一种用于W火焰锅炉的均分式二次风箱

摘要

一种用于W火焰锅炉的均分式二次风箱，本发明涉及一种二次风箱，本发明的目的是解决现有W火焰锅炉二次风箱内风量由两侧向中央逐渐减少导致炉膛中部缺风进而导致CO排放量高及飞灰可燃物含碳量高的问题，它包括上部风箱、下部风箱、拱上二次风喷口、下部风箱隔板、拱下二次风喷口和拱下二次风门，它还包括上下风箱分隔板、上部风箱隔板、侧风门和小风道；上下风箱分隔板安装在上部风箱和下部风箱之间，两个上部风箱隔板将上部风箱分为主拱部风室和两个侧拱部风室，每个侧拱部风室下方的上下风箱分隔板上加工有多个通风口，每个通风口下方对应设有一个小风道，小风道的顶端与上下风箱分隔板底端固定连接，本发明用于电站锅炉领域。

权利要求

1.一种用于W火焰锅炉的均分式二次风箱，它包括上部风箱(1)、下部风箱(13)、两个上部风箱隔板(2)、多个拱上二次风喷口(9)、多个下部风箱隔板、多个拱下二次风喷口(11)和多个拱下二次风门(12)，其特征在于：它还包括上下风箱分隔板(7)、两个侧风门(5)、四个测风装置(6)、和多个小风道(10)；上部风箱(1)安装在下部风箱(13)上方，上下风箱分隔板(7)安装在上部风箱(1)和下部风箱(13)之间，两个上部风箱隔板(2)相对安装在上部风箱(1)内侧壁上并通过两个上部风箱隔板(2)将上部风箱(1)分为主拱部风室(3)和两个侧拱部风室(4)，每个侧拱部风室(4)安装有一个侧风门(5)，多个拱上二次风喷口(9)安装在上部风箱(1)的侧壁上，多个下部风箱隔板并排平行安装在下部风箱(13)的内侧壁上并将下部风箱(13)分成多个拱下二次风室(14)，每个侧拱部风室(4)下方的上下风箱分隔板(7)上加工有多个通风口(8)，主拱部风室(3)下方的上下风箱分隔板(7)上加工有多个通风口(8)，每个通风口(8)下方对应设有一个小风道(10)，小风道(10)的顶端与上下风箱分隔板(7)底端固定连接，每个小风道(10)底端对应设有一个拱下二次风门(12)，每个拱下二次风门(12)分别与一个拱下二次风喷口(11)连通，每个拱下二次风喷口(11)安装在下部风箱(13)的侧壁上，每个小风道(10)设置在拱下二次风室(14)的上部，主拱部风室(3)的两侧分别设有一个测风装置(6)，每个侧拱部风室(4)上靠近侧风门(5)设有一个测风装置(6)。

2.根据权利要求1所述一种用于W火焰锅炉的均分式二次风箱，其特征在于：上部风箱隔板(2)包括直板和弯板，直板的一端和弯板的一端固定连接，直板的另一端和弯板的另一端均与上部风箱(1)内侧壁固定连接。

3.根据权利要求1所述一种用于W火焰锅炉的均分式二次风箱，其特征在于：两个侧拱部风室(4)对称设置在主拱部风室(3)的两侧。

说明书

一种用于W火焰锅炉的均分式二次风箱

技术领域

[0001] 本发明涉及一种二次风箱，具体涉及一种用于W火焰锅炉的均分式二次风箱。

背景技术

[0002] W火焰锅炉是专为燃用低挥发分难燃煤种而设计的一种电站锅炉。它具有炉膛温度高、煤粉气流燃烧行程长等优点。中国自二十世纪九十年代开始从北非和西欧等地区引进W火焰锅炉。由于中国的无烟煤和贫煤资源储量丰富，并且相对其它动力用煤价格低廉，因此W火焰锅炉很快便得到广泛应用，成为火力发电的主要炉型之一。截止到目前，中国在建和已建的W火焰锅炉已经超过了130台，总装机容量超过41000MW，占世界总保有量的80％。

[0003] W火焰锅炉的供风系统由一次风和二次风系统两部分组成。其中二次风系统主要包括风机、空预器、二次风箱、风道等结构。二次风由风机引入，经空预器加热后进入二次风箱，由二次风箱分配至各组燃烧器的二次风喷口，为煤粉的燃烧提供必要的空气。因此，二次风箱的结构对W火焰锅炉二次风分配以及炉内燃烧情况的调整至关重要。如图1所示，目前，电厂现役W火焰锅炉的二次风箱通常为一体化结构，上部风箱1和下部风箱13之间互相连通，二次风自两侧进入上部风箱1后，一部分通过拱上二次风喷口9进入燃烧器各级拱上二次风喷口见图2，另一部分进入下部风箱13，经拱下二次风门12进入各拱下二次风室14内，最终供入各级拱下二次风喷口见图3。然而，由于W火焰锅炉的炉膛宽度较大，二次风进入风箱后由两侧向中央风量逐渐减少见图4，容易引起炉膛中部缺风，温度分布不均匀，最终导致锅炉CO排放量高及飞灰可燃物含碳量高。针对这一问题，电厂常用的解决方法是根据运行经验增大炉膛中部的二次风门开度。这种方法虽然能在一定程度上减轻炉膛中部缺风的问题，但二次风的控制难度增加，并且不利于降低NOx的排放水平。此外，在采用燃尽风结构的W火焰锅炉上，一部分二次风自拱下移至拱部或上炉膛，二次风的调控难度进一步增加，再采用从两侧向中央逐渐开大二次风门的方式容易导致燃尽风及拱部、拱下二次风分配紊乱，无法有效解决炉膛中部缺风以及由其导致的CO排放量高及飞灰可燃物含碳量高等问题。因此，为了保证锅炉各组燃烧器二次风的均衡分配，有必要开发新型的W火焰锅炉二次风箱。

发明内容

[0004] 本发明的目的是解决现有W火焰锅炉二次风箱内风量由两侧向中央逐渐减少导致炉膛中部缺风进而导致CO排放量高及飞灰可燃物含碳量高的问题，进而提供一种用于W火焰锅炉的均分式二次风箱。

[0005] 本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：

[0006] 它包括上部风箱、下部风箱、多个拱上二次风喷口、多个下部风箱隔板、多个拱下二次风喷口和多个拱下二次风门，它还包括上下风箱分隔板、两个上部风箱隔板、两个侧风门和多个小风道；上部风箱安装在下部风箱上方，上下风箱分隔板安装在上部风箱和下部风箱之间，两个上部风箱隔板相对安装在上部风箱内侧壁上并通过两个上部风箱隔板将上部风箱分为主拱部风室和两个侧拱部风室，每个侧拱部风室安装有一个侧风门，多个拱上二次风喷口安装在上部风箱的侧壁上，多个下部风箱隔板并排平行安装在下部风箱的内侧壁上并将下部风箱分成多个拱下二次风室，每个侧拱部风室下方的上下风箱分隔板上加工有多个通风口，主拱部风室下方的上下风箱分隔板上加工有多个通风口，每个通风口下方对应设有一个小风道，小风道的顶端与上下风箱分隔板底端固定连接，每个小风道底端对应设有一个拱下二次风门，每个拱下二次风门分别与一个拱下二次风喷口连通，每个拱下二次风喷口安装在下部风箱的侧壁上，每个小风道设置在拱下二次风室的上部。

[0007] 本发明的有益效果：

[0008] 1、本申请中经空气预热器加热的高温二次风通过二次风箱两侧的主风道进入风箱后由侧风门5均分为三股分别进入三个拱部风室。拱部风室内的二次风一部分通过拱上二次风喷口9供入炉膛，另一部分由通过风箱隔板上的通风口8和小风道10经拱下二次风门沿炉膛宽度方向均匀供入下部风箱的各拱下二次风室14内，最终分配至各拱下二次风喷口，供入炉膛。

[0009] 2、二次风箱沿炉膛宽度方向均分为多组独立的供风单元，确保了二次风自风箱两侧进入后能够均匀分配至各燃烧器的风室内，有效避免了炉膛中部缺风问题的发生。

[0010] ①风箱入口处第1组燃烧器的二次风喷口风压及风速大幅度提高。

[0011] 如图1所示，传统W火焰锅炉上下部风箱之间互相连通，二次风自风箱两侧的风道入口供入后向整个风箱内扩散。由于风箱截面积约为风道入口截面的3倍，二次风供入风箱后风压迅速降低，风箱两侧入口处第1只燃烧器的拱上、拱下二次风喷口处风速均较低，风量较少。

[0012] 本发明上下风箱分隔板7将二次风箱整体划分为上部风箱1和下部风箱2两部分，见图5。其中，上部风箱1由两个上部风箱隔板2分隔为一个主拱部风室3和两个侧拱部风室4。在隔板的阻挡下，二次风由风道供入后先进入上部风箱1三个相对狭小的拱部风室内，经通风口8和小风道10进入下部风箱2。由于风箱两侧的风道入口截面积与拱部风室入口总截面积相同，沿程阻力较小，二次风供入后风压依然保持较高水平。风箱两侧入口处第一组燃烧器的拱上、拱下二次风喷口处风压较改造前显著提高，风量较大。

[0013] ②风箱中部出现与入口处等值的高风压带，炉膛中央风量显著增大。

[0014] 如图4所示，传统W火焰锅炉二次风箱沿炉膛宽度方向按照风压梯度向炉膛内供风。由于炉膛宽度较大，随着供风距离的增加，沿程阻力增大，且大量二次风从风箱入口向中央流动过程中自沿程的拱上、拱下二次风喷口逐级流失，二次风压迅速降低。沿炉膛宽度方向，仅在风箱两侧入口处出现两个高压带。二次风到达炉膛中央时风压下降至较低水平。经阻力计算，炉膛中部拱上、拱下二次风喷口的风量不足总二次风量的10％，煤粉气流处于富燃料低氧的环境中燃烧，产生大量的CO，不利于煤粉的燃尽。

[0015] 如图8所示，采用本发明后，炉膛中部的二次风由主拱部风室3单独供应。由于上部风箱隔板2的阻隔，二次风在风室内流动过程中风压衰减较慢。并且，主拱部风室3与侧拱部风室4处于并联状态。二次风自两侧风道供入风箱后在侧风门5的调控下均分成三股分别进入主拱部风室3和两个侧拱部风室4内。由于二次风自主拱部风室3两端向中央流动的过程中无风量流失，二次风压仅在沿程阻力的影响下略微降低。因此主拱部风室3两侧拱上二次风喷口以及相应拱下二次风喷口的风压与风箱两侧入口处第1组燃烧器拱上、拱下二次风喷口处风压基本一致，沿炉膛宽度方向出现4个高压带。经阻力计算，炉膛中部的风量显著增大至30％左右。

[0016] ③各拱部风室内的风压梯度差显著降低，沿炉膛宽度方向二次风量分配更加均匀。

[0017] 如图4所示，传统W火焰锅炉二次风箱两侧入口高压带与中央低风压带之间的供风距离为风箱总宽度的一半。采用本发明后上、下部风箱之间由隔板隔开，二次风在上部风箱内流动的沿程阻力降低，且主拱部风室3和侧拱部风室4的供风长度均缩短为原风箱长度的三分之一，见图8。经阻力计算，主拱部风室3两侧与中央的风压梯度差减小为原风压梯度差的30％，两个侧拱部风室4内的风压梯度差减小为原风压梯度差的60％；拱下二次风喷口与相应拱上二次风喷口风压相等，沿炉膛宽度方向二次风量分配的均匀性显著改善。各拱部风室内的二次风经通风口8和小风道10均匀分配至各拱下二次风喷口11并最终供入各燃烧器，进而有效改变了W火焰锅炉沿炉膛宽度方向二次风量由两侧向中央逐渐减少的配风现状，炉膛中部的O2浓度提高，CO浓度降低，有利于促进煤粉气流的燃尽，降低炉膛出口飞灰可燃物含碳量和O2浓度。

[0018] 2.本发明不改变传统二次风箱的结构，仅在传统风箱内部进行改造，二次风风箱的供风能力基本不受影响；并且本发明不需改动风箱外部的供风系统，造价成本低，应用性强。

附图说明

[0019] 图1是现有W火焰锅炉二次风箱剖视图。

[0020] 图2是图1的A向剖视图。

[0021] 图3是图1的B向剖视图。

[0022] 图4是现有W火焰锅炉二次风箱内的流场分布压头示意图。

[0023] 图5是本发明的结构示意图。

[0024] 图6是图5的C向剖视图。

[0025] 图7是图5的D向剖视图。

[0026] 图8是本发明二次风箱内的流场分布压头示意图。

具体实施方式

[0027] 具体实施方式一：结合图5-图7说明本实施方式，本实施方式所述一种用于W火焰锅炉的均分式二次风箱，它包括上部风箱1、下部风箱13、多个拱上二次风喷口9、多个下部风箱隔板、多个拱下二次风喷口11和多个拱下二次风门12，它还包括上下风箱分隔板7、两个上部风箱隔板2、两个侧风门5和多个小风道10；上部风箱1安装在下部风箱13上方，上下风箱分隔板7安装在上部风箱1和下部风箱13之间，两个上部风箱隔板2相对安装在上部风箱1内侧壁上并通过两个上部风箱隔板2将上部风箱1分为主拱部风室3和两个侧拱部风室4，每个侧拱部风室4安装有一个侧风门5，多个拱上二次风喷口9安装在上部风箱1的侧壁上，多个下部风箱隔板并排平行安装在下部风箱13的内侧壁上并将下部风箱13分成多个拱下二次风室14，每个侧拱部风室4下方的上下风箱分隔板7上加工有多个通风口8，主拱部风室3下方的上下风箱分隔板7上加工有多个通风口8，每个通风口8下方对应设有一个小风道
10，小风道10的顶端与上下风箱分隔板7底端固定连接，每个小风道10底端对应设有一个拱下二次风门12，每个拱下二次风门12分别与一个拱下二次风喷口11连通，每个拱下二次风喷口11安装在下部风箱13的侧壁上，每个小风道10设置在拱下二次风室14的上部。

[0028] 具体实施方式二：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式所述一种用于W火焰锅炉的均分式二次风箱，它还包括四个测风装置6，主拱部风室3的两侧分别设有一个测风装置6，每个侧拱部风室4上靠近侧风门5设有一个测风装置6，各拱部风室内的风量根据三等分原则确定：即通过调整侧风门5开度，三个供风单元内的风量始终保持一致。其它方法与具体实施方式一相同。

[0029] 具体实施方式三：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式所述一种用于W火焰锅炉的均分式二次风箱，上部风箱隔板2包括直板和弯板，直板的一端和弯板的一端固定连接，直板的另一端和弯板的另一端均与上部风箱1内侧壁固定连接。其它方法与具体实施方式一相同。

[0030] 具体实施方式四：结合图5说明本实施方式，本实施方式所述一种用于W火焰锅炉的均分式二次风箱，两个侧拱部风室4对称设置在主拱部风室3的两侧。其它方法与具体实施方式一相同。

[0031] 实施例：

[0032] 本发明已经在某电厂一台由美国福斯特惠勒公司生产的300MW FW W火焰锅炉上应用，锅炉前后拱对称布置有12组双旋风筒浓淡分离煤粉燃烧器。采用本发明后，锅炉二次风箱内距风箱顶部2307mm位置处增设风箱隔板，二次风箱整体被划分为上部风箱和下部风箱两部分。其中上部风箱由两个上部风箱隔板分隔为一个主拱部风室和两个侧拱部风室。每个侧拱部风室的入口处均设有一组侧风门和执行器。主拱部风室和侧拱部风室两端的入口处均设有风量测量装置。锅炉实际运行中两个侧风门开度均为50％，每个拱部风室内的风量均为总二次风量的30％左右，分别为4组燃烧器供风。上、下部风箱之间的隔板上设有
12个长1150mm，宽420mm矩形通风口。隔板底部设有12个矩形小风道与下部风箱内的12个拱下二次风室一一对应。小风道入口与通风口连接，出口延伸至拱下二次风室顶部。二次风自两侧进入风箱后均分入三个拱部风室，随后均匀分配至12个拱下二次风室，为各燃烧器供风。

[0033] 采用本发明前，沿炉膛宽度方向，风箱两侧入口处第1组燃烧器拱上、拱下二次风喷口内的二次风压最高，约为12KPa。测量发现，该区域靠近水冷壁1m位置处CO含量约为350ppm；随着二次风由风箱两侧向中央流动，二次风压迅速降低，到达炉膛中央第6只燃烧器的拱上二次风喷口位置时，二次风压降低为3KPa，相应位置CO含量高达1200ppm。前后墙中部第5～8只燃烧器拱上、拱下二次风量和仅占总二次风量9.3％，炉膛出口的O2含量约为
5.6％，飞灰可燃物含碳量约为5.89％。

[0034] 采用本发明后炉膛前后墙两侧第一个拱上二次风喷口位置处二次风压升高至14KPa，主拱部风室两侧的第5、第8只燃烧器拱上二次风喷口位置处二次风压达到12KPa，其间四只燃烧器的拱上、拱下二次风量和提升至总二次风量的31.5％。沿炉膛宽度方向，各燃烧器拱上、拱下二次风喷口的风压均在8KPa以上，炉膛内距离水冷壁1m位置处CO含量约为
500ppm，炉膛出口O2含量降低为3.8％，飞灰可燃物含碳量降低至4.28％。

[0035] 采用本发明前锅炉总二次风量为1047.832t/h，采用本发明后总二次风量为1022.313t/h，风箱改造后总二次风量基本不变，锅炉的供风能力不受影响。此外，风箱改造成本较低，改造周期仅为1月左右，应用性较强。