CN113188114B - 一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统和工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统和工作方法，该系统包括由空气预热器热一次风母管引出的调控风在炉膛左右两侧分别形成两路调控风总风管，每一路调控风总风管均分为四路调控风支风管，每个角对应两路相互垂直的调控风支风管，每一路调控风支风管均连接有1～2层调控风喷口。本发明结构简单、设计合理，通过采用风压高、刚性强的热一次风作为调控风风源和接近平行于水冷壁壁面的调控风切圆直径，实现调控风对主气流的有效压缩和引流，实现减轻水冷壁结渣、降低炉膛出口烟气温度偏差或促进煤粉混合和燃尽的多方面作用，达到对四角切圆锅炉热态燃烧工况和空气动力场有效调节的目的，显著提高锅炉热态运行调整的灵活性。

Description

一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统和工作方法
技术领域
本发明涉及一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统和工作方法，尤其涉及一种对四角切圆锅炉热态下燃烧火焰实际切圆进行调整以优化燃烧、防治结渣的调控风系统。
背景技术
高参数、大容量的四角切圆燃烧煤粉锅炉普遍应用于我国燃煤发电厂，对于四角切圆燃烧锅炉，主燃烧器到燃尽风之间的区域炉膛烟温最高、最易发生水冷壁结渣，同时四角切圆燃烧锅炉炉膛出口烟温偏差是因此类锅炉和燃烧器设计而存在的固有问题，容易导致炉膛出口和水平烟道的高温受热面出现结渣、壁温偏差和超温问题，影响锅炉运行的安全性和经济性。
在锅炉安装或改造完成后，燃烧器的安装切圆已基本固定，在运行中难以再进行调节，但锅炉实际运行中，因煤质及机组负荷的变化，实际需要的最佳燃烧切圆是应相应变化的。目前常规的调整技术主要包括二次风配比热态调整和燃尽风反切技术，但上述手段无法从根本上解决水冷壁结渣、炉膛出口烟温偏差问题，且对煤质及机组负荷的变化适应性很低。
因此，锅炉运行中亟需一种四角切圆锅炉热态动力场调控技术，以实现热态运行工况下对炉内动力场和燃烧切圆的有效调节。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统和工作方法，通过在还原区设置风速和喷口摆角均可调节的调控风系统，实现对燃烧火焰和烟气流场的调节。当燃煤结渣特性增强或炉膛出口烟温偏差偏大时，将主气流向炉膛中间压缩，减小切圆，防止结渣；当燃煤燃尽性较差时，将主气流引向水冷壁，增大切圆，提高煤粉燃尽率。同时，调控风还可以一定程度上隔绝烟气中灰渣颗粒与水冷壁接触几率，防治结渣和腐蚀。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统，包括由空气预热器热一次风母管引出的调控风在炉膛左右两侧分别形成两路调控风总风管，每一路调控风总风管均分为四路调控风支风管，每个角对应两路相互垂直的调控风支风管，每一路调控风支风管均连接有1～2层第一至第八调控风喷口，调控风总风管上布置有总调节风门和总管风量测量装置，每个调控风支风管上布置有分调节风门和支管风量测量装置。
本发明进一步的改进在于，由空气预热器热一次风母管引出的调控风的风率为锅炉运行总风量的2％～4％。
本发明进一步的改进在于，第一至第八调控风喷口沿炉膛高度方向布置在最上层燃烧器与燃尽风燃烧器之间的还原区。
本发明进一步的改进在于，同一个角相互垂直的第一调控风喷口和第二调控风喷口，第三调控风喷口和第四调控风喷口，第五调控风喷口和第六调控风喷口，以及第七调控风喷口和第八调控风喷口均沿炉膛高度方向间隔错层布置。
本发明进一步的改进在于，与主气流旋转方向相反的同一层第二调控风喷口、第四调控风喷口、第六调控风喷口和第八调控风喷口组成A组调控风，与主气流旋转方向相同的同一层第一调控风喷口、第三调控风喷口、第五调控风喷口和第七调控风喷口组成B组调控风。
本发明进一步的改进在于，每个调控风喷口均采用矩形或圆形喷口，布置在距离相邻墙水冷壁水平间距500mm～1500mm处。
本发明进一步的改进在于，各层调控风喷口的风速控制在30～100m/s，调控风喷口水平方向和垂直方向均可摆动，水平方向摆动角度为±20°，垂直方向摆动角度为±30°。
一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统的工作方法，其特征在于，当燃烧火焰实际切圆偏大或炉膛出口烟气温度偏差偏大或炉膛水冷壁结渣严重时，增大A组调控风风量，实现对燃烧火焰的逆向压缩作用，减小燃烧火焰实际切圆和炉膛出口烟气温度偏差，减轻水冷壁结渣；当燃烧火焰实际切圆偏小或燃煤燃尽性偏低时，增大B组调控风风量，实现对燃烧火焰的顺向引流作用，增大燃烧火焰实际切圆，促进煤粉混合和燃尽。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明设计结构和布置合理，可以实现四角切圆锅炉热态工况下对燃烧工况、空气动力场进行有效调节。具体而言，本发明相对于现有技术，具有以下突出优势：
(1)本发明首次提出采用风压高、刚性强的热一次风作为四角切圆锅炉热态空气动力场调整的调控风风源，只需要较小的风量即可提供较高的喷口风速，确保调控风进入炉膛后可以实现对主气流的有效压缩和引流所用。
(2)本发明首次提出在炉膛水冷壁附近设置调控风系统，相对于燃烧器假想切圆尺寸，同组调控风所形成的接近平行于水冷壁壁面的调控风切圆直径更大，只需要很小的风量即可产生很大的旋转动量矩。
(3)本发明采用与主气流旋转方向相同和相反的两组调控风设计，可以在不同运行工况下实现减小燃烧火焰实际切圆、降低炉膛出口烟气温度偏差、减轻水冷壁结渣和增大燃烧火焰实际切圆、促进煤粉混合和燃尽的多方面作用，显著提高锅炉热态运行调整的灵活性。
附图说明
图1为本发明一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统的示意图。
附图标记说明：
1为空气预热器热一次风母管；2为总调节风门；3为总管风量测量装置；4为调控风总风管；5为调控风支风管；6为分调节风门；71～78为第一至第八调控风喷口；8为支管风量测量装置；9为炉膛。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统，系统的具体结构如下：
(1)一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统，包括由空气预热器热一次风母管1引出的调控风在炉膛9左右两侧分别形成两路调控风总风管4，每一路调控风总风管4均分为四路调控风支风管5，每个角对应两路相互垂直的调控风支风管5，每一路调控风支风管5均连接有1～2层第一至第八调控风喷口71～78。调控风总风管4上布置有总调节风门2和总管风量测量装置3，每个调控风支风管5上布置有分调节风门6和支管风量测量装置8。
(2)调控风的风率为锅炉运行总风量的2％～4％。
(3)第一至第八调控风喷口71～78沿炉膛高度方向布置在最上层燃烧器与燃尽风燃烧器之间的还原区。
(4)同一个角相互垂直的第一调控风喷口71和第二调控风喷口72、第三调控风喷口73和第四调控风喷口74、第五调控风喷口75和第六调控风喷口76、第七调控风喷口77和第八调控风喷口78沿炉膛高度方向间隔错层布置，与主气流旋转方向相反的同一层的第二调控风喷口72、第四调控风喷口74、第六调控风喷口76、第八调控风喷口78组成A组调控风，与主气流旋转方向相同的同一层的第一调控风喷口71、第三调控风喷口73、第五调控风喷口75、第七调控风喷口77组成B组调控风。
(5)每个调控风喷口采用矩形或圆形喷口，布置在距离相邻墙水冷壁水平间距500mm～1500mm处，各层调控风喷口的风速控制在30～100m/s，调控风喷口水平方向和垂直方向均可摆动，水平方向摆动角度为±20°，垂直方向摆动角度为±30°。
(6)调控风系统的工作方法，具体包括：
1)当燃烧火焰实际切圆偏大或燃煤结渣特性增强或炉膛水冷壁结渣严重或炉膛出口烟气温度偏差偏大时，增大A组调控风风量，实现对燃烧火焰的逆向压缩作用，减小燃烧火焰实际切圆和炉膛出口烟气温度偏差，减轻水冷壁结渣。
2)当燃烧火焰实际切圆偏小或燃煤煤质较差或燃煤燃尽性偏低时，增大B组调控风风量，实现对燃烧火焰的顺向引流作用，增大燃烧火焰实际切圆，促进煤粉混合和燃尽。
本发明提供的一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统和工作方法，通过合理的结构和喷口设计，实现对四角切圆锅炉热态燃烧工况和空气动力场的有效调节。采用风压高、刚性强的热一次风作为调控风风源和接近平行于水冷壁壁面的调控风切圆直径，实现调控风对主气流的有效压缩和引流，在不同运行工况下实现减小燃烧火焰实际切圆、降低炉膛出口烟气温度偏差、减轻水冷壁结渣或增大燃烧火焰实际切圆、促进煤粉混合和燃尽的多方面作用，显著提高锅炉热态运行调整的灵活性。
本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。

Claims (4)

1.一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统的工作方法，其特征在于，该方法基于一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统，包括由空气预热器热一次风母管(1)引出的调控风在炉膛(9)左右两侧分别形成两路调控风总风管(4)，每一路调控风总风管(4)均分为四路调控风支风管(5)，每个角对应两路相互垂直的调控风支风管(5)，每一路调控风支风管(5)均连接有1～2层第一至第八调控风喷口(71～78)，调控风总风管(4)上布置有总调节风门(2)和总管风量测量装置(3)，每个调控风支风管(5)上布置有分调节风门(6)和支管风量测量装置(8)；
第一至第八调控风喷口(71～78)沿炉膛高度方向布置在最上层燃烧器与燃尽风燃烧器之间的还原区；
同一个角相互垂直的第一调控风喷口(71)和第二调控风喷口(72)，第三调控风喷口(73)和第四调控风喷口(74)，第五调控风喷口(75)和第六调控风喷口(76)，以及第七调控风喷口(77)和第八调控风喷口(78)均沿炉膛高度方向间隔错层布置；
与主气流旋转方向相反的同一层第二调控风喷口(72)、第四调控风喷口(74)、第六调控风喷口(76)和第八调控风喷口(78)组成A组调控风，与主气流旋转方向相同的同一层第一调控风喷口(71)、第三调控风喷口(73)、第五调控风喷口(75)和第七调控风喷口(77)组成B组调控风；
该方法包括：
当燃烧火焰实际切圆偏大或炉膛出口烟气温度偏差偏大或炉膛水冷壁结渣严重时，增大A组调控风风量，实现对燃烧火焰的逆向压缩作用，减小燃烧火焰实际切圆和炉膛出口烟气温度偏差，减轻水冷壁结渣；当燃烧火焰实际切圆偏小或燃煤燃尽性偏低时，增大B组调控风风量，实现对燃烧火焰的顺向引流作用，增大燃烧火焰实际切圆，促进煤粉混合和燃尽。
2.根据权利要求1所述的一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统，其特征在于，由空气预热器热一次风母管(1)引出的调控风的风率为锅炉运行总风量的2％～4％。
3.根据权利要求1所述的一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统，其特征在于，每个调控风喷口均采用矩形或圆形喷口，布置在距离相邻墙水冷壁水平间距500mm～1500mm处。
4.根据权利要求3所述的一种四角切圆锅炉热态调整的调控风系统，其特征在于，各层调控风喷口的风速控制在30～100m/s，调控风喷口水平方向和垂直方向均可摆动，水平方向摆动角度为±20°，垂直方向摆动角度为±30°。
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