專利名稱：一種帶有邊界二次風噴口的w火焰鍋爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種W火焰鍋爐，具體涉及一種帶有邊界二次風噴口的W火焰鍋爐，屬 于W火焰鍋爐燃燒技術領域。
背景技術：
W火焰燃燒鍋爐是一種專門為燃用無煙煤、貧煤而設計的鍋爐，這種W火焰鍋爐運 行中普遍存在以下問題飛灰可燃物含量高、下爐膛前墻和后墻的水冷壁結渣嚴重、煤粉氣 流著火晚且火焰穩(wěn)定性較差。上述W火焰鍋爐常見的截面流場和拱上燃燒器噴口布置方式如圖5和圖6所示。 從結構上對以上所述兩個方面問題進行分析飛灰可燃物含量高，其主要原因在于煤粉著 火晚且火焰穩(wěn)定性差；從燃燒器噴口布置結構上分析①濃煤粉氣流噴口 10靠近下爐膛前 墻水冷壁2-3和后墻水冷壁2-2布置而遠離爐膛中心2-1，而距離爐膛中心2-1越遠，煙氣 溫度越低，因而加熱濃煤粉氣流的煙氣溫度相對較低，對著火不利；②濃煤粉氣流噴口 10 呈狹長型，這使得高溫煙氣加熱濃煤粉氣流時濃煤粉氣流的受熱面小，從而影響煤粉氣流 的著火和火焰穩(wěn)定性；③濃煤粉氣流噴口 10上沿沒有與二次風噴口 13上沿平齊，濃煤粉氣 流噴口 10上沿與兩側二次風噴口 13的突出部分之間的區(qū)域無其它氣流，這使得突出的部 分二次風極易向此區(qū)域擴散，從而在濃煤粉氣流與爐膛中心高溫煙氣之間形成一道風膜， 阻斷了來自爐膛中心的高溫煙氣與濃煤粉氣流的混合，從而引起著火延遲、燃燒不穩(wěn)定；④ 淡煤粉氣流7從拱上靠近爐膛中心區(qū)域噴入，一方面阻礙爐膛中心高溫煙氣與濃煤粉氣流 5混合，另一方面低溫的淡煤粉氣流7引起爐膛中心煙氣溫度有所下降，因而對著火和穩(wěn)燃 不利。下爐膛前墻和后墻水冷壁結渣嚴重是因為①濃煤粉氣流5靠近下爐膛前墻水冷 壁2-3和后墻水冷壁2-2側噴入，且濃煤粉氣流噴口 10與前墻水冷壁2-3和后墻水冷壁 2-2之間空隙處無其它氣流，拱上二次風8攜帶濃煤粉氣流5下沖過程中易向前墻和后墻 水冷壁擴散而沖刷水冷壁，從而導致結渣；②濃煤粉氣流5在下行過程中隨著溫度升高而 體積膨脹，且同時受爐膛中心區(qū)域高溫煙氣膨脹而施加的橫向推力作用，因而濃煤粉氣流5 易向兩側的前墻和后墻水冷壁擴張，沖刷前墻和后墻水冷壁而引起結渣。中國發(fā)明專利申請《一種穩(wěn)燃防結渣縫隙式W型火焰鍋爐裝置》(
公開日為2009年2月18日、申請?zhí)枮?00810137213. 3、申請日為2008年9月27日，下稱“文件一”)和發(fā) 明專利申請《一種帶有增程二次風噴口的W型火焰鍋爐》(
公開日為2010年3月10日、申 請?zhí)枮?00910309100. 1、申請日為2009年10月30日，下稱“文件二”)?！拔募弧焙汀拔?件二”對W火焰鍋爐運行中普遍存在的問題提出了相應措施，使下爐膛前墻和后墻的水冷壁 結渣嚴重、煤粉氣流著火晚且火焰穩(wěn)定性較差的情況得到了一定程度的緩解，但是飛灰可 燃物含量仍然偏高，并且還出現(xiàn)了翼墻結渣的現(xiàn)象。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種帶有邊界二次風噴口的W火焰鍋爐，以解決現(xiàn)有的W火焰鍋爐運行中存在飛灰可燃物含量高、翼墻水冷壁結渣嚴重的問題。本發(fā)明的技術方案是一種帶有邊界二次風噴口的W火焰鍋爐包括由下爐膛、上 爐膛和兩個爐拱構成的爐體以及多個濃煤粉氣流噴口、多個淡煤粉氣流噴口、多個拱上二 次風噴口和多個增程二次風噴口 ；在每個爐拱上從靠近爐膛中心線到前墻水冷壁和后墻水 冷壁之間依次設置有呈一字形排列的多個濃煤粉氣流噴口，呈一字形排列的多個淡煤粉氣 流噴口和呈一字形排列的多個拱上二次風噴口，多個濃煤粉氣流噴口、多個淡煤粉氣流噴 口和多個拱上二次風噴口平行設置；多個濃煤粉氣流噴口等間距設置，每個濃煤粉氣流噴 口小組由兩個濃煤粉氣流噴口構成；在每相鄰兩個濃煤粉氣流噴口小組之間的爐拱上設有 一個增程二次風噴口 ；多個淡煤粉氣流噴口等間距設置，每個淡煤粉氣流噴口小組由兩個 淡煤粉氣流噴口構成；由上述各噴口組成多個燃燒器噴口組，多個燃燒器噴口組呈一字型 排布，每個燃燒器噴口組包含多個濃煤粉氣流噴口小組、多個淡煤粉氣流噴口小組、多個增 程二次風噴口和多個二次風噴口 ；所述W火焰鍋爐還包括多個邊界二次風噴口，在每個燃 燒器噴口組兩側的爐拱上各設置有一個邊界二次風噴口，且每個邊界二次風噴口的設置位 置均靠近每個燃燒器噴口組中的最外側的濃煤粉氣流噴口和淡煤粉氣流噴口，邊界二次風 噴口與淡煤粉氣流噴口平行設置，邊界二次風噴口的上沿和濃煤粉氣流噴口的上沿平齊， 邊界二次風噴口的下沿與淡煤粉氣流噴口的下沿平齊。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果飛灰可燃物含量降低，爐膛的翼墻水 冷壁結渣減輕，下面進行逐一介紹
(1)飛灰可燃物含量降低
現(xiàn)有技術中飛灰可燃物仍較高的原因在于首先，爐拱3上相鄰的兩組燃燒器噴口之 間所夾爐拱的寬度約有1. 5米(對于300MW級機組鍋爐，容量等級更大的機組鍋爐此寬度更 大)，由于這段爐拱上沒有布置噴口，對應的下爐膛空間沒有任何氣流吹入，則此空間的壓 力要明顯小于有燃燒器噴口對應的下爐膛空間，故每個燃燒器噴口組兩邊最外側的濃煤粉 氣流噴口小組19和淡煤粉氣流噴口小組20出來的濃煤粉氣流5和淡煤粉氣流7在壓差的 作用下極容易向外側低壓區(qū)偏斜，使這股濃煤粉氣流5和淡煤粉氣流7下射剛性變小，下射 深度也減小，導致煤粉氣流行程變短、燃盡率低，飛灰可燃物含量偏高；其次，因為每組燃燒 器噴口兩邊最外側的濃煤粉氣流噴口小組19出來的濃煤粉氣流5本身攜帶的空氣量不足， 這股濃煤粉氣流在離開濃煤粉氣流噴口 10并向外側偏斜后，拱上二次風8很難混入其中， 因而這股濃煤粉氣流一直處于貧氧燃燒，不利于煤粉的燃盡。本發(fā)明在“文件二”布置方式 的基礎上，在每個燃燒器噴口組兩邊的爐拱3上緊靠最外側的濃煤粉氣流噴口小組19和淡 煤粉噴口小組12處各平行設有一個邊界二次風噴口 15，每組燃燒器兩邊靠外側的濃煤粉 氣流噴口小組19噴出的濃煤粉氣流5，由原本靠自身動量和單側的增程二次風6攜帶下行， 轉而變成了由35、5m/s的增程二次風6和4(T45m/s的邊界二次風16共同攜帶下行，由于 每組燃燒器噴口兩邊最外側的濃煤粉氣流5外側有高速的邊界二次風16保護，這股濃煤粉 氣流不再向外側的低壓區(qū)偏斜，這股濃煤粉氣流5的下射深度得以增加，延長了煤粉顆粒 在鍋爐內的行程和停留時間，從而提高了燃盡；其次，由于邊界二次風16在攜帶這股濃煤 粉氣流下射的過程中逐步與濃煤粉氣流混合，煤粉顆粒在氧量充足的氣氛下燃燒，這利于燃盡。另外，這股邊界二次風16也保護了每個燃燒器噴口組兩邊靠外側的淡煤粉氣流噴口 12噴出的淡煤粉氣流7，使其也不再向低壓區(qū)偏斜而增加其下射的深度，延長了淡煤粉氣 流7在鍋爐內的行程和停留時間，提高了燃盡。 (2)翼墻水冷壁結渣減輕
在爐拱3上，緊靠翼墻17側的濃煤粉氣流噴口小組19與翼墻之間所夾爐拱段仍較寬， 且在這段爐拱上沒有布置噴口，這段爐拱對應的下爐膛空間沒有任何氣流吹入，則此空間 的壓力要明顯低于有燃燒器噴口對應的下爐膛空間，緊靠翼墻17的濃煤粉氣流噴口小組 19出來的濃煤粉氣流5在壓差的作用下向翼墻17側偏斜，沖刷翼墻17，導致翼墻17結渣。 另外，由于這股濃煤粉氣流與翼墻17之間無二次風補入，翼墻17的附近區(qū)域處于還原性氣 氛，而煤粉顆粒的灰熔點在還原性氣氛下偏低，易發(fā)生結渣現(xiàn)象。本發(fā)明在夾于翼墻17和 緊靠翼墻17的濃煤粉氣流噴口小組19之間在爐拱段上，靠近此濃煤粉氣流噴口小組19并 與之平行亦布置一個邊界二次風噴口 15，風速高、剛性強的邊界二次風一方面在翼墻17與 靠翼墻的濃煤粉氣流5和淡煤粉氣流7之間形成一層風膜，使這股濃煤粉氣流5和淡煤粉 氣流7中的煤粉顆粒不再沖刷翼墻17 ；另一方面由于這股邊界二次風的噴入，在翼墻表面 形成氧化性氣氛下，灰熔點升高，因而減輕了翼墻水冷壁結渣。


圖1是整體結構示意圖(圖中流場分布以爐膛中心2-1為對稱面，圖中各股噴入爐 內氣流的速度方向均采用箭頭標出)，圖2是圖1的A向局部示意圖(圖中的拱上各噴口以 爐膛中心2-1為對稱面布置)，圖3是“文件二”中布置在爐拱3上的燃燒器噴口示意圖，圖 4是“文件一”中布置在爐拱3上的燃燒器噴口示意圖，圖5是背景技術中所提及的W火焰 鍋爐的截面流場示意圖(圖中各股噴入爐內氣流的速度方向均采用箭頭標出)，圖6是圖5 的B向局部示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1-圖2說明本實施方式，本實施方式的一種帶有邊界二 次風噴口的W火焰鍋爐包括由下爐膛1、上爐膛2和兩個爐拱3構成的爐體以及多個濃煤粉 氣流噴口 10、多個淡煤粉氣流噴口 12、多個拱上二次風噴口 13和多個增程二次風噴口 11 ； 在每個爐拱3上從靠近爐膛中心線2-1到前墻水冷壁2-2和后墻水冷壁2-3之間依次設置 有呈一字形排列的多個濃煤粉氣流噴口 10，呈一字形排列的多個淡煤粉氣流噴口 12和呈 一字形排列的多個拱上二次風噴口 13，多個濃煤粉氣流噴口 10、多個淡煤粉氣流噴口 12和 多個拱上二次風噴口 13平行設置；多個濃煤粉氣流噴口 10等間距設置，每個濃煤粉氣流噴 口小組19由兩個濃煤粉氣流噴口 10構成；在每相鄰兩個濃煤粉氣流噴口小組19之間的爐 拱3上設有一個增程二次風噴口 11 ；多個淡煤粉氣流噴口 12等間距設置，每個淡煤粉氣流 噴口小組20由兩個淡煤粉氣流噴口 12構成；由上述各噴口組成多個燃燒器噴口組30，多 個燃燒器噴口組30呈一字型排布，每個燃燒器噴口組30包含多個濃煤粉氣流噴口小組19、 多個淡煤粉氣流噴口小組20、多個增程二次風噴口 11和多個二次風噴口 13 ；所述W火焰鍋 爐還包括多個邊界二次風噴口 15，在每個燃燒器噴口組30兩側的爐拱3上各設置有一個 邊界二次風噴口 15，且每個邊界二次風噴口 15的設置位置均靠近每個燃燒器噴口組30中的最外側的濃煤粉氣流噴口 10和淡煤粉氣流噴口 12，邊界二次風噴口 15與淡煤粉氣流噴口 12平行設置，邊界二次風噴口 15的上沿和濃煤粉氣流噴口 10的上沿平齊，邊界二次風 噴口 15的下沿與淡煤粉氣流噴口 12的下沿平齊。本實施方式中所有噴口均與爐膛連通，以上所述各噴口均以爐膛中心2-1為對稱 軸進行布置。
具體實施方式
二 結合圖1說明本實施方式，本實施方式的W火焰鍋爐還包括多個 三次風噴口 14，所述多個三次風噴口 14分成兩組，下爐體1的前墻水冷壁2-3和后墻水冷 壁2-2上各設有一組三次風噴口 14。經(jīng)由三次風噴口 14進入爐膛的風是三次風9。設置 三次風噴口 14是為了進一步提高燃盡率。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖1說明本實施方式，本實施方式的三次風噴口 14的中心 線與水平面之間的夾角α為25° -45°。三次風噴口 14向下偏置角度過大時，將造成煤 粉氣流下射深度過大而沖刷冷灰斗，從而引起冷灰斗結渣，如此設置，既可保證濃煤粉氣流 5在下爐膛1內有足夠的下射深度，又能避免冷灰斗結渣。其它組成及連接關系與具體實施 方式二相同。實施例對一臺300MW帶直流縫隙式燃燒器的W火焰鍋爐進行冷態(tài)試驗，燃燒器 采用“文件二”的布置方式時，測得每組燃燒器兩邊靠外側的濃煤粉氣流噴口 10噴出的濃 煤粉氣流5在增程二次風6的攜帶下的下射深度是6. 3m,每組燃燒器兩邊靠外側的淡煤粉 氣流噴口 12噴出淡煤粉氣流7的自由下射深度是6. 9m ；采用本發(fā)明中帶邊界二次風噴口 15的布置方式后，在邊界二次風16的攜帶作用下，位于每組燃燒器兩邊靠外側的濃煤粉氣 流5和淡煤粉氣流7下射深度增大至hi=7. 6m，煤粉氣流在下爐膛停留時間延長。對該臺 鍋爐進行的熱態(tài)數(shù)值模擬結果表明燃燒器采用“文件二”的布置方式時飛灰可燃物含量 為5. 8%，靠近翼墻區(qū)域平均O2濃度為3. 0% ；在采用本發(fā)明中帶邊界二次風噴口的布置方式 后，飛灰可燃物含量為4. 8%，靠近翼墻區(qū)域平均O2濃度為4. 5%。飛灰可燃物含量降低而使 鍋爐運行的經(jīng)濟性得以提高，同時靠近翼墻區(qū)域氧含量升高，減輕了翼墻結渣。另外，通過 觀察煤粉顆粒我軌跡，發(fā)現(xiàn)緊靠翼墻17的濃煤粉氣流噴口小組19出來的濃煤粉氣流5向 翼墻17側偏斜的現(xiàn)象也得到很大的緩解，減輕了結渣。工作原理經(jīng)由濃煤粉氣流噴口 10進入爐膛的濃煤粉氣流5的風速約為lOm/s， 經(jīng)由增程二次風噴口 11進入爐膛的增程二次風6風速為35 45m/s，經(jīng)由邊界二次風噴口 15進入爐膛的邊界二次風16風速為4(T45m/s，利用高速邊界二次風16對緊靠濃煤粉氣流 噴口小組19噴出的濃煤粉氣流5的夾攜作用來增大此股濃煤粉氣流5的剛性，防止這股濃 煤粉氣流5向外側低壓區(qū)偏斜，提高了這股濃煤粉氣流5在下爐體1的下爐膛內的下射深 度以繼續(xù)深入下爐膛，從而延長了這股濃煤粉氣流5行程，提高了燃盡率并且避免了緊靠 翼墻17 —側的濃煤粉氣流噴口 10噴出的濃煤粉氣流5對翼墻17的沖刷；另外，也增大了 緊靠邊界二次風噴口 15的淡煤粉氣流7的剛性，防止這股淡煤粉氣流7向外側的偏斜。邊 界二次風16為從經(jīng)由二次風噴口 13進入爐膛的二次風8中分出的一股二次風。
權利要求
一種帶有邊界二次風噴口的W火焰鍋爐，所述W火焰鍋爐包括由下爐膛(1)、上爐膛(2)和兩個爐拱(3)構成的爐體以及多個濃煤粉氣流噴口(10)、多個淡煤粉氣流噴口(12)、多個拱上二次風噴口(13)和多個增程二次風噴口(11)；在每個爐拱(3)上從靠近爐膛中心線(2-1)到前墻水冷壁(2-2)和后墻水冷壁(2-3)之間依次設置有呈一字形排列的多個濃煤粉氣流噴口(10)，呈一字形排列的多個淡煤粉氣流噴口(12)和呈一字形排列的多個拱上二次風噴口(13)，多個濃煤粉氣流噴口(10)、多個淡煤粉氣流噴口(12)和多個拱上二次風噴口(13)平行設置；多個濃煤粉氣流噴口(10)等間距設置，每個濃煤粉氣流噴口小組(19)由兩個濃煤粉氣流噴口(10)構成；在每相鄰兩個濃煤粉氣流噴口小組(19)之間的爐拱(3)上設有一個增程二次風噴口(11)；多個淡煤粉氣流噴口(12)等間距設置，每個淡煤粉氣流噴口小組(20)由兩個淡煤粉氣流噴口(12)構成；由上述各噴口組成多個燃燒器噴口組(30)，多個燃燒器噴口組(30)呈一字型排布，每個燃燒器噴口組(30)包含多個濃煤粉氣流噴口小組(19)、多個淡煤粉氣流噴口小組(20)、多個增程二次風噴口(11)和多個二次風噴口(13)；其特征在于所述W火焰鍋爐還包括多個邊界二次風噴口(15)，在每個燃燒器噴口組(30)兩側的爐拱(3)上各設置有一個邊界二次風噴口(15)，且每個邊界二次風噴口(15)的設置位置均靠近每個燃燒器噴口組(30)中的最外側的濃煤粉氣流噴口(10)和淡煤粉氣流噴口(12)，邊界二次風噴口(15)與淡煤粉氣流噴口(12)平行設置，邊界二次風噴口(15)的上沿和濃煤粉氣流噴口(10)的上沿平齊，邊界二次風噴口(15)的下沿與淡煤粉氣流噴口(12)的下沿平齊。
2.根據(jù)權利要求1所述一種帶有邊界二次風噴口的W火焰鍋爐，其特征在于所述W火 焰鍋爐還包括多個三次風噴口(14)，所述多個三次風噴口(14)分成兩組，下爐體(1)的前 墻水冷壁(2-3)和后墻水冷壁(2-2)上各設有一組三次風噴口(14)。
3.根據(jù)權利要求2所述一種帶有邊界二次風噴口的W火焰鍋爐，其特征在于三次風 噴口(14)的中心線與水平面之間的夾角(α)為25° -45°。
全文摘要
一種帶有邊界二次風噴口的W火焰鍋爐，它涉及一種W火焰鍋爐。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的W火焰鍋爐運行中存在飛灰可燃物含量高、翼墻水冷壁結渣嚴重的問題。本發(fā)明在每個燃燒器噴口組(30)的爐拱(3)上個設置有一個邊界二次風噴口(15)，每個邊界二次風噴口(15)的設置位置均靠近每個燃燒器噴口組(30)中的最外側的濃煤粉氣流噴口(10)和淡煤粉氣流噴口(12)，邊界二次風噴口(15)與淡煤粉氣流噴口(12)平行設置，邊界二次風噴口(15)的上沿和濃煤粉氣流噴口(10)的上沿平齊，邊界二次風噴口(15)的下沿與淡煤粉氣流噴口(12)的下沿平齊。本發(fā)明降低了飛灰可燃物含量，減輕了爐膛的翼墻水冷壁結渣。本發(fā)明適用于W火焰鍋爐燃燒技術領域。
文檔編號F23C7/00GK101818893SQ20101015674
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權日2010年4月27日
發(fā)明者況敏, 吳遠剛, 張佳, 徐善田, 曾令艷, 李爭起, 楊志強, 楊連杰, 申珊平, 陳智超 申請人:哈爾濱工業(yè)大學