專利名稱：一種水平擺動墻式切圓燃燒法及燃燒裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鍋爐燃燒技術，特別是火力發(fā)電廠中燃煤鍋爐水平擺動墻式切 圓燃燒法及燃燒裝置結構，屬加熱技術領域。
背景技術：
在火力發(fā)電廠中，墻式切圓燃燒法是近幾年來推廣應用的一種燃燒方法，該方 法能夠有效地改變傳統(tǒng)四角切圓燃燒方式中的四角切圓燃燒器區(qū)域溫度水平低，壁面負 荷分布不均勻的現(xiàn)象，具有較好的應用前景，但是在應用過程中也顯示出該方法的不足 之處。目前墻式切圓燃燒法中，各燃燒器進行同步上下擺動，此方法雖然能夠調(diào)節(jié)火焰 的中心位置，從而調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度，控制鍋爐的出口煙溫，但四墻燃燒器無法完全按 照擺動角度運行，使得爐內(nèi)流場無法形成假象切圓，導致燃燒狀態(tài)的不佳；而且上下擺 動燃燒器在運行過程中會出現(xiàn)噴口因為受熱而造成擺動機構卡死、或者擺動不靈活、擺 動機構上的傳動銷磨損或者受熱太大時容易被剪斷等問題；此外上下擺動燃燒方法適合 燃用煙煤或者比較容易著火的貧煤，煤種的適應性低；再者在燃燒無煙煤，貧煤，劣質(zhì) 煙煤時，上下擺動燃燒法會減弱火焰對臨角煤粉氣流的引燃作用，使燃燒不穩(wěn)定，降低 燃燒效率。因此，改進現(xiàn)有墻式切圓燃燒方法，使煤種的適應性加強，燃燒更加穩(wěn)定， 并且低負荷運行時，火焰中心能夠集中從而時出口煙溫得到合適的控制是十分有必要 的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于克服已有技術的缺陷而提供一種能夠加強煤種的適應性以及燃煤鍋 爐運行時燃燒能夠更加穩(wěn)定和完全的水平擺動墻式切圓燃燒法及燃燒裝置。本發(fā)明所稱問題是由以下技術方案解決的
一種水平擺動墻式切圓燃燒法，它用于墻式切圓燃煤鍋爐中，其特別之處是在 鍋爐主燃燒區(qū)，燃燒器噴口以垂直于爐膛四壁的法線為擺動基準線，向爐膛中心方向 做水平偏轉擺動，對于負荷100%的燃煤鍋爐其擺動角度α按下述方法確定當燃用 19% < Vdaf < 40%的煤粉時，α為5° -10° ；當燃用Vdaf S 19%的煤粉時，α為 10° -13° ；當燃用VdafS 40%的煤粉時，α為0° -5°。上述水平擺動墻式切圓燃燒法，當燃煤鍋爐燃用Vdaf為40-42 %的煤粉時，燃 燒器噴口擺動角度α的范圍為75% <燃煤鍋爐負荷S 100時α為0° -5°，50% <燃 煤鍋爐負荷S 75%時α為5° -10°，燃煤鍋爐負荷S 50%時α為10° -15°。上述水平擺動墻式切圓燃燒裝置，構成中包括燃燒器噴口、傳動機構和氣缸， 所述氣缸驅(qū)動傳動機構，傳動機構驅(qū)動燃燒區(qū)噴口水平擺動，所述燃燒器噴口設置在燃 煤鍋爐爐膛的四壁處，垂直于墻布置；各燃燒器噴口中心按照同一旋轉方向相對爐膛中 心偏移，偏移距離L為1/4燃煤鍋爐爐膛的壁長。上述水平擺動墻式切圓燃燒裝置，所述傳動機構由曲拐、曲臂、連桿，連接架、驅(qū)動桿組成，曲拐一端鉸接氣缸桿、另一端與曲臂構成球面轉動副，連桿兩端分別 鉸接曲臂和連接架，連接架鉸接驅(qū)動桿，驅(qū)動桿鉸接燃燒器噴口。本發(fā)明針對現(xiàn)有墻式切圓燃燒法煤種的適應性低、煤鍋爐低負荷運行時燃燒欠 穩(wěn)定問題進行了改進，突破常規(guī)設計理念，提出了一種采用水平擺動墻式切圓燃燒技 術，該技術在采用墻式切圓燃燒方式的基礎上，摒棄了傳統(tǒng)燃燒器上下擺動方式，將燃 燒器噴口水平擺動，使火焰向爐膛中心集中，它流動性良好，燃燒充分，壁面區(qū)域熱負 荷分布均勻。本發(fā)明根據(jù)不同負荷、不同煤種，給出了合理的水平擺動角度，從而提高 了燃燒效率，增強了煤種的適應性。除此之外，本發(fā)明還具有構思新穎、設備結構簡 單、燃燒穩(wěn)定、充分，燃燒效率高等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明在主燃燒區(qū)燃燒器分布示意圖； 圖2是燃燒鍋爐示意圖3是本發(fā)明裝置示意圖4是八種水平擺動角度下爐膛出口的氧氣濃度曲線。附圖中標號表示如下1.鍋爐；2.主燃燒區(qū)；3.爐膛四壁；4.燃燒器噴口； 5.驅(qū)動桿；6.連接架；7.連桿；8.曲臂；9.曲拐；10.氣缸；11.氣缸桿；12.擺動基準 線；L.偏移距離。
具體實施例方式參看圖1、圖2，本發(fā)明提出了一種改進的墻式切圓燃燒法，該方法在鍋爐1的 主燃燒區(qū)2將燃燒器噴口 4以垂直于爐膛四壁3的法線為擺動基準線12，向爐膛中心 方向做水平偏轉擺動，擺動角度為α。該方法對于燃用不同煤種(Vdaf的含量范圍為 9%-55%，本發(fā)明模擬實驗是根據(jù)煤質(zhì)中主要特性干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf的大小來進行 分析的)的模擬實驗結論如下從橫截面的溫度場，速度場以及爐膛橫截面平均溫度值 的對比分析中得出以下三點結論(1)從橫截面溫度場的分布圖中可以看出本發(fā)明方 法在燃用煤質(zhì)差別較大的煤種時，其橫截面的溫度分布趨勢大致相同，形成了較為完整 的溫度切圓，但由于煤粉性質(zhì)差別較大，其溫度水平有所差異。(2)從橫截面流場的 分布圖中可以看出，本發(fā)明方法在燃用煤質(zhì)差別較大的煤種時，爐膛內(nèi)均形成了完整的 速度切圓，且切圓直徑大小合適，流場狀態(tài)良好。(3)從橫截面的平均溫度值的分布 圖中可以看出，本發(fā)明方法在燃用煤質(zhì)差別較大的煤種時，其溫度分布的趨勢是大致相 同的，但是在爐膛出口區(qū)域，其出口煙溫存在著較大的差距，這主要是因為煤種的發(fā)熱 量以及Vdaf含量存在這較大的差距所造成的。從上述流場以及溫度場的分布情況得出結 論盡管所燃用的煤種其煤質(zhì)存在這較大的差異，但是從速度以及溫度的對比分析中可 以看出，其分布趨勢是大致相同的，由此也可以看出，本發(fā)明方法對于燃燒差別較大的 煤種時，其適用范圍還是很大的。另夕卜，在本發(fā)明中將煤的Vdaf含量分為三個范圍VdafS 40%、19% < Vdaf <40%、Vdaf<19%,并在各范圍內(nèi)選取適當?shù)拿悍N進行中間濃一次風速度場、中間濃一 次風橫截面溫度場、爐膛橫截面平均溫度值等數(shù)值模擬分析，得出負荷100%的燃煤鍋爐對于不同煤種時擺動角度α值的合理范圍如下當燃用Vdaf^40%的煤粉時，風粉氣流 垂直進入爐膛或者進行微小角度的偏轉是最佳的燃燒組織方式，α為0° -5°是合理的 擺動范圍；當燃用19% < Vdaf <40%的煤粉時，α為5° -10°具有良好的流動性和燃 燒特性；當燃用Vdaf S 19%的煤粉時，α的適宜范圍為10° -13°。更進一步，本發(fā)明方法對于采用工程用煙煤(Vdaf含量為40%-42%)時，鍋 爐不同負荷下，中間濃一次風速度場、中間濃一次風橫截面溫度場、爐膛橫截面平均溫 度值、爐膛橫截面NOx平均濃度等進行數(shù)值模擬分析，得出不同負荷下采用Vdaf含量為 40%_42%的工程用煙煤擺動角度α值的合理范圍如下75% <燃煤鍋爐負荷^ 100時α 為0° -5°，50% <燃煤鍋爐負荷S 75%時α為5° -10°，燃煤鍋爐負荷S 50%時α為 10° -15°，按照上述擺角擺動，具有良好的流動特性，燃燒特性以及低NOx特性。本發(fā)明具有較高的燃燒效率，燃燒效率的高低可以從爐膛出口氧氣濃度的大小 上進行說明。在燃煤量與風量相同的情況下，爐膛出口的氧氣濃度代表著煤粉的燃燒狀 況，氧氣濃度高，說明煤粉燃燒不夠完全，效率低；而氧氣濃度低，說明燃燒完全，效 率高。本發(fā)明以‘鐵法次’煙煤工程用煤為例，來說明在八種水平擺動角度下的爐膛出 口氧氣濃度的變化。圖4為八種水平擺動角度下爐膛出口的氧氣濃度。在此測試中，過量空氣系數(shù)為1.15，根據(jù)完全燃燒方程式可以知道爐膛出口的 過量空氣系數(shù)和氧量是一一對應的，由氧氣濃度的分布圖可以看出八種偏轉角度下爐 膛出口的過量空氣系數(shù)均小于本文給定工況下的過量空氣系數(shù)，這說明八種水平偏轉角 度下，其燃燒均不夠完全，應該相對地增大給風量；同時可以看出隨著偏轉角度的增 加，爐膛出口的氧氣濃度在逐漸減低，這說明偏轉角度會使燃燒更加完全，即，可提高 燃燒效率。0°角度下的氧氣濃度為2.35%，20°角度下的氧氣濃度為1.46%，其氧氣濃度 降低了約37.87%，這說明效率提高了約1.74%。參看圖1、圖2，為實現(xiàn)本發(fā)明方法，本發(fā)明所述水平擺動墻式切圓燃燒裝置分 層安裝在鍋爐1的主燃燒區(qū)2，各層設置相同。所述裝置構成中包括燃燒器噴口 4和傳動 機構和氣缸10，由氣缸驅(qū)動傳動機構動作，傳動機構再驅(qū)動燃燒區(qū)噴進行口水平擺動。 所述燃燒器噴口設置在燃煤鍋爐爐膛的四壁3處，垂直于墻布置，在不同燃燒條件下， 各燃燒器噴口中心按照同一旋轉方向相對爐膛中心偏移。擺動角度可根據(jù)煤質(zhì)特性和鍋 爐負荷確定，擺動角度范圍為0° — 20°。參看圖3，所述傳動機構采用鉸鏈連桿結構，它由曲拐9、曲臂8、連桿7，連 接架6、驅(qū)動桿5組成，曲拐一端鉸接氣缸桿11、另一端與曲臂構成球面轉動副，連桿7 的兩端分別鉸接曲臂和連接架，連接架鉸接驅(qū)動桿，驅(qū)動桿鉸接燃燒器噴口。上述傳動 機構的工作過程如下氣缸桿11向下運動時，曲拐9順時針轉動，曲臂8逆時針轉動， 連桿7向下運動，連接架6逆時針轉動，驅(qū)動桿5向左運動，推動燃燒器噴口 4逆時針擺 動，使燃燒器噴口相對擺動基準線12轉動擺角α。氣缸桿11向上運動，經(jīng)傳動機構， 燃燒器噴口逆時針擺動回位，即燃燒器噴口中心線與擺動基準線12重合。以下給出幾個具體實施例
實施例1 :某電廠600MW超超臨界墻式切圓燃煤鍋爐，采用Vdaf40.51%的工程用煙煤，燃煤鍋爐負荷時100%時α為3°，燃煤鍋爐負荷75%時α為10°，燃煤鍋爐負 荷50%時α為13°。實施例2 :某電廠600MW超超臨界墻式切圓燃煤鍋爐，鍋爐100%負荷，采用 Vdaf4為55%的煤粉，擺動角度α為0°，采用Vdaf4為40%的煤粉，擺動角度α為5°。實施例3 :某電廠600MW超超臨界墻式切圓燃煤鍋爐，鍋爐100%負荷，采用 Vdaf含量為24.7%的煤種，擺動角度α為8°。實施例4 :某電廠600MW超超臨界墻式切圓燃煤鍋爐，鍋爐100%負荷，采用 Vdaf含量為9%的煤種，擺動角度α為13°。
權利要求
1.一種水平擺動墻式切圓燃燒法，它用于墻式切圓燃煤鍋爐中，其特征在于所述 方法在鍋爐主燃燒區(qū)，燃燒器噴口以垂直于爐膛四壁的法線為擺動基準線，向爐膛中心 方向做水平偏轉擺動，對于負荷100%的燃煤鍋爐其擺動角度α按下述方法確定當燃 用19% < Vdaf <40%的煤粉時，α為5° -10° ；當燃用Vdaf S 19%的煤粉時，α為 10° -13° ；當燃用VdafS 40%的煤粉時，α為0° -5°。
2.根據(jù)權利要求1所述的水平擺動墻式切圓燃燒法，其特征在于當燃煤鍋爐燃用 Vdaf為40-42%的煤粉時，燃燒器噴口擺動角度α的范圍為75% <燃煤鍋爐負荷^ 100 時α為0° -5°，50% <燃煤鍋爐負荷S 75%時α為5° -10°，燃煤鍋爐負荷S 50%時 α 為 10° -15°。
3.—種水平擺動墻式切圓燃燒裝置，其特征在于構成中包括燃燒器噴口(4)、傳 動機構和氣缸(10)，所述氣缸驅(qū)動傳動機構，傳動機構驅(qū)動燃燒區(qū)噴口水平擺動，所 述燃燒器噴口設置在燃煤鍋爐爐膛的四壁(3)處，垂直于墻布置；各燃燒器噴口中心 按照同一旋轉方向相對爐膛中心偏移，偏移距離L為1/4燃煤鍋爐爐膛的壁長。
4.根據(jù)權利要求3所述的水平擺動墻式切圓燃燒裝置，其特征在于所述傳動機構 由曲拐(9)、曲臂(8)、連桿(7)，連接架(6)、驅(qū)動桿(5)組成，曲拐一端鉸 接氣缸桿、另一端與曲臂構成球面轉動副，連桿兩端分別鉸接曲臂和連接架，連接架鉸 接驅(qū)動桿，驅(qū)動桿鉸接燃燒器噴口。
全文摘要
一種水平擺動墻式切圓燃燒法及燃燒裝置，屬加熱設備技術領域，用于解決現(xiàn)有墻式切圓燃燒法煤種的適應性低、煤鍋爐低負荷運行時燃燒欠穩(wěn)定問題。其技術方案是在鍋爐主燃燒區(qū)燃燒器噴口以爐膛四壁法線為基準線，向爐膛中心方向做水平偏轉擺動，對于負荷100%的燃煤鍋爐其擺動角度α按下述方法確定當燃用19%＜Vdaf＜40%的煤粉時，α為5°-10°；當燃用Vdaf≤19%的煤粉時，α為10°-13°；當燃用Vdaf≥40%的煤粉時，α為0°-5°。本發(fā)明還給出了實現(xiàn)所述方法的專用燃燒裝置，具有構思新穎、設備結構簡單、改造方、燃燒穩(wěn)定、充分，燃燒效率高的優(yōu)點。
文檔編號F23C5/32GK102012020SQ201010594228
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月18日 優(yōu)先權日2010年12月18日
發(fā)明者司金茹, 李永華 申請人:華北電力大學(保定)