磨煤机3出口有四根煤粉管道4，每根煤粉管道4通过一个煤粉分配器10与同一个角相邻标高的2个一次风煤粉喷嘴5连接，比如编号为A的磨煤机3与编号为A1-1，A1-2，A2-1，A2-2，A3-1，A3-2，A4-1，A4-2共八个一次风煤粉喷嘴5连接。可见，由于每组燃烧器8沿垂直方向间隔布置有12个一次风煤粉喷嘴5，该布置方式燃烧器区域壁面热负荷q_Hr较低，不能适应无烟煤燃烧的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃烧器区域壁面热负荷q_Hr较高的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置方式。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置，包括锅炉本体，炉膛，磨煤机，煤粉管道，一次风煤粉喷嘴，二次风喷嘴，每台锅炉本体配置至少两台磨煤机，炉膛由四面水冷壁组成，其特征在于，每面水冷壁上各布置有两组燃烧器或在炉膛的两对面水冷壁上各布置有两组燃烧器而在另外两对面水冷壁上各布置有一组燃烧器，六组或八组燃烧器的喷嘴中心线在炉膛内形成假想切圆，每组燃烧器至少分为一个小组，每小组燃烧器沿垂直方向间隔布置至少两个一次风煤粉喷嘴和三个二次风喷嘴，每台磨煤机出口有四根煤粉管道，每根煤粉管道通过一个一分二的煤粉分配器与同一面墙上的同一标高的相邻两个一次风煤粉喷嘴连接或直接与同一面墙上的同一标高的相邻两个一次风煤粉喷嘴连接。

虽然目前国内外已经有单火球六角或八角切圆直流燃烧方式的锅炉投入运行，但这些锅炉只是用于褐煤的燃烧，配风扇磨直吹式制粉系统。由于风扇磨的出口压头低，每台风扇磨出口的煤粉气流只能与同一个角的不同标高的多个煤粉喷嘴相连接，然后再喷入炉膛。每台磨煤机的启停将影响一角多个煤粉喷嘴的投运，对锅炉炉膛热负荷分布的均匀性影响较大。而本发明则是将每台磨出口的煤粉气流与布置在锅炉四周的同一标高但不同角的六个或八个煤粉喷嘴相连接，然后再喷入炉膛。每台磨煤机的启停将影响一层六个或八个煤粉喷嘴的投运，对锅炉炉膛热负荷分布的均匀性影响较小。两者采用的原理和方法，以及对锅炉热负荷分布的影响等都是不同的。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过每台磨出口的煤粉气流与布置在锅炉四周的同一标高但不同角的六个或八个煤粉喷嘴相连接的燃烧器布置方式，在满足单个煤粉喷嘴热功率和总的煤粉喷嘴数量的前提下，减少了单组燃烧器的煤粉喷嘴数量，使得燃烧器最上和最下2个一次风煤粉喷嘴的间距控制在理想的范围内，燃烧器区域壁面热负荷q_Hr较高，该区域燃烧温度能达到无烟煤着火稳燃的要求，保证无烟煤粉气流的及时着火及锅炉不投油低负荷稳燃。

2、燃烧器最上和最下2个一次风煤粉喷嘴的间距控制在理想的范围内，在同样满足最上一次风煤粉喷嘴到炉膛出口屏底间距和无烟煤燃烧效率的前提下，使得锅炉的总高度减少，大大降低了锅炉的制造成本。

3、六组或八组燃烧器布置在锅炉四面水冷壁墙上，与四组燃烧器布置在四角相比，射流两侧的补气条件较好，不容易发生一次风煤粉贴墙的现象，有利于防止炉膛结渣和高温腐蚀，煤种变化的适应性较好。

4、六组或八组燃烧器布置在锅炉四面水冷壁墙上，与四组燃烧器布置在四角相比，射流从喷嘴出口到达下游邻角气流的距离较短，这样可以采用较低的一次风煤粉气流速度，有利于无烟煤粉气流的及时着火及锅炉不投油低负荷稳燃。二次风速度也可降低，有利于降低火球的残余旋流强度和炉膛出口的烟温偏差。

5、六组或八组燃烧器布置在锅炉四面水冷壁墙上，与四组燃烧器布置在四角相比，喷嘴出口处的热流强度较高，通过对流和辐射换热量大大提高，有利于无烟煤粉气流的及时着火及锅炉不投油低负荷稳燃。

6、每组燃烧器8在垂直方向上可再分为至少一组，可以按照燃烧要求控制燃烧器区域壁面热负荷q_Hr，防止炉膛结渣和高温腐蚀。

附图说明

图1为已有的燃烧器布置方式的平面图；

图2为图1的I-I剖视图；

图3为本发明提供的一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置的平面图，配六台磨煤机，每台磨煤机通过四个煤粉分配器与同一标高八角燃烧器连接；

图4为本发明提供的一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置的立面图，每角燃烧器不分组布置；

图5为本发明提供的一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置的立面图，每角燃烧器分两组布置；

图6为本发明提供的一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置的平面图，配六台磨煤机，每台磨煤机通过四个煤粉分配器以另一种连接方式与同一标高八角燃烧器连接；

图7为图6的II-II剖视图；

图8为本发明提供的一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置的平面图，配六台磨煤机，每台磨直接与同一标高八角燃烧器连接；

图9为图8的II-II剖视图；

图10为本发明提供的一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置的平面图，配四台磨煤机，每台磨通过四个煤粉分配器与同一标高八角燃烧器连接；

图11为图9的II-II剖视图；

图12为本发明提供的一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置的平面图，配六台磨煤机，每台磨直接与同一标高六角燃烧器连接；

图13为图12的II-II剖视图；

图14为本发明提供的一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置的平面图，配四台磨煤机，每台磨直接与同一标高六角燃烧器连接；

图15为图14的II-II剖视图。

具体实施方式

以下结合实施例来具体说明本发明。

实施例1

结合图3和图5说明本实施方式，图4为图3的I-I剖视图，图3为图4的II-II剖视图。

本发明提供的一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置包括锅炉本体1，炉膛2，磨煤机3，煤粉管道4，一次风煤粉喷嘴5及二次风喷嘴6。每台锅炉本体1配置六台磨煤机3，分别为第一磨煤机A、第二磨煤机B、第三磨煤机C、第四磨煤机D、第五磨煤机E及第六磨煤机F。炉膛2由四面水冷壁7组成，在炉膛2的每面水冷壁7上各布置有两组燃烧器8，共有八组燃烧器8，前墙两组燃烧器8分别为1-1组燃烧器8，1-2组燃烧器8，左侧墙两组燃烧器分别为2-1组燃烧器8，2-2组燃烧器8，后墙两组燃烧器分别为3-1组燃烧器8，3-2组燃烧器8，右侧墙两组燃烧器分别为4-1组燃烧器8，4-2组燃烧器8。每组燃烧器8沿垂直方向间隔布置有六个一次风煤粉喷嘴5以及九个二次风喷嘴6。如1-1组燃烧器8包括六个一次风煤粉喷嘴5，在图4上分别为第一一次风煤粉喷嘴A1-1，第二一次风煤粉喷嘴B1-1，第三一次风煤粉喷嘴C1-1，第四一次风煤粉喷嘴D1-1，第五一次风煤粉喷嘴E1-1及第六一次风煤粉喷嘴F1-1；3-2组燃烧器8包括的六个一次风煤粉喷嘴5，在图4上分别为第七一次风煤粉喷嘴A3-2，第八一次风煤粉喷嘴B3-2，第九一次风煤粉喷嘴C3-2，第十一次风煤粉喷嘴D3-2，第十一一次风煤粉喷嘴E3-2及第十二一次风煤粉喷嘴F3-2。八组燃烧器8的喷嘴中心线在炉膛2内形成假想切圆9。每组燃烧器8沿高度方向不再分组。磨煤机3通过煤粉管道4与一次风煤粉喷嘴5相连接，每台磨煤机3出口有四根煤粉管道4，每根煤粉管道4通过一个一分二的煤粉分配器10与同一面墙上的同一标高的相邻两个一次风煤粉喷嘴5连接，比如与布置在前墙的1-1组燃烧器8中的第一一次风煤粉喷嘴A1-1及1-2两组燃烧器8中的第十三一次风煤粉喷嘴A1-2连接。每台磨煤机3与同一标高的八个一次风煤粉喷嘴5连接，比如第一磨煤机A与编号为第一一次风煤粉喷嘴A1-1，第十三一次风煤粉喷嘴A1-2，第十四一次风煤粉喷嘴A2-1，第十五一次风煤粉喷嘴A2-2，第十六一次风煤粉喷嘴A3-1，第七一次风煤粉喷嘴A3-2，第十七一次风煤粉喷嘴A4-1及第十八一次风煤粉喷嘴A4-2的共八个一次风煤粉喷嘴5连接。

布置在前后墙上的燃烧器8的一次风煤粉喷嘴5的中心线与水冷壁7的中心线的交点距离最近的炉膛2的棱角处的距离L1为炉膛2的宽度Lw的四分之一，即：L1＝1/4Lw。同样，布置在左右侧墙上的燃烧器8的一次风煤粉喷嘴5的中心线与水冷壁7的中心线的交点距离最近的炉膛2的棱角处的距离L2为炉膛2的深度Ld的四分之一，即：L2＝1/4Ld。

布置在四面墙上的燃烧器8的一次风煤粉喷嘴5的中心线与水冷壁7的中心线有一个交点，连接该交点与假想切圆9的圆心形成一直线，该直线与一次风煤粉喷嘴5的中心线的夹角a为四度，即：a＝4°。

实施例2

如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，每组燃烧器8分为上下两小组，每小组燃烧器沿垂直方向间隔布置三个一次风煤粉喷嘴5和四个二次风喷嘴6。通过这样的方式，能够调整燃烧器区域壁面热负荷q_Hr达到合理的范围内，防止由于壁面热负荷q_Hr过高而导致的炉膛结渣和高温腐蚀等问题。

实施例3

结合图6和图7说明本实施方式，图6为图7的I-I剖视图，图7为图6的II-II剖视图。

本实施例与实施例1的区别在于，每台磨煤机3出口有四根煤粉管道4，每根煤粉管道4通过一个煤粉分配器10与相邻墙上的同一标高的相邻两个一次风煤粉喷嘴5连接，比如与布置在前墙上的1-1组燃烧器8及布置在左侧墙上的2-1两组燃烧器8的一次风煤粉喷嘴5连接。

实施例4

结合图8和图9说明本实施方式，图8为图9的I-I剖视图，图9为图8的II-II剖视图。

本实施例与实施例1的区别在于，每台磨煤机3出口有八根煤粉管道4，与同一标高的八个一次风煤粉喷嘴5连接，不再设置煤粉分配器10。

实施例5

结合图10和图11说明本实施方式，图10为图11的I-I剖视图，图11为图10的II-II剖视图。

本实施例与实施例1的区别在于，每台锅炉1配置四台磨煤机3，分别为第一磨煤机A、第二磨煤机B、第三磨煤机C及第四磨煤机D。每组燃烧器8沿垂直方向间隔布置有四个一次风煤粉喷嘴5，如1-1组燃烧器8包括四个一次风煤粉喷嘴5，分别为第一一次风煤粉喷嘴A1-1，第二一次风煤粉喷嘴B1-1，第三一次风煤粉喷嘴C1-1及第四一次风煤粉喷嘴D1-1，以及六个二次风喷嘴6。

实施例6

结合图12和图13说明本实施方式，图12为图13的I-I剖视图，图13为图12的II-II剖视图。

本发明提供的一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置包括锅炉本体1，炉膛2，磨煤机3，煤粉管道4，一次风煤粉喷嘴5及二次风喷嘴6。每台锅炉本体1配置六台磨煤机3，分别为第一磨煤机A、第二磨煤机B、第三磨煤机C、第四磨煤机D、第五磨煤机E及第六磨煤机F。炉膛2由四面水冷壁7组成，在炉膛2的前后墙水冷壁7上各布置有两组燃烧器8，在两侧墙水冷壁7上各布置有一组燃烧器8，共有六组燃烧器，燃烧器8的组编号分别为1、2、3、4、5、6。每组燃烧器8沿垂直方向间隔布置有六个一次风煤粉喷嘴5，如编号为1组的燃烧器8包括六个一次风煤粉喷嘴5，分别为第二十一次风煤粉喷嘴A1，第二十一一次风煤粉喷嘴B1，第二十二一次风煤粉喷嘴C1，第二十三一次风煤粉喷嘴D1，第二十四一次风煤粉喷嘴E1及第二十五一次风煤粉喷嘴F1，以及九个二次风喷嘴6。编号为4组的燃烧器8包括六个一次风煤粉喷嘴5，分别为第二十六次风煤粉喷嘴A4，第二十七一次风煤粉喷嘴B4，第二十八一次风煤粉喷嘴C4，第二十九一次风煤粉喷嘴D4，第三十一次风煤粉喷嘴E4及第三十一一次风煤粉喷嘴F4，以及九个二次风喷嘴6。六组燃烧器8的喷嘴中心线在炉膛2内形成假想切圆9。每组燃烧器8沿高度方向不再分组。磨煤机3通过煤粉管道4与一次风煤粉喷嘴5相连接，每台磨煤机3出口有六根煤粉管道4，，与同一标高的六个一次风煤粉喷嘴5连接，比如每台第一磨煤机A与第二十一次风煤粉喷嘴A1，第三十二一次风煤粉喷嘴A2，第三十三一次风煤粉喷嘴A3，第二十六一次风煤粉喷嘴A4，第三十四一次风煤粉喷嘴A5及第三十五一次风煤粉喷嘴A6共六个一次风煤粉喷嘴5连接。

布置在前后墙上的燃烧器8的一次风煤粉喷嘴5的中心线与水冷壁7的中心线的交点距离最近的炉膛2的棱角处的距离L1为炉膛2的宽度Lw的四分之一，即：L1＝1/4Lw。同样，布置在左右侧墙上的燃烧器8的一次风煤粉喷嘴5的中心线与水冷壁7的中心线的交点距离最近的炉膛2的棱角处的距离L2为炉膛2的深度Ld的二分之一，即：L2＝1/2Ld。

布置在四面墙上的燃烧器8的一次风煤粉喷嘴5的中心线与水冷壁7的中心线有一个交点，连接该交点与假想切圆9的圆心形成一直线，该直线与一次风煤粉喷嘴5的中心线的夹角a为四度，即：a＝4°。

实施例7

结合图14和图15说明本实施方式，图14为图15的I-I剖视图，图15为图14的II-II剖视图。

本实施例与实施例6的区别在于，每台锅炉1配置四台磨煤机3，分别为第一磨煤机A、第二磨煤机B、第三磨煤机C及第四磨煤机D。每组燃烧器8沿垂直方向间隔布置有四个一次风煤粉喷嘴5，如编号为1组的燃烧器8包括四个一次风煤粉喷嘴5，分别为第二十一次风煤粉喷嘴A1，第二十一一次风煤粉喷嘴B1，第二十二一次风煤粉喷嘴C1及第二十三一次风煤粉喷嘴D1，以及六个二次风喷嘴6。

Claims (3)

1.一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置，包括锅炉本体(1)，炉膛(2)，磨煤机(3)，煤粉管道(4)，一次风煤粉喷嘴(5)，二次风喷嘴(6)，每台锅炉本体(1)配置至少两台磨煤机(3)，炉膛(2)由四面水冷壁(7)组成，其特征在于，每面水冷壁(7)上各布置有两组燃烧器(8)或在炉膛(2)的两对面水冷壁(7)上各布置有两组燃烧器(8)而在另外两对面水冷壁(7)上各布置有一组燃烧器(8)，六组或八组燃烧器(8)的喷嘴中心线在炉膛(2)内形成假想切圆(9)，每组燃烧器(8)至少分为一个小组，每小组燃烧器沿垂直方向间隔布置至少两个一次风煤粉喷嘴(5)和三个二次风喷嘴(6)，每台磨煤机(3)出口有煤粉管道(4)与同一标高的六个或八个一次风煤粉喷嘴(5)连接，其中每根煤粉管道(4)通过一个一分二的煤粉分配器(10)与同一标高的相邻两个一次风煤粉喷嘴(5)连接，或不通过一个一分二的煤粉分配器(10)直接与一个一次风煤粉喷嘴(5)连接。

2.如权利要求1所述的一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置，其特征在于，布置在前墙及后墙上的燃烧器(8)的一次风煤粉喷嘴(5)的中心线与水冷壁(7)的中心线的交点距离最近的炉膛(2)的棱角处的距离为L1，1/10Lw≤L1≤4/10Lw，Lw为炉膛(2)的宽度，布置在左侧墙及右侧墙上的燃烧器(8)的一次风煤粉喷嘴(5)的中心线与水冷壁(7)的中心线的交点距离最近的炉膛(2)的棱角处的距离为L2，若共布置八组燃烧器(8)，则1/10Ld≤L1≤4/10Ld，若共布置六组燃烧器(8)，则1/5Ld≤L1≤1/2，Ld为炉膛(2)的深度。

3.如权利要求1所述的一种燃用无烟煤的单火球直流燃烧器六角或八角切圆布置，其特征在于，布置在四面墙上的燃烧器(8)的一次风煤粉喷嘴(5)的中心线与水冷壁(7)的中心线有一个交点，连接该交点与假想切圆(9)的圆心形成一直线，该直线与一次风煤粉喷嘴(5)的中心线的夹角为a，0°≤a≤30°。

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