CN103486563B - 燃用准东煤的超临界直流炉 - Google Patents

燃用准东煤的超临界直流炉 Download PDF

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本发明一种燃用准东煤的超临界直流炉涉及一种火电站使用的可以长期、安全、完全燃用准东煤的超临界直流炉。本发明包括炉膛及燃烧器、分隔屏过热器、屏式过热器、高温过热器、高温再热器、折烟角、低温再热器、风-烟喷射器关断档板、调温风-烟喷射器、喷射器热一次风调节挡板、喷射器停用保护冷却风挡板、分离二次风风箱、省煤器；喷射器热一次风调节挡板在锅炉中、低负荷和/或再热器沾污系数增大时开启，调温烟风混合物的重量流量在0至30％BMCR烟气重量流量之间可调；解决现有技术在掺烧准东煤时，出现炉膛结渣严重；高温对流受热面烟侧沾污堵塞腐蚀，排烟温度升高，带负荷能力下降，不能长期、安全、完全燃用准东煤的问题。

Description

燃用准东煤的超临界直流炉
(一)技术领域：
本发明燃用准东煤的超临界直流炉涉及一种火电站使用的可以长期、安全、完全燃用准东煤的超临界直流炉。
(二)背景技术：
准东煤田是位于新疆的特大型煤田，预测储量达3900×108t，开采成本低廉。准东煤的水分、挥发分较高，灰分、硫分甚低，热值中等；准东煤的当量Na高达1.0左右，属于沾污程度严重的煤种。
现有技术的电站锅炉在掺烧准东煤40％以上时，出现炉膛燃烧器区域结渣严重；屏式过热器、高温过热器、高温再热器烟侧沾污堵塞腐蚀；排烟温度升高，带负荷能力下降等现象。严重时，现有技术的电站锅炉被迫停炉检修。
现有技术的电站锅炉安全燃用准东煤的主要措施是加强电站堆、配煤管理；合理控制准东煤的掺烧比例。尚无长期、安全、完全燃用准东煤的记录。
2台600MW等级的电站锅炉如果由掺烧40％比例的准东煤改变为完全烧准东煤，由于准东煤和井工煤之间的巨大差价，年节省燃料费用约1.8亿元。
(三)发明内容：
所要解决的技术问题：
现有技术的电站锅炉在掺烧准东煤40％以上时，出现炉膛燃烧器区域结渣严重；屏式过热器、高温过热器、高温再热器烟侧沾污堵塞腐蚀；排烟温度升高，带负荷能力下降等现象。解决现有技术的电站锅炉不能长期、安全、完全燃用准东煤的问题。
解决其技术问题采用的技术方案：
本发明的目的是提供一种燃用准东煤的超临界直流炉采取与现有技术不同的技术路线，解决现有技术的电站锅炉不能长期、安全、完全燃用准东煤的问题。
本发明燃用准东煤的超临界直流炉包括炉膛及燃烧器(1)、分隔屏过热器(2)、屏式过热器(3)、高温过热器(4)、高温再热器(5)、折烟角(6)、低温再热器(7)、风-烟喷射器关断挡板(8)、调温风-烟喷射器(9)、喷射器热一次风调节挡板(10)、喷射器停用保护冷却风挡板(11)、分离二次风风箱(12)、省煤器(13)；采用甚低炉膛容积放热强度；在锅炉中、低负荷和/或高温再热器沾污系数增大时，热一次风经喷射器热一次风调节挡板(10)进入调温风-烟喷射器(9)，打开风-烟喷射器关断挡板(8)，从低温再热器(7)后抽吸锅炉含低Na细灰的烟气，烟风混合物在折烟角(6)下部进入锅炉炉膛，烟风混合物改变炉膛内辐射换热量和对流换热量的比例，增加烟气容积流量，增加低温再热器(7)和高温再热器(5)的吸热量以提高再热汽温，控制喷射器热一次风调节挡板(10)开度使再热汽温运行在额定值；携带低Na细灰的烟风混合物与炉膛高温主烟气流混合后，不但有效降低屏底烟温和炉膛出口烟温，也使准东煤的视在当量Na指标明显下降，积灰变得疏松易于清除；调温风-烟喷射器(9)停运时，关闭风-烟喷射器关断挡板(8)、控制喷射器热一次风调节挡板(10)，打开喷射器停用保护冷却风挡板(11)；水平烟道采用甚高流速，提高高温过热器和高温再热器的自净能力；高温过热器和高温再热器采用大横向节距提高高温过热器和高温再热器的抗堵塞能力；屏式过热器、高温过热器、高温再热器和分隔屏过热器的外3圈全部使用耐热奥氏体不锈钢，炉内无耐热奥氏体不锈钢与马氏体钢对接焊口。
包括调温风-烟喷射器(9)、控制喷射器热一次风调节挡板(10)、喷射器停用保护冷却风挡板(11)、风-烟喷射器关断挡板(8)的携带低Na细灰的烟风混合物循环系统有双重功能：
a.赋予尾部单烟道的炉型具有较强的再热汽温调节能力和煤种适应能力。
b.温度相对较低的携带低Na细灰的烟风混合物与炉膛主烟气流合流后可以削弱炉膛主烟气流的沾污特性。
发明的有益效果：
●解决现有技术的电站锅炉燃用准东煤炉膛燃烧器区域结渣严重问题；
●甚低的炉膛出口烟温、屏底温度和甚低的炉膛容积放热强度使炉膛内辐射受热面结渣沾污情况受控，积灰易于被吹灰器清除；
●低Na灰循环使准东煤的视在当量Na指标明显下降，屏式过热器、高温过热器、高温再热器烟侧沾污堵塞过程受控；
●屏式过热器、高温过热器、高温再热器和分隔屏过热器的外3圈全部使用耐热奥氏体不锈钢，使烟侧腐蚀过程受控；
●避免炉烟再循环风机的入口接在除尘器的出口时空气预热器烟侧流量增加10％到20％引起锅炉排烟温度升高，锅炉效率下降问题；
●烟风混合物温度明显高于除尘器后烟气温度，调温过程exergy(火用)损失减少；
●增大了空气预热器空侧的热容量，锅炉排烟温度为下降趋势；
●无需从汽机侧引入凝结水和/或温度较低的给水来冷却烟气避免汽轮机的凝汽损失增大；
●可节省空气预热器的旁路省煤器和/或预热器后的低压省煤器的巨额投资；
●无炉烟再循环风机，节省基建投资，节省厂用电，抗磨损，节省运行维护费用；
●炉膛与低温再热器出口之间的烟气压差颇小于锅炉冷灰斗下部与除尘器出口之间的烟气压差，炉烟再循环调温所需要的能耗大大减少；
●避免低温炉烟进入炉膛冷灰斗下部对低氮燃烧系统的干扰。
(四)附图说明：
图1为燃用准东煤的超临界直流炉Π型炉方案；在图1中：
1  炉膛及燃烧器、                      2  分隔屏过热器、
3  屏式过热器、                        4  高温过热器、
5  高温再热器、                        6  折烟角、
7  低温再热器、                        8  风-烟喷射器关断挡板、
9  调温风-烟喷射器、                   10 喷射器热一次风调节挡板、
11 喷射器停用保护冷却风挡板、          12 分离二次风风箱
13 省煤器
(五)具体实施方式：
实施例1：燃用准东煤的超临界直流炉H型炉方案
现结合图1以一台600MW等级，主汽温度/再热汽温度571℃/569℃的一次再热Π型电站锅炉为例说明实现发明的优选方式。
本发明燃用准东煤的超临界直流炉包括炉膛及燃烧器(1)、分隔屏过热器(2)、屏式过热器(3)、高温过热器(4)、高温再热器(5)、折烟角(6)、低温再热器(7)、风-烟喷射器关断挡板(8)、调温风-烟喷射器(9)、喷射器热一次风调节挡板(10)、喷射器停用保护冷却风挡板(11)、分离二次风风箱(12)、省煤器(13)；采用甚低炉膛容积放热强度；在锅炉中、低负荷和/或高温再热器沾污系数增大时，热一次风经喷射器热一次风调节挡板(10)进入调温风-烟喷射器(9)，打开风-烟喷射器关断挡板(8)，从低温再热器(7)后抽吸锅炉含低Na细灰的烟气，烟风混合物在折烟角(6)下部进入锅炉炉膛，烟风混合物改变炉膛内辐射换热量和对流换热量的比例，增加烟气容积流量，增加低温再热器(7)和高温再热器(5)的吸热量以提高再热汽温，控制喷射器热一次风调节挡板(10)开度使再热汽温运行在额定值；携带低Na细灰的烟风混合物与炉膛高温主烟气流混合后，不但有效降低屏底烟温和炉膛出口烟温，也使准东煤的视在当量Na指标明显下降，积灰变得疏松易于清除；调温风-烟喷射器(9)停运时，关闭风-烟喷射器关断挡板(8)、控制喷射器热一次风调节挡板(10)，打开喷射器停用保护冷却风挡板(11)；水平烟道采用甚高流速，提高高温过热器和高温再热器的自净能力；高温过热器和高温再热器采用大横向节距提高高温过热器和高温再热器的抗堵塞能力；屏式过热器、高温过热器、高温再热器和分隔屏过热器的外3圈全部使用耐热奥氏体不锈钢，炉内无耐热奥氏体不锈钢与马氏体钢对接焊口。
炉膛及燃烧器(1)使用旋流式低氮燃烧器，前、后墙各3层，每层6只旋流式低氮燃烧器；上层燃烧器上方6m至10m布置有2层分离二次风喷嘴，每层8只；炉膛容积放热强度60kW/m3至70kW/m3。
折烟角(6)探入炉膛深度为炉膛全深度的35％，折烟角下斜边与垂直线的夹角为30°到35°，折烟角上斜边与垂直线的夹角为70°到75°。
包括调温风-烟喷射器(9)、控制喷射器热一次风调节挡板(10)、喷射器停用保护冷却风挡板(11)、风-烟喷射器关断挡板(8)的携带低Na细灰的烟风混合物循环系统沿炉宽方向布置6套，与每层燃烧器的个数相对应；调温风-烟喷射器(9)的与炉膛的接口段使用耐高温、抗氧化的不锈钢；风-烟喷射器关断挡板(8)为双闸板结构，使用耐高温、抗氧化的不锈钢制作；调温风-烟喷射器(9)的烟气入口具有特殊形状，可以充分利用烟气流的速度头；调温风-烟喷射器(9)的出口位于折烟角(6)的根部，保护烟角(6)的下斜面不结渣，控制分隔屏过热器(2)和屏式过热器(3)的沾污情况；最大风-烟再循环率30％。
分隔屏过热器(2)6片沿炉宽方向均匀布置，与每层燃烧器的个数相对应。
屏式过热器(3)12片沿炉宽方向均匀布置。
高温过热器(4)36片沿炉宽方向均匀布置，BMCR工况平均烟气流速不小于12m/s。
高温再热器(5)72片沿炉宽方向均匀布置，BMCR工况平均烟气流速不小于18m/s。
低温再热器(7)72片沿炉宽方向均匀布置，BMCR工况平均烟气流速不小于12m/s。
省煤器(13)180片沿炉宽方向均匀布置，BMCR工况平均烟气流速不大于10m/s。
炉膛配置蒸汽吹灰器60只；对流受热面置蒸汽吹灰器40只。

Claims (7)

1.一种燃用准东煤的超临界直流炉，其特征在于：包括炉膛及燃烧器(1)、分隔屏过热器(2)、屏式过热器(3)、高温过热器(4)、高温再热器(5)、折烟角(6)、低温再热器(7)、风-烟喷射器关断挡板(8)、调温风-烟喷射器(9)、喷射器热一次风调节挡板(10)、喷射器停用保护冷却风挡板(11)、分离二次风风箱(12)、省煤器(13)；采用甚低炉膛容积放热强度；在锅炉中、低负荷和/或高温再热器沾污系数增大时，热一次风经喷射器热一次风调节挡板(10)进入调温风-烟喷射器(9)，打开风-烟喷射器关断挡板(8)，从低温再热器(7)后抽吸锅炉含低Na细灰的烟气，烟风混合物在折烟角(6)下部进入锅炉炉膛，烟风混合物改变炉膛内辐射换热量和对流换热量的比例，增加烟气容积流量，增加低温再热器(7)和高温再热器(5)的吸热量以提高再热汽温，控制喷射器热一次风调节挡板(10)开度使再热汽温运行在额定值；携带低Na细灰的烟风混合物与炉膛高温主烟气流混合后，不但有效降低屏底烟温和炉膛出口烟温，也使准东煤的视在当量Na指标明显下降，积灰变得疏松易于清除；调温风-烟喷射器(9)停运时，关闭风-烟喷射器关断挡板(8)、控制喷射器热一次风调节挡板(10)，打开喷射器停用保护冷却风挡板(11)；水平烟道采用甚高流速，提高高温过热器和高温再热器的自净能力；高温过热器和高温再热器采用大横向节距提高高温过热器和高温再热器的抗堵塞能力；屏式过热器、高温过热器、高温再热器和分隔屏过热器的外3圈全部使用耐热奥氏体不锈钢，炉内无耐热奥氏体不锈钢与马氏体钢对接焊口。
2.根据权利要求1所述的一种燃用准东煤的超临界直流炉，其特征是所述的包括调温风-烟喷射器(9)、控制喷射器热一次风调节挡板(10)、喷射器停用保护冷却风挡板(11)、风-烟喷射器关断挡板(8)的携带低Na细灰的烟风混合物循环系统沿炉宽方向布置6套，与每层燃烧器的个数相对应；调温风-烟喷射器(9)与炉膛的接口段使用耐高温、抗氧化的不锈钢；风-烟喷射器关断挡板(8)为双闸板结构，使用耐高温、抗氧化的不锈钢制作；调温风-烟喷射器(9)的烟气入口具有特殊形状，可以充分利用烟气流的速度头；调温风-烟喷射器(9)的出口位于折烟角(6)的根部，保护烟角(6)的下斜面不结渣，控制分隔屏过热器(2)和屏式过热器(3)的沾污情况；最大风-烟再循环率30％。
3.根据权利要求1所述的一种燃用准东煤的超临界直流炉，其特征是所述的折烟角(6)探入炉膛深度为炉膛全深度的35％，折烟角下斜边与垂直线的夹角为30°到35°，折烟角上斜边与垂直线的夹角为70°到75°。
4.根据权利要求1所述的一种燃用准东煤的超临界直流炉，其特征是所述的高温过热器(4)BMCR工况平均烟气流速不小于12m/s。
5.根据权利要求1所述的一种燃用准东煤的超临界直流炉，其特征是所述的高温再热器(5)BMCR工况平均烟气流速不小于18m/s。
6.根据权利要求1所述的一种燃用准东煤的超临界直流炉，其特征是所述的低温再热器(7)BMCR工况平均烟气流速不小于12m/s。
7.根据权利要求1所述的一种燃用准东煤的超临界直流炉，其特征是所述的甚低炉膛容积放热强度为60kW/m3至70kW/m3。
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