CN216790161U - 一种控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构 - Google Patents

Abstract

一种控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构，包括设置在前墙和后墙上的燃烧器风箱，并且一层燃烧器对应布置一层燃烧器风箱，每层燃烧器设置在对应层燃烧器风箱的内部；燃烧器包括煤粉燃烧器和燃尽风燃烧器；每层燃烧器风箱的内部均设置有竖直隔板，所述竖直隔板两侧的燃烧器风箱内部所布置的煤粉燃烧器或者燃尽风燃烧器数量相同。控制方法包括当两侧的运行氧量偏差大于阈值时，增大氧量偏低一侧的燃烧器风箱的进风量；当炉膛出口烟温偏差大于阈值或屏式过热器出口两侧汽温偏差大于阈值时，通过增大一侧燃烧器风箱的进风量或减小另一侧燃烧器风箱的进风量。本实用新型能够匹配炉膛两侧燃烧器的入炉煤粉量差异，减小两侧的汽温偏差。

Description

一种控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构

技术领域

本实用新型属于燃煤电站锅炉领域，具体涉及一种控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构。

背景技术

炉膛断面的火焰温度、氧量浓度分布不均是燃煤电站锅炉的一个重要特性，断面热负荷偏差造成受热面吸热量偏差，导致受热面壁温超温、两侧汽温偏差、受热面结渣等问题。

对冲燃烧锅炉前、后墙布置有多层(三层或两层)旋流燃烧器，根据锅炉容量的不同，单层一般设置4只、6只、8只旋流燃烧器，进入每层燃烧器的煤粉由一台磨煤机提供。由于磨煤机出口煤粉分配存在不均，导致进入同层燃烧器之间的煤粉量存在较大差别，进而造成同层燃烧器燃烧热负荷不均，引起受热面壁温超温、两侧汽温偏差、受热面结渣等问题。例如某600MW对冲燃烧锅炉运行中存在炉膛出口烟温偏差和再热汽温偏差的问题，经对各磨煤机出口粉管粉量进行测量发现，A磨煤机一次风管粉量偏差为-28.36％～53.15％，B磨煤机一次风管粉量偏差为-46.21％～30.86％，D磨煤机一次风管粉量偏差为-7.91％～19.33％，E磨煤机一次风管粉量偏差为-24.85％～22.6％，F磨煤机一次风管粉量偏差为-62.93％～27.45％，各磨煤机一次风管粉量偏差较大，粉管粉量偏差是造成炉膛出口烟温偏差的主要原因。

对冲燃烧锅炉采用大风箱结构，即在锅炉前墙、后墙各设计一个风箱，其中，前墙风箱以及后墙风箱根据燃烧器层数由隔板分为多层风室，风室数量与燃烧器层数相同，风量通过每层风室入口两侧处二次风道上的百叶窗调节挡板进行控制。实际运行、试验测试发现，当同层旋流燃烧器二次风旋流叶片开度一致时，各只燃烧器的进风量却存在明显的差别，位于中间区域的燃烧器进风量较大，靠近两侧的燃烧器进风量较小，燃烧时造成对冲燃烧锅炉沿炉宽方向氧量一般呈中间高、两侧低的分布，即沿炉宽方向炉膛中心区域O₂含量大、CO含量小，而两侧O₂含量小、CO含量高。对冲燃烧锅炉同层燃烧器间进风量、进粉量存在差异，从而造成锅炉燃烧存在偏差。为了平衡沿炉宽方向炉膛区域的热负荷、氧量偏差，已经提出的解决方案多数采取增大侧墙燃烧器、减小中间燃烧器的二次风旋流叶片开度，以均衡进入同层燃烧器的风量，然而燃烧器风箱的固有结构特性，耦合燃烧器进粉量的差异，是造成对冲燃烧锅炉存在燃烧偏差问题的主要原因，因此需要对风箱结构进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构，增加炉内燃烧的调节手段，匹配炉膛两侧燃烧器的入炉煤粉量差异。

为了实现上述目的，本实用新型有如下的技术方案：

一种控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构，包括设置在前墙和后墙上的燃烧器风箱，并且一层燃烧器对应布置一层燃烧器风箱，每层燃烧器设置在对应层燃烧器风箱的内部；所述的燃烧器包括煤粉燃烧器和燃尽风燃烧器；每层燃烧器风箱的内部均设置有竖直隔板，所述竖直隔板两侧的燃烧器风箱内部所布置的煤粉燃烧器或者燃尽风燃烧器数量相同。

作为本实用新型风箱结构的一种优选方案，所述的燃烧器风箱内部在竖直隔板的两侧均设置有风门调节挡板、风道膨胀节和风量测量装置，且竖直隔板两侧的风门调节挡板、风道膨胀节和风量测量装置均关于竖直隔板对称设置；风道膨胀节设置在风门调节挡板外侧的燃烧器风箱上，风量调节装置设置在风门调节挡板内侧的燃烧器风箱当中。

作为本实用新型风箱结构的一种优选方案，所述的风门调节挡板通过电动或气动执行机构进行调节，且每层燃烧器风箱内部位于竖直隔板两侧的风门调节挡板通过电动或气动执行机构进行独立调节。

作为本实用新型风箱结构的一种优选方案，所述竖直隔板两侧的燃烧器风箱内部均设置有风箱压力测点和风箱温度测点，且竖直隔板两侧的风箱压力测点和风箱温度测点均关于竖直隔板对称设置。

作为本实用新型风箱结构的一种优选方案，所述的煤粉燃烧器分层布置在前墙和后墙上，根据锅炉容量的不同在每一层选择设置四只、六只或者八只煤粉燃烧器，位于前墙和后墙上的煤粉燃烧器数量相等且位置相对。

作为本实用新型风箱结构的一种优选方案，所述的燃尽风燃烧器分层布置在前墙和后墙上，每层燃尽风燃烧器的数量与每层煤粉燃烧器的数量相同，位于前墙和后墙上的燃尽风燃烧器数量相等且位置相对。

作为本实用新型风箱结构的一种优选方案，所述的煤粉燃烧器在燃烧器风箱上插入安装，煤粉燃烧器的载荷通过燃烧器风箱的桁架传递给锅炉支撑梁；所述的燃尽风燃烧器在燃烧器风箱上插入安装，燃尽风燃烧器的载荷通过燃烧器风箱的桁架传递给锅炉支撑梁。

作为本实用新型风箱结构的一种优选方案，所述燃烧器风箱的风源取自空气预热器出口热二次风。

一种基于所述控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构的控制方法，包括：

运行氧量偏差控制包括以下步骤：检测锅炉燃烧过程中炉膛内两侧的运行氧量，当两侧的运行氧量偏差大于阈值时，增大氧量偏低一侧的燃烧器风箱的进风量；

炉膛出口烟温和屏式过热器出口汽温控制包括以下步骤：检测炉膛出口烟温偏差以及屏式过热器出口两侧汽温偏差，当炉膛出口烟温偏差大于阈值或屏式过热器出口两侧汽温偏差大于阈值时，通过增大一侧燃烧器风箱的进风量或减小另一侧燃烧器风箱的进风量，从而降低一侧炉膛出口烟温或一侧屏式过热器出口汽温，同时提高另一侧炉膛出口烟温或另一侧屏式过热器出口汽温。

所述运行氧量偏差的阈值设定为1个百分点，炉膛出口烟温偏差的阈值为50℃，屏式过热器出口两侧汽温偏差的阈值为10℃。

相较于现有技术，本实用新型至少具有如下的有益效果：通过将每层燃烧器设置在对应层燃烧器风箱的内部，燃烧器风箱正中间设置竖直隔板，将传统大风箱均匀分为左右两侧相互独立的风箱，使炉膛左右两侧的入炉风量可以通过左右两侧小风箱的进风量进行控制，竖直隔板两侧的燃烧器风箱内部所布置的煤粉燃烧器或者燃尽风燃烧器数量相同，以此增加了炉内燃烧的调节手段，能够匹配炉膛左右两侧燃烧器的入炉煤粉量差异，使炉膛断面氧量与温度场(尤其是炉膛出口烟气温度)分布偏差减少，进而减小了两侧的汽温偏差。

附图说明

图1本实用新型控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构横截面示意图；

图2本实用新型控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构侧视示意图；

附图中：1-前墙；2-后墙；3-燃烧器风箱；4-煤粉燃烧器；5-燃尽风燃烧器；6-竖直隔板；7-风门调节挡板；8-风道膨胀节；9-风量测量装置；10-风箱压力测点；11-风箱温度测点。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

本实用新型的一种控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构，如图1所示，包括设置在前墙1和后墙2上的燃烧器风箱3，并且一层燃烧器对应布置一层燃烧器风箱3，燃烧器风箱3的风源取自空气预热器出口热二次风，燃烧器包括煤粉燃烧器4和燃尽风燃烧器5，请参阅图2，每层燃烧器设置在对应层燃烧器风箱3的内部。每层燃烧器风箱3的内部均设置有竖直隔板6，竖直隔板6两侧的燃烧器风箱3内部所布置的煤粉燃烧器4或者燃尽风燃烧器5数量相同。燃烧器风箱3内部在竖直隔板6的两侧均设置有风门调节挡板7、风道膨胀节8和风量测量装置9，且竖直隔板6两侧的风门调节挡板7、风道膨胀节8和风量测量装置9均关于竖直隔板6对称设置，风道膨胀节8设置在风门调节挡板7外侧的燃烧器风箱3上，风量调节装置设置在风门调节挡板7内侧的燃烧器风箱3当中。竖直隔板6两侧的燃烧器风箱3内部均设置有风箱压力测点10和风箱温度测点11，且竖直隔板6两侧的风箱压力测点10和风箱温度测点11均关于竖直隔板6对称设置。煤粉燃烧器4分层布置在前墙1和后墙2上，根据锅炉容量的不同在每一层可以选择设置四只、六只或者八只煤粉燃烧器4，位于前墙1和后墙2上的煤粉燃烧器4数量相等且位置相对。上述的燃尽风燃烧器5也分层布置在前墙1和后墙2上，每层燃尽风燃烧器5的数量与每层煤粉燃烧器4的数量相同，位于前墙1和后墙2上的燃尽风燃烧器5数量相等且位置相对。在一种实施方式中，风门调节挡板7通过电动或气动执行机构进行调节，且每层燃烧器风箱3内部位于竖直隔板6两侧的风门调节挡板7通过电动或气动执行机构进行独立调节。煤粉燃烧器4在燃烧器风箱3上插入安装，煤粉燃烧器4的载荷通过燃烧器风箱3的桁架传递给锅炉支撑梁；燃尽风燃烧器5在燃烧器风箱3上插入安装，燃尽风燃烧器5的载荷通过燃烧器风箱3的桁架传递给锅炉支撑梁。

本实用新型的实施例中，对冲燃烧锅炉的前墙1、后墙2上分层对称设置有煤粉燃烧器4和燃尽风燃烧器5，燃尽风燃烧器5布置在煤粉燃烧器4的正上方3m～5m左右，单层燃尽风燃烧器5数量与单层煤粉燃烧器4的数量相同。根据锅炉容量不同，燃烧器数量存在差异，例如一台350MW超临界对冲燃烧锅炉布置有20只煤粉燃烧器，前墙1布置三层，后墙2布置两层，每层有4只煤粉燃烧器4；一台600MW超临界对冲燃烧锅炉布置有36只煤粉燃烧器4，前墙1、后墙2各布置三层，每层有6只煤粉燃烧器4；一台1000MW超超临界对冲燃烧锅炉布置有48只煤粉燃烧器，前墙1、后墙2各布置三层，每层有8只煤粉燃烧器4。

对冲燃烧锅炉同一层煤粉燃烧器4的进粉由一台磨煤机提供，由于磨煤机出口煤粉分配存在偏差，导致进入到同一层煤粉燃烧器4之间的煤粉粉量存在差异，煤粉粉量偏差造成同一层燃烧器的燃烧热负荷存在差异，导致锅炉两侧运行氧量存在偏差、锅炉炉膛出口两侧烟温偏差超过50℃、汽温偏差、炉膛出口高温受热面局部存在结渣或壁温超温的情况，影响锅炉安全运行。

煤质确定后，煤粉燃烧、燃尽所需的空气量即确定。煤粉理想情况下，每只煤粉燃烧器4进入的煤粉量相同，进入单只煤粉燃烧器4的风量相同，这样每只燃烧器的热负荷相同，锅炉炉膛整体热负荷平均。然而因磨煤机的固有特性，对冲燃烧锅炉或多或少均存在一定的燃烧偏差问题，由于传统对冲燃烧锅炉的燃烧器风箱3为相通的大风箱，通过两侧风箱风门挡板开度的差异调整控制燃烧偏差的效果往往不佳，尤其是锅炉运行两侧氧量偏差，其改善效果有限。

本实用新型在每层燃烧器(包括煤粉燃烧器4、燃尽风燃烧器5)上单独布置燃烧器风箱3，燃烧器风箱3正中间位置设置有竖直隔板6，竖直隔板6将同层燃烧器风箱3分为均等的两部分，竖直隔板6两侧的燃烧器风箱3内布置的煤粉燃烧器4、燃尽风燃烧器5的数量相同，即对于350MW超临界对冲燃烧锅炉，每层的第2只燃烧器和第3只燃烧器之间设置有竖直隔板6；对于600MW超临界对冲燃烧锅炉，每层的第3只燃烧器和第4只燃烧器之间设置有竖直隔板6；对于1000MW超超临界对冲燃烧锅炉，每层的第4只燃烧器和第5只燃烧器之间设置有竖直隔板6。

燃烧器风箱3为煤粉燃烧器4、燃尽风燃烧器5提供燃烧、燃尽所需的二次风，燃烧器风箱3的风源取自空气预热器出口热二次风。燃烧器风箱3以竖直隔板6为中心，两侧对称设置风门调节挡板7、风道膨胀节8、风量测量装置9、风箱压力测点10、风箱温度测点11。

风门调节挡板7通过电动或气动执行机构进行调节，单层燃烧器风箱3两侧的电动或气动执行机构可单独调节，调节风门调节挡板7至竖直隔板6之间燃烧器风箱3区域内的风量。

煤粉燃烧器4、燃尽风燃烧器5插入燃烧器风箱3内，煤粉燃烧器4、燃尽风燃烧器5的载荷通过燃烧器风箱3桁架传递给锅炉支撑梁，故锅炉运行中，煤粉燃烧器4、燃尽风燃烧器5、燃烧器风箱3随锅炉炉膛进行膨胀，因风道的膨胀量与锅炉炉膛的膨胀量存在偏差，故在连接空气预热器出口热二次风风道的燃烧器风箱3上设置有风道膨胀节8，且风道膨胀节8靠近风门调节挡板7的位置。

风量测量装置9、风箱压力测点10、风箱温度测点11为燃烧器风箱3内热工测点，其分别测试单层燃烧器风箱3内竖直隔板6两侧的风量、风箱压力、风箱内温度，为锅炉运行人员进行配风调整提供指导。

在燃烧器风箱3正中间设置竖直隔板6，同层燃烧器风箱3分为左右各自独立的风箱，通过调节各自独立风箱对应的风门挡板开度7，可以改变进入同层燃烧器两侧的二次风量，以匹配两侧燃烧器的入炉煤粉量，使每层燃烧器的供风量与进入燃烧器的煤粉量相适应，改善炉内氧量场和温度场分布偏差，使输入热量沿炉宽方向均匀分布，进而提高整体燃烧效率，控制燃烧偏差。

以下给出一种基于所述控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构的控制方法，包括：

运行氧量偏差控制包括以下步骤：

检测锅炉燃烧过程中炉膛内两侧的运行氧量，当两侧的运行氧量偏差大于阈值时，增大氧量偏低一侧的燃烧器风箱3的进风量；

炉膛出口烟温和屏式过热器出口汽温控制包括以下步骤：

检测炉膛出口烟温偏差以及屏式过热器出口两侧汽温偏差，当炉膛出口烟温偏差大于阈值或屏式过热器出口两侧汽温偏差大于阈值时，通过增大一侧燃烧器风箱3的进风量或减小另一侧燃烧器风箱3的进风量，从而降低一侧炉膛出口烟温或一侧屏式过热器出口汽温，同时提高另一侧炉膛出口烟温或另一侧屏式过热器出口汽温。

本实施例中，所述运行氧量偏差的阈值设定为1个百分点，炉膛出口烟温偏差的阈值为50℃，屏式过热器出口两侧汽温偏差的阈值为10℃。即如果左侧氧量比右侧氧量偏低1个百分点，可适当增大左侧燃烧器风箱风门挡板7开度进行控制。而当炉膛出口烟温偏差大于50℃、屏式过热器出口两侧汽温偏差大于10℃时，增大左侧燃烧器风箱风门挡板7开度、减小右侧燃烧器风箱风门挡板7的开度可以降低左侧炉膛出口烟温、左侧屏式过热器出口汽温，同时提高右侧炉膛出口烟温和右侧屏式过热器出口汽温。

以上所述的仅仅是本实用新型的较佳实施例，并不用以对本实用新型的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本实用新型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涵盖的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构，其特征在于：包括设置在前墙(1)和后墙(2)上的燃烧器风箱(3)，并且一层燃烧器对应布置一层燃烧器风箱(3)，每层燃烧器设置在对应层燃烧器风箱(3)的内部；所述的燃烧器包括煤粉燃烧器(4)和燃尽风燃烧器(5)；每层燃烧器风箱(3)的内部均设置有竖直隔板(6)，所述竖直隔板(6)两侧的燃烧器风箱(3)内部所布置的煤粉燃烧器(4)或者燃尽风燃烧器(5)数量相同。

2.根据权利要求1所述控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构，其特征在于：所述的燃烧器风箱(3)内部在竖直隔板(6)的两侧均设置有风门调节挡板(7)、风道膨胀节(8)和风量测量装置(9)，且竖直隔板(6)两侧的风门调节挡板(7)、风道膨胀节(8)和风量测量装置(9)均关于竖直隔板(6)对称设置；风道膨胀节(8)设置在风门调节挡板(7)外侧的燃烧器风箱(3)上，风量调节装置设置在风门调节挡板(7)内侧的燃烧器风箱(3)当中。

3.根据权利要求2所述控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构，其特征在于：所述的风门调节挡板(7)通过电动或气动执行机构进行调节，且每层燃烧器风箱(3)内部位于竖直隔板(6)两侧的风门调节挡板(7)通过电动或气动执行机构进行独立调节。

4.根据权利要求1所述控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构，其特征在于：所述竖直隔板(6)两侧的燃烧器风箱(3)内部均设置有风箱压力测点(10)和风箱温度测点(11)，且竖直隔板(6)两侧的风箱压力测点(10)和风箱温度测点(11)均关于竖直隔板(6)对称设置。

5.根据权利要求1所述控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构，其特征在于：所述的煤粉燃烧器(4)分层布置在前墙(1)和后墙(2)上，根据锅炉容量的不同在每一层选择设置四只、六只或者八只煤粉燃烧器(4)，位于前墙(1)和后墙(2)上的煤粉燃烧器(4)数量相等且位置相对。

6.根据权利要求5所述控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构，其特征在于：所述的燃尽风燃烧器(5)分层布置在前墙(1)和后墙(2)上，每层燃尽风燃烧器(5)的数量与每层煤粉燃烧器(4)的数量相同，位于前墙(1)和后墙(2)上的燃尽风燃烧器(5)数量相等且位置相对。

7.根据权利要求6所述控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构，其特征在于：所述的煤粉燃烧器(4)在燃烧器风箱(3)上插入安装，煤粉燃烧器(4)的载荷通过燃烧器风箱(3)的桁架传递给锅炉支撑梁；所述的燃尽风燃烧器(5)在燃烧器风箱(3)上插入安装，燃尽风燃烧器(5)的载荷通过燃烧器风箱(3)的桁架传递给锅炉支撑梁。

8.根据权利要求1所述控制对冲燃烧锅炉两侧燃烧偏差的风箱结构，其特征在于：所述燃烧器风箱(3)的风源取自空气预热器出口热二次风。

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