一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的系统及方法与流程

1.本发明涉及燃煤发电技术领域，具体为一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的系统及方法。


背景技术：

2.随着新能源发电比例的不断增加，传统的燃煤发电机组低负荷运行工况逐步增多。超临界参数机组配套的切圆燃烧锅炉常采用燃烧器大风箱结构，50％ecr及以下低负荷运行工况时，送风量的减少将直接导致风箱压力下降，二次风射流刚性减弱，炉内燃烧组织变差，特别是主燃区上部的sofa风箱从主燃区大风箱分流设置时，sofa风喷口的射流刚性下降更多；同时，超临界参数直流锅炉蒸汽温度高、汽水参数变化复杂、汽水参数均布性弱，特别是低负荷工况下蒸汽流量的减少导致受热面管内蒸汽流速降低，蒸汽对管壁的冷却作用大幅减弱。
3.当前锅炉燃烧系统均采用空气分级低氮燃烧系统，低负荷工况下燃烧器二次风喷口(主燃区及sofa风)的射流刚性降低，燃烧组织弱，火焰中心上移，叠加上述的汽水系统敏感性等特征，炉膛上部高温区受热面(屏过、高过、高再等)金属壁温极易超温，且超温管屏常分布位置无明显规律可循。运行中常被迫降低主、再热蒸汽参数以保证设备安全运行，严重影响了锅炉运行的经济性和安全性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的系统及方法，解决了现有的切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限，导致的锅炉运行不安全的缺陷。
5.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.本发明提供的一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的系统，所述超临界切圆燃烧锅炉包括炉膛和一次风机，其中，所述炉膛的四面墙上均设置有一个燃尽风附加喷口，每个所述燃尽风附加喷口的进风口连接一次风机的一次风出口。
7.优选地，所述燃尽风附加喷口的射流方向为对冲式。
8.优选地，所述燃尽风附加喷口的布置位置与sofa燃烧器标高。
9.优选地，所述燃尽风附加喷口的进风口连接一次风机的一次风出口之间设置有空气预热器。
10.优选地，所述空气预热器的一次热风出口经过截止阀连接有中速磨煤机。
11.优选地，所述燃尽风附加喷口的进风口处设置有调节阀。
12.本发明提供的一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的方法，包括以下步骤：
13.在超临界切圆燃烧锅炉的炉膛的四面墙壁上均设置一个燃尽风附加喷口；
14.低负荷工况下，将富余的高压一次热风进入燃尽风附加喷口中，利用该富余的高压一次热风对炉膛内上升的烟气流进行压制。
15.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
16.本发明提供的一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的系统，在炉膛的四面墙壁上均设置有燃尽风附加喷口，之后将一次热风进入至燃尽风附加喷口，利用一次风风压高的优点，有效控制上部高温受热面的金属壁温超限，也使得主燃区上升的未燃尽成分充分混合燃烧，提升锅炉运行经济性；同时，该系统简单，改造范围小，实用性强。
17.本发明提供的一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的方法，通过低负荷工况下在燃尽风区域引入风压更高的热一次风，配合优化的燃尽风附加喷口设置，大幅增强了燃尽风区域的射流刚性，对主燃区上升的烟气流同时起到“压火”和“混合”作用，不仅能压制因烟气流的不规则上升引发的上部受热面超温，同时燃尽区混合作用的增强对煤粉气流的燃尽有益，降低飞灰含碳量，提升机组运行的安全性和经济性。对超临界参数机组四角切圆燃烧锅炉低负荷工况运行的安全经济运行具有重要的意义。
18.综上所述，本发明通过低负荷运行工况下，将富余的热一次风引入燃尽风区域设置的附加喷口，增强燃尽风区域空气的射流刚性，对主燃区上升的不规则烟气流进行有效的压火和强烈混合，有效缓解锅炉上部受热面因金属壁温不规则超限而降汽温运行的困境，大幅提升了低负荷运行工况下锅炉运行的安全性和经济性。
附图说明
19.图1为系统的结构示意图；
20.图2为中速磨煤机的布置示意图；
21.图3为燃尽风附加喷口位置布置示意图；
22.图中：1为一次风机、2为送风机、3为中速磨煤机、4为空气预热器、5为主燃烧器、6为sofa燃烧器、7为燃尽风附加喷口、8为热风调节阀门、9为冷风调节阀门、10为调节阀、11为截止阀、12为锅炉。
具体实施方式
23.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
24.参见图1，本发明提供的一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的系统，其中，所述超临界切圆燃烧锅炉包括炉膛12、一次风机1、送风机2、中速磨煤机3、主燃烧器5和sofa燃烧器6，其中，一次风机1的一次风出口连接空气预热器4的进口，所述空气预热器4的一次热风出口连接中速磨煤机3的一次风进口。
25.所述中速磨煤机3上设置有冷风进口，所述冷风进口与一次风机1的一次风出口连接。
26.所述送风机2的二次风出口连接空气预热器4的进口，所述空气预热器4的二次热风出口分别连接炉膛12上设置的主燃烧器5和sofa燃烧器6的二次风进口。
27.所述炉膛12上设置有燃尽风附加喷口7，所述燃尽风附加喷口7的进风口连接空气预热器4的一次热风出口。
28.所述炉膛上与sofa燃烧器标高的四面墙上均设置有一个燃尽风附加喷口7。
29.如图3所示，四个燃尽风附加喷口7的射流方向为对冲型式，以降低燃尽风附加喷口7射流的旋转动量，并增强射流的穿透性。
30.所述燃尽风附加喷口7设置有一层。
31.所述燃尽风附加喷口7的进风口和空气预热器4的一次热风出口之间的连接通道上设置有调节阀10。
32.所述空气预热器4的一次热风出口和中速磨煤机3之间的连接通道上依次设置有热风调节阀门和截止阀11。
33.所述中速磨煤机3的冷风进口和一次风机1的一次风出口之间的连接管道上设置有冷风调节阀门9。
34.一次风机1出口一次风经空气预热器4加热后与调温冷风混合进入中速磨煤机3干燥并输送煤粉；送风机2出口二次风经空气预热器4加热后进入主燃烧器5及sofa燃烧器6风箱参与炉内燃烧。
35.通过调节阀10和截止阀11的调节控制，可将部分一次热风引入炉膛12上部墙式布置的燃尽风附加喷口7，实现低负荷工况下锅炉燃烧空气的针对性分配，有效控制金属壁温频繁超限问题。
36.如图2所示，锅炉12配备多台中速磨煤机3，磨煤机投运数量与锅炉12运行负荷相关。
37.本发明的工作过程：
38.低负荷工况下，部分中速磨煤机进行正常制粉与送粉运行，部分中速磨煤机3停运，停运的中速磨煤机上的冷风入口处的冷风调节阀门9和热风调节阀门8关闭；
39.一次风机1的一次风经空气预热器4加热后经调节阀10调节流量，送入墙式布置的燃尽风附加喷口7，为避免热一次风进入停运的中速磨煤机，热一次风管道设置截止阀11。
40.实际应用过程中，选取日常运行中低负荷工况易频繁超温的壁温测点作为监控对象，如末级过热器/再热器金属壁温以及炉顶的分隔屏和后屏过热器壁温，低负荷工况运行中，如重点监测的壁温接近运行设定的报警值并持续升高，则关闭停运磨煤机的热风调节阀门8和截止阀11，打开调节阀10，增加一次风机1出力，引一次风进燃尽风附加喷口7，并根据监测的受热面金属壁温变化情况实时调节调节阀10开度，直至壁温恢复至允许范围。
41.当重点监测的壁温状态无超温现象时，则关闭调节阀10，锅炉按习惯方式正常运行。
42.富余的高压热一次风进入燃尽风附加喷口7，同时起到压制下炉膛上升烟气流、增强燃尽区燃烧混合特性、平衡燃尽区上升气流均布性，有效平衡炉膛上部受热面屏过、高过、高再金属壁温分布，消除局部超温点，提升锅炉低负荷工况运行安全性和经济性。
43.现有技术中针对锅炉受热面超温已提出了部分解决方案，如专利cn 111256109 a提出通过对二次风风箱、燃烧器和燃尽风风道内的关键位置进行导流、扩口、汇流等优化，平顺风道内的气流流动，从而提升靠侧墙区域的二次风量，以缓解炉内管壁超温。但是该方案主要针对燃烧器前后墙布置的对冲锅炉，炉内烟气流场相对均匀，并不适用于烟气场旋转强烈且在炉膛上部必定存在参与旋转的切圆燃烧锅炉，同时，其针对二次风箱内二次风分配方式的导流、扩口、汇流等优化依据高负荷工况进行设计，当50％ecr及以下低负荷工
况运行时，因二次风箱内风压显著降低，二次风量分配和流场特性会发生明显变化，其对金属壁温的缓解效果也会大打折扣。
44.专利cn 113124418 a提出一种缓解高温受热面局部管壁超温的方法，其通过测试、调节炉膛上部壁温最高位置对应上游的燃烧器送粉风速，通过燃烧器一次风速调平的方法来缓解对应上部受热面超温现象，如上所述，该方法针对燃烧器前后墙等间距布置的对冲燃烧锅炉具有一定的实用性，燃烧器沿炉宽的布置与上部受热面存在近似的对应关系，通过风粉气流调平可以一定程度缓解炉膛上部烟气场的分布。但是针对燃烧器四角布置的切圆锅炉则不适用，四角切圆的上部的受热面布置与下炉膛燃烧器没有近似的对应关系。且一次风粉调平一般作为锅炉正常运行的基本条件，其调节范围有限且调节滞后性较大。
45.本发明突破传统燃烧过程中过度依赖空气分级的调整方法，提出低负荷工况下引入富余热一次风至锅炉上部燃尽风喷口的系统，通过合理设计和布置燃尽风附加喷口的位置和射流角度，有效压制、混合和均布低负荷工况下主燃区上升的不规则烟气流，实现炉膛上部受热面金属壁温的有效控制。
46.同时，依靠热一次风增强燃尽风区域射流刚性的方法，能有效规避当前过度空气分级方式引发的主燃区水冷壁高温腐蚀、沾污结渣及飞灰可燃物增加等问题，对锅炉整体运行的安全性、经济性和环保性均有重要意义。

技术特征：
1.一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的系统，其特征在于，所述超临界切圆燃烧锅炉包括炉膛(12)和一次风机(1)，其中，所述炉膛(12)的四面墙上均设置有一个燃尽风附加喷口(7)，每个所述燃尽风附加喷口(7)的进风口连接一次风机(1)的一次风出口。2.根据权利要求1所述的一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的系统，其特征在于，所述燃尽风附加喷口(7)的射流方向为对冲式。3.根据权利要求1所述的一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的系统，其特征在于，所述燃尽风附加喷口(7)的布置位置与sofa燃烧器标高。4.根据权利要求1所述的一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的系统，其特征在于，所述燃尽风附加喷口(7)的进风口连接一次风机(1)的一次风出口之间设置有空气预热器(4)。5.根据权利要求1所述的一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的系统，其特征在于，所述空气预热器(4)的一次热风出口经过截止阀(11)连接有中速磨煤机。6.根据权利要求1所述的一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的系统，其特征在于，所述燃尽风附加喷口(7)的进风口处设置有调节阀(10)。7.一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的方法，其特征在于，包括以下步骤：在超临界切圆燃烧锅炉的炉膛(12)的四面墙壁上均设置一个燃尽风附加喷口(7)；低负荷工况下，将富余的高压一次热风进入燃尽风附加喷口(7)中，利用该富余的高压一次热风对炉膛内上升的烟气流进行压制。

技术总结
本发明提供的一种缓解超临界切圆燃烧锅炉上部受热面壁温超限的系统及方法，所述超临界切圆燃烧锅炉包括炉膛和一次风机，其中，所述炉膛的四面墙上均设置有一个燃尽风附加喷口，每个所述燃尽风附加喷口的进风口连接一次风机的一次风出口；本发明能够有效缓解锅炉上部受热面因金属壁温不规则超限而降汽温运行的困境，大幅提升了低负荷运行工况下锅炉运行的安全性和经济性。的安全性和经济性。的安全性和经济性。


技术研发人员：王洋 王涛 刘晓峰 曲舒杨 刘新宇 宋子林 吴庆龙 汪华剑 房凡 马翔 陈煜 刘笑 李锐鹏
受保护的技术使用者：华能营口热电有限责任公司
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/8/13