CN112747312A - 一种防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护方法及装置，中心风保护装置包括对应上层旋流燃烧器、中层旋流燃烧器以及下层旋流燃烧器设置的中心风筒，下层旋流燃烧器的中心风筒与燃烧器风箱相连接，上层旋流燃烧器与中层旋流燃烧器的中心风筒均与燃烧器风箱和中心风母管相连接，连接管路上设有控制阀门；旋流燃烧器的内二次风装置和外二次风装置的风源取自燃烧器风箱；燃烧器风箱的风源取自空气预热器的出口热二次风；中心风母管通过调压管道与空气预热器出口热一次风母管连接。本发明能够在线调节停运层燃烧器中心风筒内冷却风压力，有效的防止燃烧器停运期间发生烧损。

Description

一种防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护方法及装置

技术领域

本发明属于燃煤电站锅炉燃烧器领域，具体涉及一种防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护方法及装置。

背景技术

燃煤电站锅炉煤粉燃烧器根据其出口气流流动性分为直流燃烧器和旋流燃烧器。

旋流燃烧器由圆形喷口组成，热空气在流经旋流燃烧器内设置的旋流器时发生旋转，利用旋转射流形成有利于煤粉着火的高温烟气回流区，并使气流强烈混合。区别于直流燃烧器，单个旋流燃烧器煤粉气流的燃烧过程为独立的火炬燃烧方式，燃烧器一次风喷口、二次风扩锥烧损变形将导致旋转气流紊乱，故单个燃烧器烧损或变形后，对炉内燃烧的稳定性、燃烧效率以及锅炉NOx排放等都会产生一定的影响；当多个燃烧器烧损或变形，其影响将明显加重，且炉内的氧量场、温度分布会变得更差，炉内偏烧现象会加重。

采用墙式燃烧方式的锅炉根据其容量大小，在前后墙上对冲布置三层或两层旋流燃烧器，其中带有等离子点火装置、微油点火装置的旋流燃烧器一般布置在下层。采用墙式燃烧方式的锅炉根据负荷的变化可以调整燃烧器的投运台数，中低负荷下为保证燃烧稳定性，一般停运上层燃烧器，投运中层及下层燃烧器。近年来发现墙式燃烧锅炉上层旋流燃烧器烧损或变形问题较为突出，尤其是燃尽风技术应用后趋于严重。如某300MW亚临界墙式燃烧锅炉投运时间最少的后墙上层燃烧器存在烧损问题，烧损部位为一次风管头部，二次风扩锥几乎无烧损；某350MW超临界墙式燃烧锅炉上层燃烧器内外二次风扩锥烧损变形轻微，但中心风管及一次风管烧损严重；某600MW超临界墙式燃烧锅炉后墙中上层燃烧器中心风筒、一次风筒和内外二次风扩锥均被烧损。中、上层燃烧器烧损发生在燃烧器停运时，并且与燃烧器停运时中心冷却风量不足相关。传统的旋流燃烧器其内二次风、外二次风、中心风均取自对应的风箱，风箱风源为热二次风，其中热二次风温为320℃～380℃左右，炉膛火焰温度为1300℃左右。当中上层燃烧器停运时，为防止燃烧器烧损，中上层燃烧器对应的风箱风门挡板保持10％左右的开度，内外二次风足够的冷却风量能够保护内外二次风筒及其扩锥，但由于内二次风、外二次风在流经内二次风通道、外二次风通道时会产生旋流，故虽然燃烧器已停运，但由于二次风旋流卷吸高温烟气，因此在燃烧器中心仍形成回流区，由于中上层燃烧器停运时其对应的一次风筒也停运，虽然中心风保持一定的开度或者全开，但由于中上层燃烧器对应的风箱风门挡板开度较小，风箱压力较小，中心风冷却风量不足，无法有效破坏停运燃烧器的中心回流区，炉膛内燃烧产物仍回流到停运的中上层燃烧器喷口，造成中心风筒和一次风筒头部烧损。当中上层燃烧器对应的风箱风门挡板保持较大开度时，造成已投运的燃烧器风量不足，会对锅炉燃烧稳定性和经济性产生不利的影响，此外，当风箱风门挡板开度较大时，内外二次风筒的冷却风量增大，造成燃烧器出口的中心回流区暨中心回流烟气量也会随之增强，这样使一次风喷口与中心风筒的头部的烧损或变形现象将更加严重。

针对中上层燃烧器停运时烧损问题，国内电科院、发电企业制定了一些预防措施，如在燃烧器中心风筒、内二次风扩锥上装设壁温测点；优化停运和运行时中心风风量开度设置；合理设置停运旋流燃烧器层二次风风箱两侧风门挡板的开度，但通常很难准确掌握停运燃烧器对应风箱的二次风门开度及其与一次风筒与中心风筒的冷却风量之间的匹配值。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中采用墙式燃烧方式的锅炉上层旋流燃烧器烧损或变形问题，提供一种防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护方法及装置，能够在线调节停运层燃烧器中心风筒内冷却风压力，有效的防止燃烧器停运期间发生烧损。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护方法，针对前墙、后墙分三层对称布置旋流燃烧器的对冲燃烧锅炉；根据机组容量不同，每层布置的旋流燃烧器台数不同；

构建以下连接：上层旋流燃烧器与中层旋流燃烧器中心风筒的风源同时取自中心风母管和燃烧器风箱，燃烧器风箱的风源取自空气预热器出口热二次风，热一次风母管通过调压管道与中心风母管相连接；上层旋流燃烧器、中层旋流燃烧器的煤粉管道与中心风母管通过冷却风管相连接；

当锅炉随着机组负荷降低，如果上层旋流燃烧器与中层旋流燃烧器停运时，关闭停运层燃烧器对应的风箱连接管，开启对应的母管连接管，同步开启冷却风管，此时停运层燃烧器中心风筒的风源取自中心风母管，所述中心风母管的热风也通过停运层燃烧器一次风喷口进入炉膛；通过停运层燃烧器中心风筒、一次风喷口内的风压，破坏停运层燃烧器的中心回流区，使燃烧产物无法回流到燃烧器喷口，并且远离燃烧器喷口，从而防止停运层燃烧器的中心风筒、一次风喷口端部烧损；

当锅炉随着机组负荷升高，投运上层旋流燃烧器与中层旋流燃烧器时，关闭投运层燃烧器对应母管连接管，关闭冷却风管，同步开启风箱连接管，此时投运层燃烧器中心风筒的风源取自燃烧器风箱，投运层燃烧器对应的燃烧器风箱风门挡板开度随出力调整；投运层燃烧器中心风筒内风压随燃烧器风箱的风门挡板开度增大而增大，中心风筒内风速得到提高，中心风与煤粉气流配合，共同调节煤粉着火距离。

一种防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护装置，包括对应上层旋流燃烧器、中层旋流燃烧器以及下层旋流燃烧器设置的中心风筒，上层旋流燃烧器、中层旋流燃烧器及下层旋流燃烧器为分三层对称布置在对冲燃烧锅炉前墙、后墙上的旋流燃烧器；下层旋流燃烧器的中心风筒与燃烧器风箱相连接，上层旋流燃烧器与中层旋流燃烧器的中心风筒均与燃烧器风箱和中心风母管相连接，连接管路上设有控制阀门；旋流燃烧器的内二次风装置和外二次风装置的风源取自燃烧器风箱；燃烧器风箱的风源取自空气预热器的出口热二次风；中心风母管通过调压管道与空气预热器出口热一次风母管连接。

优选的，所述的中心风母管为中空圆柱体，其内部设置有若干个压力测点。

优选的，根据机组容量不同，每层布置的旋流燃烧器台数不同，单个上层旋流燃烧器或中层旋流燃烧器的中心风筒通过母管连接管与中心风母管相连接，所述母管连接管上设置有手动截止阀、电动截止阀、电动调节阀、非金属膨胀节。

优选的，对冲燃烧锅炉前墙、后墙上对称设置有两个燃烧器风箱，所述燃烧器风箱分隔成多个风室，上层旋流燃烧器、中层旋流燃烧器以及下层旋流燃烧器分别对应一个风室；单个燃烧器的中心风筒通过风箱连接管与燃烧器风箱相连接。

优选的，所述的风箱连接管上设置有电动截止阀以及非金属膨胀节。

优选的，所述的调压管道上设置有电动截止阀、电动调节阀。

优选的，所述的中心风筒采用高温耐磨合金钢整体铸件制成。

优选的，所述的中心风筒与一次风管、内二次风道以及外二次风道组成同心的环形风道，且由内向外分别为中心风筒、一次风管、内二次风道和外二次风道。

优选的，所述的一次风管与煤粉管道相连接，上层旋流燃烧器、中层旋流燃烧器对应的煤粉管道与对应的中心风母管通过冷却风管相连接，所述的冷却风管上设置有电动截止阀、电动调节阀、非金属膨胀节。

相较于现有技术，本发明具有如下的有益效果：当旋流燃烧器停运时，能够在线调节停运层燃烧器中心风筒内的冷却风压力，并在停运层燃烧器一次风喷口内设置冷却风，由于停运燃烧器的中心风筒、一次风喷口对应风源压力较高，从而能够有效破坏停运层燃烧器的中心回流区，使燃烧产物无法回流到燃烧器喷口，且远离燃烧器喷口，防止停运层燃烧器中心风筒、一次风喷口端部烧损，解决停运燃烧器对应风箱的二次风门开度及其与一次风筒与中心风筒的冷却风量之间的匹配问题，防止燃烧器停运期间发生烧损。由于本发明中心风保护装置仅在燃烧器停运期间运行，且所需的冷却风量有限，故对一次风机耗电率影响较小。

进一步的，由于机组热态运行下燃烧器跟随锅炉一起膨胀，本发明在母管连接管、风箱连接管上设置有非金属膨胀节，能够有效的防止燃烧器膨胀撕裂管道。

附图说明

图1本发明中心风保护装置的整体结构示意图；

图2本发明中心风保护装置的布置结构横截面示意图；

图3本发明中心风保护装置的布置结构侧视图；

附图中：1-一次风管，2-中心风筒，3-内二次风道，4-外二次风道，5-燃烧器面板，6-下层旋流燃烧器，7-燃烧器风箱，8-上层旋流燃烧器，9-中层旋流燃烧器，10-中心风母管，11-热一次风母管，12-母管连接管，13-调压管道，14-风室，15-风箱连接管，16-手动截止阀，17-电动截止阀，18-电动调节阀，19-非金属膨胀节，20-煤粉管道，21-冷却风管。

具体实施方式

下面结合图1至图3对本发明做进一步的详细说明。

对冲燃烧锅炉的前墙、后墙上对称分三层布置旋流燃烧器，分别为下层旋流燃烧器6、中层旋流燃烧器9、上层旋流燃烧器8。根据机组容量不同，每层布置有不同台数的旋流燃烧器，由于下层旋流燃烧器6通常设置为等离子点火燃烧器或微油点火燃烧器，且机组在中低负荷下燃烧稳定性与高负荷相比较差，故为保证机组中低负荷下燃烧稳定性较差时能够及时稳燃，一般优先停运上层旋流燃烧器8、中层旋流燃烧器9，下层旋流燃烧器6投运时间最长。

当上层旋流燃烧器8、中层旋流燃烧器9停运时，由于其所处标高炉膛中心火焰温度高(约1300℃)，受高温烟气回流区、辐射热影响，上层旋流燃烧器8、中层旋流燃烧器9的喷口极易烧损变形。为解决停运燃烧器对应风箱的二次风门开度及其与一次风筒与中心风筒的冷却风量之间的匹配问题，本发明提出一种防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护方法，包括以下步骤：上层旋流燃烧器8、中层旋流燃烧器9中心风筒的风源取自两处，一处为中心风母管10，一处为燃烧器风箱7。上层旋流燃烧器8、中层旋流燃烧器9的中心风筒与燃烧器风箱7通过风箱连接管15相连接，在风箱连接管15上设置有电动截止阀17；上层旋流燃烧器8、中层旋流燃烧器9的中心风筒与中心风母管10通过母管连接管12相连接，在母管连接管12上设置有手动截止阀16(保持全开状态，特殊情况下就地手动关闭)、电动截止阀17、电动调节阀18。燃烧器风箱7的风源取自空气预热器出口二次风，其风温为320℃～380℃，压力为0.2kPa～1kPa。空气预热器出口热一次风母管压力通常为7kPa～11kPa，温度为310℃～370℃。热一次风母管11通过调压管道13与中心风母管10相连接，通过调节调压管道13上电动调节阀18开度，保证中心风母管10的压力为1kPa～3kPa。上层旋流燃烧器8、中层旋流燃烧器9对应的煤粉管道20与对应的中心风母管10通过冷却风管21相连接，冷却风管21上设置有电动截止阀17、电动调节阀18、非金属膨胀节19。

当锅炉随着机组负荷降低，停运上层旋流燃烧器8或者中层旋流燃烧器9时，停运层燃烧器对应的燃烧器风箱7的风门挡板保持10％左右的开度，燃烧器风箱7内的热二次风通过燃烧器内二次风道3、外二次风道4进入炉膛内，通过热二次风冷却停运层燃烧器二次风扩锥，但由于热二次风流经内二次风道3、外二次风道4时会产生旋流，导致停运层燃烧器的中心风筒以及一次风喷口端部或者附近形成中心回流区。

当锅炉随着机组负荷降低，停运上层旋流燃烧器8或者中层旋流燃烧器9时，停运层燃烧器对应的风箱连接管15上电动截止阀17关闭，开启对应母管连接管12上电动截止阀17、电动调节阀18，同步开启冷却风管21上的电动截止阀17、电动调节阀18，此时停运层燃烧器的中心风筒风源取自中心风母管10，中心风母管10的热风也通过停运层燃烧器一次风喷口进入炉膛。停运层燃烧器中心风筒、一次风喷口内风压较高，能够有效破坏停运层燃烧器的中心回流区，使燃烧产物无法回流到燃烧器喷口，且远离燃烧器喷口，防止停运层燃烧器中心风筒、一次风喷口端部烧损。

当锅炉随着机组负荷升高，投运上层旋流燃烧器8或者中层旋流燃烧器9时，关闭投运层燃烧器对应母管连接管12上的电动截止阀17、电动调节阀18，关闭冷却风管21上的电动截止阀17、电动调节阀18，同步开启投运层燃烧器对应的风箱连接管15上电动截止阀17，此时投运层燃烧器的中心风筒风源取自燃烧器风箱7，投运层燃烧器对应的燃烧器风箱7风门挡板开度随出力进行调整。因投运层燃烧器一次风喷口内为高速的煤粉气流，且对应的燃烧器风箱风门挡板开度一般为50％～100％，故投运层燃烧器二次风扩锥能够得到充分冷却，一次风喷口高速煤粉气流温度为70℃～100℃，其风压为3kPa左右，能够有效地冲破中心回流区，使煤粉气流在离开燃烧器喷口300mm～500mm处着火。投运层燃烧器中心风筒内的风压随着风箱风门挡板开度增大而增大，中心风筒内风速得到提高，中心风与煤粉气流配合，共同调节煤粉着火距离。

一种防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护装置，包括对应上层旋流燃烧器8、中层旋流燃烧器9以及下层旋流燃烧器6设置的中心风筒2，下层旋流燃烧器6的中心风筒2与燃烧器风箱7相连接，上层旋流燃烧器8与中层旋流燃烧器9的中心风筒2均与燃烧器风箱7和中心风母管10相连接，连接管路上设有控制阀门；旋流燃烧器的内二次风装置3和外二次风装置4的风源取自燃烧器风箱7；燃烧器风箱7的风源取自空气预热器的出口热二次风；中心风母管10通过调压管道13与空气预热器出口热一次风母管11连接。

在一种优选的实施例当中，中心风母管10为中空圆柱体，为监视中心风母管压力，在中心风母管内部设置有若干个压力测点。单个上层旋流燃烧器8或中层旋流燃烧器9的中心风筒2通过母管连接管12与中心风母管10相连接，母管连接管12上设置有手动截止阀16、电动截止阀17、电动调节阀18、非金属膨胀节19。对冲燃烧锅炉前墙、后墙上对称设置有两个燃烧器风箱7，燃烧器风箱7分隔成多个风室14，上层旋流燃烧器8、中层旋流燃烧器9及下层旋流燃烧器6分别对应一个风室14；单个燃烧器的中心风筒2通过风箱连接管15与燃烧器风箱7相连接。风箱连接管15上设置有电动截止阀17以及非金属膨胀节19。由于机组热态运行下燃烧器跟随锅炉一起膨胀，在母管连接管12、风箱连接管15上设置有非金属膨胀节19，能够有效的防止燃烧器膨胀撕裂管道。调压管道13上设置有电动截止阀17、电动调节阀18。中心风筒2采用高温耐磨合金钢整体铸件制成。中心风筒2与一次风管1、内二次风道3及外二次风道4组成同心的环形风道，且由内向外分别为中心风筒2、一次风管1、内二次风道3和外二次风道4。所述的一次风管1与煤粉管道20相连接，上层旋流燃烧器8、中层旋流燃烧器9对应的煤粉管道20与对应的中心风母管10通过冷却风管21相连接，所述的冷却风管21上设置有电动截止阀17、电动调节阀18、非金属膨胀节19。

以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限定，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护方法，其特征在于：针对前墙、后墙分三层对称布置旋流燃烧器的对冲燃烧锅炉；根据机组容量不同，每层布置的旋流燃烧器台数不同；

构建以下连接：上层旋流燃烧器(8)与中层旋流燃烧器(9)中心风筒的风源同时取自中心风母管(10)和燃烧器风箱(7)，燃烧器风箱(7)的风源取自空气预热器出口热二次风，热一次风母管(11)通过调压管道(13)与中心风母管(10)相连接；上层旋流燃烧器(8)、中层旋流燃烧器(9)的煤粉管道(20)与中心风母管(10)通过冷却风管(21)相连接；

当锅炉随着机组负荷降低，如果上层旋流燃烧器(8)与中层旋流燃烧器(9)停运时，关闭停运层燃烧器对应的风箱连接管(15)，开启对应的母管连接管(12)，同步开启冷却风管(21)，此时停运层燃烧器中心风筒的风源取自中心风母管(10)，所述中心风母管(10)的热风也通过停运层燃烧器一次风喷口进入炉膛；通过停运层燃烧器中心风筒、一次风喷口内的风压，破坏停运层燃烧器的中心回流区，使燃烧产物无法回流到燃烧器喷口，并且远离燃烧器喷口，从而防止停运层燃烧器的中心风筒、一次风喷口端部烧损；

当锅炉随着机组负荷升高，投运上层旋流燃烧器(8)与中层旋流燃烧器(9)时，关闭投运层燃烧器对应母管连接管(12)，关闭冷却风管(21)，同步开启风箱连接管(15)，此时投运层燃烧器中心风筒的风源取自燃烧器风箱(7)，投运层燃烧器对应的燃烧器风箱(7)风门挡板开度随出力调整；投运层燃烧器中心风筒内风压随燃烧器风箱(7)的风门挡板开度增大而增大，中心风筒内风速得到提高，中心风与煤粉气流配合，共同调节煤粉着火距离。

2.一种防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护装置，其特征在于：包括对应上层旋流燃烧器(8)、中层旋流燃烧器(9)以及下层旋流燃烧器(6)设置的中心风筒(2)，上层旋流燃烧器(8)、中层旋流燃烧器(9)及下层旋流燃烧器(6)为分三层对称布置在对冲燃烧锅炉前墙、后墙上的旋流燃烧器；下层旋流燃烧器(6)的中心风筒(2)与燃烧器风箱(7)相连接，上层旋流燃烧器(8)与中层旋流燃烧器(9)的中心风筒(2)均与燃烧器风箱(7)和中心风母管(10)相连接，连接管路上设有控制阀门；旋流燃烧器的内二次风装置(3)和外二次风装置(4)的风源取自燃烧器风箱(7)；燃烧器风箱(7)的风源取自空气预热器的出口热二次风；中心风母管(10)通过调压管道(13)与空气预热器出口热一次风母管(11)连接。

3.根据权利要求2所述防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护装置，其特征在于：所述的中心风母管(10)为中空圆柱体，其内部设置有若干个压力测点。

4.根据权利要求2所述防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护装置，其特征在于：根据机组容量不同，每层布置的旋流燃烧器台数不同，单个上层旋流燃烧器(8)或中层旋流燃烧器(9)的中心风筒(2)通过母管连接管(12)与中心风母管(10)相连接，所述母管连接管(12)上设置有手动截止阀(16)、电动截止阀(17)、电动调节阀(18)、非金属膨胀节(19)。

5.根据权利要求4所述防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护装置，其特征在于：对冲燃烧锅炉前墙、后墙上对称设置有两个燃烧器风箱(7)，所述燃烧器风箱(7)分隔成多个风室(14)，上层旋流燃烧器(8)、中层旋流燃烧器(9)以及下层旋流燃烧器(6)分别对应一个风室(14)；单个燃烧器的中心风筒(2)通过风箱连接管(15)与燃烧器风箱(7)相连接。

6.根据权利要求4所述防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护装置，其特征在于：所述的风箱连接管(15)上设置有电动截止阀(17)以及非金属膨胀节(19)。

7.根据权利要求2所述防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护装置，其特征在于：所述的调压管道(13)上设置有电动截止阀(17)、电动调节阀(18)。

8.根据权利要求2所述防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护装置，其特征在于：所述的中心风筒(2)采用高温耐磨合金钢整体铸件制成。

9.根据权利要求2所述防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护装置，其特征在于：所述的中心风筒(2)与一次风管(1)、内二次风道(3)以及外二次风道(4)组成同心的环形风道，且由内向外分别为中心风筒(2)、一次风管(1)、内二次风道(3)和外二次风道(4)。

10.根据权利要求9所述防止旋流燃烧器停运烧损的中心风保护装置，其特征在于：所述的一次风管(1)与煤粉管道(20)相连接，上层旋流燃烧器(8)、中层旋流燃烧器(9)对应的煤粉管道(20)与对应的中心风母管(10)通过冷却风管(21)相连接，所述的冷却风管(21)上设置有电动截止阀(17)、电动调节阀(18)、非金属膨胀节(19)。

Images