一种塔式锅炉出口导流方法、机构及锅炉

摘要

本发明公开了一种塔式锅炉出口导流方法、机构及锅炉，具体为：将现有塔式锅炉前墙靠近炉膛顶部和后墙靠近水平烟道的位置均向炉内偏折一定角度，再与水平烟道相连，进而形成出口导流机构。该机构使得上炉膛换热器区域的烟气必须经过转向才能进入水平烟道，炉膛左侧烟气在炉内的停留时间相应增加，烟气分布也更加均匀，从而有效降低了炉膛左、右侧及前、后侧的烟温偏差；出口导流机构同时防止了上炉膛换热器区域的烟气向炉膛后墙严重偏斜，减小烟气中灰颗粒对后墙附近换热器管壁的磨损，有利于机组的安全运行。

说明书

技术领域

本发明属于电站锅炉技术领域，具体涉及一种塔式锅炉出口导流方法、机构及锅炉。

背景技术

四角切圆锅炉是国内燃煤机组最常见的炉型，其燃烧器布置在锅炉四角，四股气流从出口喷入炉内，互相冲击、卷吸，在炉膛中心形成假想切圆，使气流在炉内强烈旋转。因而炉内火焰充满度较好，空气及煤粉混合均匀，有利于形成良好的着火及燃烧条件。同时在引风机的牵引力下，气流在炉内呈螺旋状上升一直到炉膛出口，延长了煤粉颗粒在炉内的停留时间，有利于煤粉的燃尽。

四角切圆锅炉有两种布置方式，即π型布置和塔式布置。π型布置四角切圆锅炉的烟气流道呈π型，主要由上行烟道、水平烟道及下行烟道三部分组成，分别布置不同的受热面。在上行烟道至水平烟道的转弯处设有折焰角，以改善高温烟气气流转弯时的流场，使得各换热器均能受到较强的辐射换热和对流换热。但由于π型布置的四角切圆锅炉烟气在上行烟道及水平烟道处仍具有将强的残余旋转，再加上烟气的转向，从而导致烟道左、右两侧烟气流场分布不均，烟温偏差较为严重。较大的烟温偏差不但会引起过热器、再热器管壁超温，长期运行还会导致爆管等严重危害锅炉安全运行的现象出现。随着国内机组单机容量的增加而不断扩大，π型锅炉烟温偏差的现象也越来越严重。因而近年来很多大型机组，尤其是1000MW超超临界机组开始逐渐采用塔式布置方式。

塔式锅炉的各受热面均布置在一个上行烟道内，与炉膛笔直相连，烟气进入对流烟道布置的受热面时不存在烟气的转向。塔式锅炉高度较高，屏底的烟气温度一般要低于同等容量的π型锅炉，因而一定程度上减小了受热面的结渣风险。另一方面，由于烟气在经过受热面时不转向，也就不会产生二次涡，同时上行烟道内布置的多层换热器也能大大削弱烟气在上升过程中的旋转强度，使得烟气在该区域分布均匀，受热面受热也更加均匀，能有效的降低烟温偏差。

但由于塔式锅炉炉膛出口在后墙侧，即炉膛结构不对称，且出口烟道面积较小，在引风机牵引力的作用下，上炉膛换热器区域的烟气会向后墙偏斜，导致上炉膛换热器烟气分布不均，从而引起炉膛前、后两侧出现烟温偏差，另一方面，由于烟气在炉内顺时针旋转，靠近上炉膛换热器左侧的烟气会直接进入水平烟道，右侧的烟气则会由于残余旋转而先向炉膛前墙运动，再进入水平烟道，这样上炉膛换热器区域左右侧的烟气停留时间不同，放热量也会不同，最终会左、右两侧出现烟温偏差。同时烟气的偏斜也会加剧后墙附近换热器管壁的磨损，不利于机组的安全运行。

发明内容

针对现有塔式锅炉的缺点，本发明提供一种塔式锅炉出口导流方法、机构及锅炉，其目的在于，使上炉膛换热器区域烟气必须经过转向，而不会直接从靠近后墙的一侧直接进入水平烟道，烟气分布会更加均匀，炉膛左、右两侧烟气在炉内的停留时间也更加接近，从而能够大大降低上炉膛换热器区域左、右侧及前、后侧的烟温偏差，换热器受热更加均匀。同时能防止烟气向后墙偏斜，减弱了烟气中灰颗粒对后墙附近换热器管壁的磨损，有利于机组的安全运行。

一种塔式锅炉出口导流方法，在塔式锅炉炉膛前墙靠近炉膛顶部和炉膛后墙靠近水平烟道的位置均向炉内偏折一定角度形成出口导流机构，使得上炉膛换热器区域的烟气经过导流机构转向后才能进入水平烟道。

一种实现所述方法的塔式锅炉出口导流机构，其特征在于，所述塔式锅炉出口导流机构包括两部分，分别设置在塔式锅炉炉膛前墙靠近炉膛顶部和炉膛后墙靠近水平烟道的位置；其中，第一部分为连接炉膛前墙的斜板，第二部分为连接炉膛后墙的水平板与斜板，所述前墙与斜板、所述后墙与斜板、水平板与斜板之间的夹角均为40°～50°。

进一步地，所述前墙与斜板、后墙与斜板、水平板与斜板之间的夹角均为45°。

一种可降低烟温偏差的塔式锅炉，包括炉体、位于炉体上端且与炉体连通的水平烟道以及与水平烟道相连通的下行烟道，所述炉体包括由下往上依次安装的冷灰斗、主燃区和上炉膛换热器区域，在塔式锅炉炉膛前墙靠近炉膛顶部和炉膛后墙靠近水平烟道的位置设有出口导流机构，所述上炉膛换热器区域的烟气经过出口导流机构转向后才能进入水平烟道。

导流机构使得上炉膛换热器区域烟气在进入水平烟道前必须经过转向，炉膛左侧的烟气在炉内的停留时间相应增加，其放热量相应增加，缩小了与炉膛右侧烟气放热量的差距。同时有效地防止了气流向后墙偏斜，烟气在上炉膛换热器的分布也更加均匀，这样一方面可以大大降低上炉膛换热器区域的烟温偏差，使得换热器受热更加均匀，另一方面也减小了烟气内灰颗粒对换热器管壁的磨损，有利于机组的安全运行。

本发明与现有技术相比，其有益技术效果体现在：

(1)相比于现有的塔式锅炉，布置出口导流机构后，烟气进入水平烟道前必须要经过转向，从而增加了炉膛左侧的烟气在炉内的停留时间，其放热器也相应增加，缩小了与右侧烟气放热量的差距，有效改善了上炉膛换热器区域左、右两侧的烟温偏差。

(2)由于烟气必须经过转向，而不会从靠近后墙的一侧直接进入水平烟道，因而烟气在上炉膛换热器区域的分布更加均匀，有效降低了前、后两侧的烟温偏差。

(3)出口导流机构防止了烟气向后墙偏斜，相比于现有的塔式锅炉，可以大大降低烟气内灰颗粒对后墙附近换热器管壁的磨损，有利于机组的安全运行。

附图说明

图1为现有的塔式锅炉结构；

图2(a)为布置了出口导流机构的塔式锅炉结构图，图2(b)为出口导流机构结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

结合图1、图2说明现有的塔式锅炉及一种塔式锅炉出口导流机构。塔式锅炉包括冷灰斗1，主燃区2，上炉膛换热器区域3，水平烟道4和下行烟道5。主燃区采用低NO_x同轴燃烧系统(LNCFS)，配备了12层共48只强化着火(EI)煤粉喷嘴。上炉膛换热器区域由下至上分别布置了一级过热器3-1、三级过热器3-2、二级再热器3-3、二级过热器3-4、一级再热器3-5和省煤器3-6。水平烟道在省煤器上方与下行烟道相连，长度较短，通流面积为炉膛横截面面积的30％。

图1现有的塔式锅炉水平烟道与炉膛夹角约为90°。图2所示的一种塔式锅炉出口导流机构，其特征是将塔式锅炉前墙靠近炉膛顶部和后墙靠近水平烟道的位置向炉内偏折，再与水平烟道相连，进而形成出口导流机构6。。由于该装置与水平烟道之间夹角相同，因而炉膛高度并未增加太多。出口导流机构6的较佳实施方式为：包括两部分，分别设置在塔式锅炉炉膛前墙靠近炉膛顶部和炉膛后墙靠近水平烟道的位置；其中，第一部分为连接炉膛前墙的斜板，第二部分为连接炉膛后墙的水平板与斜板，所述前墙与斜板、所述后墙与斜板、水平板与斜板之间的夹角均为40°～50°，优选45°。

现有的塔式锅炉运行中烟气顺时针在炉内旋转，因而靠近上炉膛换热器左侧的烟气会直接进入水平烟道，右侧的烟气则会由于残余旋转而先向炉膛前墙运动，再进入水平烟道，这样炉膛上炉膛换热器左侧的烟气停留时间就会小于右侧的烟气，放热量也会减小，相应的烟气温度就更高，最终左、右两侧出现了烟温偏差；同时由于炉膛前、后两侧结构不对称，且水平烟道及下行烟道通流面积较小，因而上炉膛换热器区域烟气会因引风机的牵引力会向后墙严重偏斜，导致烟气分布不均，因而锅炉前、后侧也会出现烟温偏差。烟温偏差会导致换热器受热不均，长期运行则会导致换热器超温。爆管等现象的发生。此外，现有塔式锅炉下颗粒的运动也会向后墙偏斜，由于后墙附近烟气流速较快，大量灰颗粒向后墙偏斜会导致后墙附近换热器的管壁严重磨损，大大减小了换热器的使用寿命。

增加出口导流机构后，左侧烟气在进入水平烟道前会经过转向，从而增加了其在炉内的停留时间，即增加了烟气与换热器之间的放热量，因而左、右两侧的烟温偏差得到了显著的改善，另一方面，上炉膛换热器的烟气也不会从靠近后墙这一侧直接进入水平烟道，而是要经过转向才能进入水平烟道，从而有效的防止了烟气向后墙偏斜，减小了前、后侧的烟温偏差，同时还能大大减小烟气中灰颗粒对换热器管壁的磨损。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。