CN110617473A - 一种对冲燃烧锅炉 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08—Disposition of burners
    • F23C5/28—Disposition of burners to obtain flames in opposing directions, e.g. impacting flames
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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Abstract

一种对冲燃烧锅炉，包括由锅炉左侧墙、锅炉右侧墙、锅炉前墙以及锅炉后墙围成的炉膛；锅炉左侧墙的中线上沿炉膛高度方向布置有左侧墙燃烧器，锅炉右侧墙的中线上沿炉膛高度方向布置有右侧墙燃烧器，锅炉前墙上布置有若干列前墙燃烧器，锅炉后墙上布置有若干列后墙燃烧器；锅炉左侧墙、锅炉右侧墙、锅炉前墙以及锅炉后墙的外围设有为炉膛提供二次风和燃尽风的风箱。该结构在不影响原有煤粉燃烧方式基础上，彻底解决侧墙水冷壁高温腐蚀问题。

Description

一种对冲燃烧锅炉
技术领域
本发明属于锅炉领域，具体涉及一种对冲燃烧锅炉。
背景技术
随着高参数、大容量火电机组大规模实施，火电技术迎来了新的发展机遇，同时也出现了新的技术难题。为了满足环保排放要求，减轻尾部脱硝系统运行压力，新投产机组大多采用了低氮燃烧技术来控制氮氧化物的生成。低氮燃烧方式是在主燃烧器区域上方设置有燃尽风喷口，一部分二次风从燃尽风喷口送入炉膛，主燃烧器区域为缺氧燃烧，燃烧温度降低，从而抑制了氮氧化物生成。
对于大容量前后墙对冲燃烧锅炉，由于燃烧器布置方式等原因造成氧量在炉膛内的分布不均，靠近两侧墙处的O2含量大多不足1％，主燃烧器区域的缺氧运行更加剧了两侧墙的还原性气氛，尤其是两侧墙中间区域氧含量最低。煤中S元素在燃烧过程将会由于缺氧生成一定含量的H2S，H2S可直接与锅炉水冷壁发生反应生成FeS，当沾灰层温度较高时，FeS会再次与介质中的氧作用，生成Fe3O4，使氧腐蚀进一步进行。在上述过程中，水冷壁管外壁被腐蚀损耗，管子壁厚减薄，严重威胁机组安全运行。据统计，在已投产的600MW、1000MW前后墙对冲燃烧锅炉中，大多存在两侧墙水冷壁高温腐蚀问题，其中以两侧墙中部(燃尽风至下层燃烧器标高)范围内的水冷壁高温腐蚀最为严重。
为了避免水冷壁高温腐蚀造成的壁厚减薄，保证锅炉安全运行，大容量前后墙对冲燃烧锅炉两侧墙大多采取防腐喷涂措施，在两侧墙水冷壁上喷涂耐腐蚀金属涂层，将腐蚀性气氛与管材基体Fe隔离，以此减缓高温腐蚀。然而这种被动式的防护措施并不能根本性地解决高温腐蚀问题，反而防腐涂层的剥落增大了水冷壁运行风险，增加锅炉检修工作量。高温腐蚀问题的发生主要与燃煤煤质含硫量高、两侧墙还原性气氛有关。由于燃煤煤质是不可控因素，解决两侧墙水冷壁高温腐蚀问题，最主要是要改善两侧墙附近还原性气氛，提高两侧墙区域含氧量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对冲燃烧锅炉，该结构在不影响原有煤粉燃烧方式基础上，彻底解决侧墙水冷壁高温腐蚀问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括由锅炉左侧墙、锅炉右侧墙、锅炉前墙以及锅炉后墙围成的炉膛；锅炉左侧墙的中线上沿炉膛高度方向布置有左侧墙燃烧器，锅炉右侧墙的中线上沿炉膛高度方向布置有右侧墙燃烧器，锅炉前墙上布置有若干列前墙燃烧器，锅炉后墙上布置有若干列后墙燃烧器；锅炉左侧墙、锅炉右侧墙、锅炉前墙以及锅炉后墙的外围设有为炉膛提供二次风和燃尽风的风箱。
所述的左侧墙燃烧器、右侧墙燃烧器、前侧墙燃烧器以及后墙燃烧器均采用旋流燃烧器。
所述的前墙燃烧器的一次风喷口、后墙燃烧器的一次风喷口、左侧墙燃烧器的一次风喷口以及右侧墙燃烧器的一次风喷口均连接有煤粉管道。
所述的煤粉管道上设有煤粉分配调节装置和电动截止阀。
所述的煤粉分配调节装置为可调缩孔。
所述的前墙燃烧器的内二次风喷口和外二次风喷口、后墙燃烧器的内二次风喷口和外二次风喷口、左侧墙燃烧器的内二次风喷口和外二次风喷口以及右侧墙燃烧器的内二次风喷口和外二次风喷口均与风箱相连通。
所述的锅炉前墙上布置有能够与风箱相连通的前墙燃尽风口，锅炉后墙上布置有能够与风箱相连通的后墙燃尽风口。
所述的左侧墙燃烧器和右侧墙燃烧器采用单列或双列布置。
所述的锅炉前墙的最左端和最右端未布置前墙燃烧器；锅炉后墙的最左端和最右端未布置后墙燃烧器。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明在锅炉左侧墙与右侧墙的中线上沿炉膛高度方向布置了燃烧器，使四面墙形成非切墙火焰，对煤粉燃烧不产生影响，同时燃烧时也使火焰控制在锅炉炉膛中心区域，锅炉左侧墙与右侧墙附近区域氧含量提高，H2S含量降低，杜绝侧墙水冷壁高温腐蚀发生，提高机组运行可靠性。本发明还通过风箱为炉膛引入热的二次风，提高侧墙区域氧气含量，保护侧墙水冷壁运行安全。
另外，锅炉左侧墙、锅炉右侧墙、锅炉前墙以及锅炉后墙上布置燃烧器，这样能够减少单个燃烧器的热功率，提高燃烧器的运行安全，防止燃烧器烧损变形，降低壁面热负荷，防止水冷壁高温腐蚀和结焦，从根本上解决了侧墙水冷壁高温腐蚀问题。
进一步，本发明虽然在锅炉前墙和锅炉后墙上设置了燃烧器，但在它们的最左端和最右端均未布置燃烧器，这样就增大了锅炉前墙和锅炉后墙上的燃烧器分别与锅炉左侧墙和锅炉右侧墙墙间的距离，防止锅炉前墙和锅炉后墙上燃烧器煤粉冲刷锅炉左侧墙和锅炉右侧墙的水冷壁，降低两侧墙区域煤粉的燃烧强度。
附图说明
图1为本发明对冲燃烧锅炉的侧视示意图；
图2为本发明对冲燃烧锅炉的俯视示意图；
图3为本发明燃烧器与煤粉管道的连接示意图；
其中，1为炉膛，2为前墙燃烧器，3为后墙燃烧器，4为左侧墙燃烧器，5为右侧墙燃烧器，6为风箱，7为锅炉前墙，8为锅炉后墙，9为锅炉左侧墙，10为锅炉右侧墙，11为水冷壁，12为前墙燃尽风口，13为后墙燃尽风口；14为煤粉管道，15为电动截止阀，16为可调缩孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
参见图1-2，本发明在前后墙对冲燃烧方式基础上，提出一种对冲燃烧锅炉方式，目的是在不影响原有煤粉燃烧方式基础上，提高两侧墙水冷壁区域烟气含氧量，彻底解决侧墙水冷壁高温腐蚀问题。包括由锅炉左侧墙9炉右侧墙10、锅炉前墙7以及锅炉后墙8围成的炉膛1；由于锅炉左侧墙9和锅炉右侧墙10容易发生高温腐蚀，因此，锅炉左侧墙9的中线上沿炉膛1高度方向布置有单列或双列的左侧墙燃烧器4，锅炉右侧墙10的中线上沿炉膛1高度方向布置有单列或双列的右侧墙燃烧器5；这样就能够在炉膛1内形成总体上内层为火焰，外层为空气的结构，避免火焰刷墙，在炉膛水冷壁处形成相对而言富氧的燃烧环境，预防高温腐蚀，解决现有前后墙对冲燃烧锅炉两侧墙区域含氧量偏低，水冷壁容易发生高温腐蚀，水冷壁壁厚减薄的问题，提出一种新型对冲燃烧方式。而且，通过布置左侧墙燃烧器4、右侧墙燃烧器5、前侧墙燃烧器2以及后墙燃烧器3，减少单个燃烧器的热功率，提高燃烧器的运行安全，防止燃烧器烧损变形。降低壁面热负荷，防止水冷壁高温腐蚀和结焦。锅炉前墙7上布置有若干列前墙燃烧器2，锅炉后墙8上布置有若干列后墙燃烧器3；左侧墙燃烧器4、右侧墙燃烧器5标高与前墙燃烧器2、后墙燃烧器3标高一致，或根据需要布置在不同标高上。锅炉左侧墙9、锅炉右侧墙10、锅炉前墙7以及锅炉后墙8的外围设有为炉膛1提供二次风和燃尽风的风箱6。另外，锅炉前墙7上布置有能够与风箱6相连通的前墙燃尽风口12，锅炉后墙8上布置有能够与风箱6相连通的后墙燃尽风口13。
左侧墙燃烧器4、右侧墙燃烧器5、前侧墙燃烧器2以及后墙燃烧器3均采用商业应用较成熟的旋流燃烧器；左侧墙燃烧器4、右侧墙燃烧器5、前侧墙燃烧器2以及后墙燃烧器3所在区域的水冷壁11的开口与对应燃烧器相匹配。
参见图3，前墙燃烧器2的一次风喷口、后墙燃烧器3的一次风喷口、左侧墙燃烧器4的一次风喷口以及右侧墙燃烧器5的一次风喷口均连接有煤粉管道14；煤粉管道14上设有煤粉分配调节装置和电动截止阀15；可根据需要，调节燃烧器燃烧强度，必要时，可以关闭煤粉管道上的电动截止阀，燃烧器此时充当风口使用。
当锅炉前墙7的前侧墙燃烧器2和锅炉后墙8的后墙燃烧器3为传统设置方式，左侧墙燃烧器4的一次风喷口的煤粉管道为传统设置方式时锅炉前墙最左端或最右端前墙燃烧器2的煤粉管道(或者传统设置方式时锅炉后墙最左端或最右端后墙燃烧器3的煤粉管道)；右侧墙燃烧器5的一次风喷口的煤粉管道为传统设置方式时锅炉前墙最左端或最右端前墙燃烧器2的煤粉管道(或者传统设置方式时锅炉后墙最左端或最右端后墙燃烧器3的煤粉管道)。
当锅炉前墙7的最左端和最右端未布置前墙燃烧器2；锅炉后墙8的最左端和最右端未布置有后墙燃烧器3时，左侧墙燃烧器4的一次风喷口和右侧墙燃烧器5的一次风喷口的煤粉管道为重新加装的。这样就使前墙燃烧器2与锅炉左侧墙9、锅炉右侧墙10的距离与传统燃烧方式相比，距离增大，使后墙燃烧器3与锅炉左侧墙9、锅炉右侧墙10的距离与传统燃烧方式相比，距离增大，从而降低燃烧器火焰对侧水冷壁11冲刷的可能性，降低两侧墙区域煤粉的燃烧强度。
也就是说，左侧墙燃烧器和右侧墙燃烧器的一次风喷口风粉可以取自传统对冲燃烧锅炉的锅炉前墙、锅炉后墙最左/右侧煤粉管道，也可以来自独立的煤粉管道；
前墙燃烧器2的内二次风喷口和外二次风喷口、后墙燃烧器3的内二次风喷口和外二次风喷口、左侧墙燃烧器4的内二次风喷口和外二次风喷口以及右侧墙燃烧器5的内二次风喷口和外二次风喷口均与风箱6相连通，风箱6通过内二次风喷口和外二次风喷口为炉膛1引入热的内二次风和外二次风，提高侧墙区域的氧含量，保护侧墙上的水冷壁11运行安全。
本发明对冲燃烧锅炉的燃烧方式为：启动前侧墙燃烧器2、后墙燃烧器3、左侧墙燃烧器4、右侧墙燃烧器5，同时控制燃烧火焰使其在炉膛1中心区域，保证锅炉左侧墙9与锅炉右侧墙10处氧气含量在安全范围，防止锅炉左侧墙9与右侧墙10的水冷壁11发生高温腐蚀。在前墙燃烧器2和后墙燃烧器3燃烧热功率满足负荷的情况下，可关闭各煤粉管道14上电动截止阀15，在炉膛负压作用下，外界空气经中心筒进入左侧墙燃烧器4、右侧墙燃烧器5的一次风喷口，以冷却一次风喷口，防止一次风喷口烧损；风箱6内热二次风仍由内/外二次风喷口进入炉膛1。
本发明的有益效果是：(1)在锅炉两侧墙中间区域布置燃烧器，使四面墙形成非切墙火焰，对煤粉燃烧不产生影响。燃烧时火焰控制在锅炉炉膛中心区域，两侧墙附近区域氧含量提高，H2S含量降低，杜绝侧墙水冷壁高温腐蚀发生，提高机组运行可靠性；(2)增大前后墙上布置的燃烧器与侧墙间的距离，防止前、后墙上燃烧器煤粉冲刷两侧墙水冷壁，降低两侧墙区域煤粉的燃烧强度；(3)通过在两侧墙上布置燃烧器，减少单个燃烧器的热功率，提高燃烧器的运行安全，防止燃烧器烧损变形。降低壁面热负荷，防止水冷壁高温腐蚀和结焦；(4)在侧墙处引入热二次风，提高侧墙区域氧气含量，保护侧墙水冷壁运行安全。

Claims (5)

1.一种对冲燃烧锅炉，由锅炉左侧墙(9)、锅炉右侧墙(10)、锅炉前墙(7)以及锅炉后墙(8)围成的炉膛(1)构成，其特征在于：所述锅炉左侧墙(9)的中线上沿炉膛(1)高度方向布置有左侧墙燃烧器(4)，锅炉右侧墙(10)的中线上沿炉膛(1)高度方向布置有右侧墙燃烧器(5)，锅炉前墙(7)上布置有若干列前墙燃烧器(2)，锅炉后墙(8)上布置有若干列后墙燃烧器(3)；锅炉左侧墙(9)、锅炉右侧墙(10)、锅炉前墙(7)以及锅炉后墙(8)的外围设有为炉膛(1)提供二次风和燃尽风的风箱(6)。
2.根据权利要求1所述的对冲燃烧锅炉，其特征在于：所述的前墙燃烧器(2)的一次风喷口、后墙燃烧器(3)的一次风喷口、左侧墙燃烧器(4)的一次风喷口以及右侧墙燃烧器(5)的一次风喷口均连接有煤粉管道(14)。
3.根据权利要求3所述的对冲燃烧锅炉，其特征在于：所述的煤粉管道(14)上设有煤粉分配调节装置和电动截止阀(15)，所述的煤粉分配调节装置为可调缩孔(16)。
4.根据权利要求1所述的对冲燃烧锅炉，其特征在于：所述的前墙燃烧器(2)的内二次风喷口和外二次风喷口、后墙燃烧器(3)的内二次风喷口和外二次风喷口、左侧墙燃烧器(4)的内二次风喷口和外二次风喷口以及右侧墙燃烧器(5)的内二次风喷口和外二次风喷口均与风箱(6)相连通。
5.根据权利要求1所述的对冲燃烧锅炉，其特征在于：所述的锅炉前墙(7)上布置有能够与风箱(6)相连通的前墙燃尽风口(12)，锅炉后墙(8)上布置有能够与风箱(6)相连通的后墙燃尽风口(13)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112902148A (zh) * 2021-01-22 2021-06-04 浙江浙能中煤舟山煤电有限责任公司 一种锅炉燃烧系统

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