煤粉燃燒自然循環(huán)鍋爐

圖2(DR—鍋筒；DC—下降管；ECO—省煤器；WW—水冷壁；SH1—低溫過熱器；SH2—分隔屏；SH3—后屏；SH4—高溫過熱器；RHl—低溫再熱器；RH2—高溫再熱器；BN—燃燒器；AH—空氣預(yù)熱器)為1025 t/h亞臨界壓力自然循環(huán)鍋爐。鍋爐型號為SGL025—17.53—M842。鍋爐本體采用單爐膛倒U型布置，一次中間再熱，燃用煤粉，制粉系統(tǒng)形式為鋼球磨煤機(jī)中間儲倉式熱風(fēng)送粉，四角布置切圓燃燒；采用直流寬調(diào)節(jié)比擺動(dòng)式燃燒器(又稱WR型燃燒器)，分隔煙道擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，平衡通風(fēng)，全鋼結(jié)構(gòu)，半露天島式布置，固態(tài)機(jī)械除渣。

鍋爐鋼架為高強(qiáng)螺栓連結(jié)式構(gòu)架，共分六層，爐頂大板梁頂面標(biāo)高71.8 m。除空氣預(yù)熱器和機(jī)械出渣裝置外，所有鍋爐部件均懸吊在爐頂鋼架上。為方便運(yùn)行人員操作，在鍋爐標(biāo)高31.2 m處的G排柱至K排柱區(qū)設(shè)有燃燒器區(qū)域的防雨設(shè)施，鍋筒兩端設(shè)有鍋筒小室等露天保護(hù)設(shè)施，爐頂裝有輕型大屋頂。鍋爐設(shè)有膨脹中心和零位保證系統(tǒng)。鍋爐深度和寬度方向上的膨脹零點(diǎn)設(shè)置在爐膛深度和寬度中心線上，通過與水冷壁管相連的剛性梁上的承剪件與鋼架的導(dǎo)向裝置相配合形成膨脹零點(diǎn)，垂直方向上的膨脹零點(diǎn)在爐頂大罩的頂部。所有受壓件吊桿的位移量均相對于膨脹零點(diǎn)而言，對位移量大的吊桿設(shè)置了預(yù)進(jìn)量，以改善鍋爐運(yùn)行時(shí)的吊桿受力狀態(tài)。

鍋爐采用全金屬密封結(jié)構(gòu)。爐頂、水平煙道和爐膛冷灰斗的底部均采用罩殼熱密封結(jié)構(gòu)，以提高鍋爐整體密封性和美觀性。爐膛斷面尺寸為深12500 mm，寬13260 mm，其深寬比為1：1.06，這樣的截面為四角布置切圓燃燒方式創(chuàng)造了良好的條件，使?fàn)t膛煙氣的充滿程度較好，從而使?fàn)t膛四周的水冷壁吸熱比較均勻，熱偏差較小。

爐膛上部布置四大片分隔屏過熱器，以消除爐膛出VI煙氣流的殘余旋轉(zhuǎn)，減少進(jìn)入水平煙道的煙氣流量分布不均。鍋筒安置在鍋爐上前方，鍋筒中心線標(biāo)高為64.3m。鍋筒內(nèi)徑為1743 mm，壁厚為145 mm，鍋筒筒身長度為20500 mm，筒身兩端各與半球形封頭相接，筒身與封頭均用BHW-35材料制成。

給水分配管裝在鍋筒內(nèi)下方，4根大直徑下降管則均勻布置在鍋筒筒身底部，給水分配管在下降管座上方引出4根給水注入管，給水沿著注入管進(jìn)入下降管中心，從而避免下降管座焊縫區(qū)與給水直接接觸，消除了焊縫區(qū)產(chǎn)生過大溫差應(yīng)力的可能性。在下降管座入口處設(shè)置了柵網(wǎng)板，避免旋渦的產(chǎn)生，并防止下降管人口帶汽，提高了水循環(huán)的安全性。

鍋筒內(nèi)設(shè)置了較多數(shù)量的軸流式旋風(fēng)分離器和波形板干燥器，在負(fù)荷變化時(shí)可有效地保證蒸汽品質(zhì)，還裝有連續(xù)排污管、事故緊急放水管和加藥管等。3只單室水位平衡容器、2只雙色水位表、1只核子水位計(jì)、2只電接點(diǎn)水位計(jì)分別布置在鍋筒兩端封頭上，具有控制、監(jiān)視和保護(hù)等功能。3只彈簧安全閥布置在鍋筒兩端封頭上，其排放量大于75%MCR。

鍋筒筒身上還設(shè)置了若干壓力測點(diǎn)和內(nèi)外壁溫測點(diǎn)，并設(shè)置有省煤器再循環(huán)管座、輔助蒸汽管座等。648根Φ60×8 mm材料為20G，節(jié)距為76 mm的管子組成的膜式水冷壁圍成深12.5 m，寬13.26 m的爐膛。整個(gè)水冷壁劃分成32個(gè)獨(dú)立回路，兩側(cè)墻各有6個(gè)回路，前后墻各有6個(gè)回路，其中最寬的回路由28根管子組成，位于前后墻中部。水冷壁四個(gè)角為大切角，每一切角處的水冷壁形成兩個(gè)獨(dú)立小回路。爐膛下部的切角形成燃燒器水冷套，與燃燒器組裝后出廠。

前后墻水冷壁在標(biāo)高16.268m處與水平成55。夾角折成冷灰斗，向下傾至標(biāo)高8 m處形成深度為1.4 m的出渣口與機(jī)械除渣裝置相接。后墻在標(biāo)高41.639 m處形成深3 m的折焰角。折焰角以與水平成30°的夾角向后上方延伸，在標(biāo)高48.24 m處折向水平煙道底部，然后垂直向上形成3排排管至出口集箱。

過熱器包括爐頂過熱器、低溫對流過熱器、分隔屏及后屏過熱器、高溫過熱器等部分。爐頂過熱器分前爐頂和后爐頂，也包括水平煙道兩側(cè)墻，后煙井四周和隔墻及懸吊管等。低溫過熱器布置在后煙井的后部煙道，由四組直徑為57 mm的蛇形管組和一垂直管段組成，是3根套矩形管組，共114排。

分隔屏布置在爐膛上方，共4大片，每片分隔屏由6小片管屏組成，每一小管屏由8根直徑為51 mm的管子組成。后屏共20片，布置在分隔屏后部的爐膛出口處。每片屏由14根U形管組成。外圈管子管徑為60 mm，內(nèi)圈管子管徑為54 mm，屏高13.9 m(爐膛內(nèi))。高溫過熱器位于折焰角上方，共38片管屏，每片由8根管子組成，最外一圈管子直徑為60 mm，其它管子直徑為64 mm。

再熱器采用高溫和低溫二級布置。低溫再熱器位于尾部煙井前煙道。由三組Φ57×4 mm的5根套蛇形管組和垂直出口段組成，共114排。高溫再熱器位于水平煙道內(nèi)。由57排8根套的Φ57 x 4 mm管屏組成。省煤器僅有一組蛇形管組，布置在尾部煙井前煙道低溫再熱器的下方。省煤器共114排，管組由Φ51×6 mm的兩根套蛇形管組成，順列布置。

鍋爐設(shè)置兩臺直徑為10.33 m的三分倉受熱面回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，用以加熱一次風(fēng)和二次風(fēng)?？諝忸A(yù)熱器漏風(fēng)間隙采用自動(dòng)控制，確保漏風(fēng)率在12%以內(nèi)。在標(biāo)高20．4 m到29．54 m處，爐膛四角各布置了一組直流式燃燒器，每組燃燒器由5層一次風(fēng)噴嘴、8層二次風(fēng)噴嘴和2層三次風(fēng)噴嘴組成，其中有3層二次風(fēng)噴嘴中設(shè)置了輕油槍并相應(yīng)地配備一只點(diǎn)火器。鍋爐配置兩臺對稱布置的鏈條刮板式撈渣機(jī)，布置在出渣斗下方，并設(shè)置兩臺碎渣機(jī)與之配套。

圖1（1—灰渣坑；2—下集箱；3—冷灰斗；4—燃燒器；5—衛(wèi)燃帶；6—下降管；7—水冷壁；8—凝渣管；9—鍋筒；10—一級過熱器；11—第二級過熱器；12—高溫省煤器；13—高溫空氣預(yù)熱器；14—低溫省煤器；15—低溫空氣預(yù)熱器）為SG—130/39型鍋爐。鍋爐型號中的“39”指過熱蒸汽壓力為39 kgf/cm，相當(dāng)于3.82 MPa。鍋爐整體為倒u型布置．按燃燒無煙煤設(shè)計(jì)，爐膛寬6900 mm、深6600 mm，橫截面近于正方形。采用四角布置的直流燃燒器，煤粉氣流的射流在爐膛中心形成一個(gè)直徑1000 mm的假想切圓。

燃燒器的一次風(fēng)口集中布置，周圍有周界風(fēng)。一、二、三次風(fēng)的速度分別為25、50、45 m/s，對應(yīng)的一、二、三次風(fēng)率為20%、58%、17%，周界風(fēng)的速度為38 m/s，一次風(fēng)為熱空氣。爐膛四周布置有光管水冷壁。光管水冷壁貼近爐壁，互相平行地垂直布置，上部與鍋筒或上集箱連接，下部與下集箱相連。水冷壁的管徑為Φ60×3 mm，節(jié)距75 mm，為了保證無煙煤粉的燃燒，在燃燒器中心標(biāo)高上下1.5 m處敷有衛(wèi)燃帶。后水冷壁在爐膛出口處設(shè)計(jì)成具有折焰角以改善煙氣流動(dòng)及沖刷情況，并將水冷壁管拉稀成四排變成凝渣管。它由兩級對流式過熱器組成，立式布置在連接爐膛和尾部煙井的水平煙道中。第一級過熱器的蛇形管先作逆流后作順流布置，第二級過熱器為混流布置。飽和蒸汽從鍋筒經(jīng)爐頂管進(jìn)入第一級過熱器，出來后經(jīng)8根引出管左右交叉引到兩側(cè)的面式減溫器。然后，流過第二級過熱器的兩側(cè)逆流段，經(jīng)中間集箱混合后，再順流流過布置在第二級過熱器中間的熱段，最后由第二級過熱管出口集箱的左側(cè)端部引出送往汽輪機(jī)。

省煤器和空氣預(yù)熱器都是兩級，交錯(cuò)布置在尾部煙道中。省煤器由管徑Φ32×3 mm的蛇形管組成，水平布置，管子錯(cuò)列，水自下而上地與煙氣逆流流動(dòng)。管式空氣預(yù)熱器立式布置，管子為Φ40×1．5 mm，也是錯(cuò)列排列。熱空氣溫度400℃，排煙溫度140℃，鍋爐效率88．65%。

本書是在著者多年研究成果的基礎(chǔ)上撰寫而成的專著。它曾多次用于博土生、碩士生和本科生的培養(yǎng)與鍋爐工程師的培訓(xùn)上。

書中結(jié)合實(shí)際，重在理論探索，內(nèi)容不僅涉及煤粉的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)、著火過程和燃盡動(dòng)力學(xué)，而且闡述燃燒射流的基本規(guī)律和煤粉燃燒過程的物理模擬及數(shù)值計(jì)算；綜述了我國煤粉燃燒器的應(yīng)用成果，深入分析了回流和高濃度煤粉使火焰穩(wěn)定和燃燒強(qiáng)化的機(jī)理，介紹了直流煤粉燃燒器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行的主要問題；敘述

煤粉的燃燒：由煤粉制備系統(tǒng)制成的煤粉經(jīng)煤粉燃燒器進(jìn)入爐內(nèi)。燃燒器是煤粉爐的主要燃燒設(shè)備。燃燒器的作用有三：一是保證煤粉氣流噴入爐膛后迅速著火；二是使一、二次風(fēng)能夠強(qiáng)烈混合以保證煤粉充分燃燒；三是讓火焰充滿爐膛而減少死滯區(qū)。 煤粉氣流經(jīng)燃燒器進(jìn)入爐膛后，便開始了煤的燃燒過程。燃燒過程的三個(gè)階段與其它爐型大體相同。所不同的是，這種爐型燃燒前的準(zhǔn)備階段和燃燒階段時(shí)間很短，而燃盡階段時(shí)間相對很長。