一种具有均压配风功能的墙式燃烧锅炉的制作方法

本实用新型涉及墙式锅炉煤粉燃烧技术领域，尤其是一种具有均压配风功能的墙式燃烧锅炉。

背景技术：

墙式燃烧锅炉配套设置有深度空气分级低氮燃烧系统后，炉膛内燃烧器区域的二次风量比例减少，从而导致煤粉不能得到充分的燃烧，进而导致其水冷壁表面的还原性气氛升高，加剧高温腐蚀，甚至威胁到机组的正常、安全运行。

墙式燃烧锅炉普遍配套有多件旋流煤粉燃烧器。根据机组容量不同，每面墙布置2～4行×4～8列燃烧器。墙式燃烧锅炉前、后墙分别设置1个大风箱，为包裹在其中的燃烧器提供助燃二次风，二次风经由燃烧器的内外层二次风调节风门和风道进入炉膛，用于调节燃烧器火焰形状。经空气预热器加热提升到300～350℃的二次热风经由布置于墙式燃烧锅炉左、右侧的二次热风风道两侧对冲式输送至上述的大风箱。目前，大风箱在配风的进程中主要存在有以下问题：

1)前、后墙大风箱之间的二次风流量偏差大；

2)沿着大风箱的长度方向，等同高度的燃烧器中处于最外侧的燃烧器二次风流量小，中央的风量大；

3)沿着大风箱的高度方向，不同层(行)间的燃烧器二次风流量偏差大；

4)沿着大风箱的深度方向，燃烧器内、外二次风门的流量-开度调节特性差异大。

即使全开、全关(仍保留最低冷却风量风门限位)部分燃烧器的风门开度，也无法实现燃烧器之间的二次风流量均匀分配。且二次热风风道和大风箱之间接口段具有截面小、扩口陡以及直角转弯的结构特性，从而使得进入大风箱的二次风射流在三维空间上局部集中且大角度偏斜，进而导致大风箱内腔的气流紊乱且静压不均匀分布(软件模拟结果如图1、2中所示)。上述问题是造成各燃烧器之间二次风流量得不到均匀分配的主要原因。

为提高燃烧器之间的二次风流量分配均匀性，多个专利技术从不同角度提出了墙式燃烧锅炉配风系统的结构优化方法，主要包括有：

1)一种锅炉二次风箱系统(zl201720299206.8)，通过风道节流方式，调节风道与风箱接口的阻力结构，实现前后大风箱之间的风量均匀分配；

2)对冲燃烧锅炉二次风风箱系统(zl201620214203.5)，将大风箱上下分层，每层为一层(行)燃烧器供风，通过分层小风箱两侧入口风门开度和导流板，调节使各层风箱的风量均匀；

3)一种适用于对冲旋流燃烧锅炉的二次风箱(zl201821546975.4)，将大风箱分为前后两层，分别为燃烧器的内二次风和外二次供风，削弱内外风的相关影响；

4)一种适用于对冲燃烧煤粉锅炉的新型二次风箱(zl201920824688.3)，将大风箱前后分为一级和二级小风箱，利用一级风箱入口弯头的离心力作用，实现前后方向的压力分布再平衡；

5)一种适用于煤粉锅炉对冲燃烧系统的新型二次风箱(zl201420757938.3)，提出双曲线大风箱结构，风箱从两侧到中央在前后方向逐渐变薄，提高两侧区域的空气静压和二次风流量分配比例；

6)一种电站燃煤w火焰锅炉的二次风箱结构(zl201310120141.2)，提出将大风箱分为拱上和拱下小风箱，并将两侧进风改为风箱前面两风口进风，解决原风箱两侧燃烧器风量偏高问题。

上述专利从风箱外部和风箱内部为燃烧器间的二次风量均匀分配提出了改善方法，但也违背了大风箱均压配风的初衷，燃烧器内外二次风口截面之和与风箱进口截面之和的比值偏大，尤其是风箱入口二次风射流局部集中是问题所在。因而，亟待技术人员解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出一种墙式燃烧锅炉结构，实现其大风箱内腔二次风的静压均匀分布，进而提高了二次热风在各燃烧器之间分配的均匀性，确保炉膛内煤粉得到更为充分的燃烧。

为了解决上述技术问题，本实用新型涉及了一种具有均压配风功能的墙式燃烧锅炉，其包括炉膛、左侧二次热风风道、右侧二次热风风道、前侧大风箱、后侧大风箱、多个燃烧器以及均压配风部。左侧二次热风风道、后侧大风箱、右侧二次热风风道、前侧大风箱共同围拢以形成一容纳腔。炉膛即内置于容纳腔内。前侧大风箱同时与左侧二次热风风道和右侧二次热风风道相沟通。在左侧二次热风风道和前侧大风箱以及右侧二次热风风道和前侧大风箱的对接处分别形成有左弯角对接段、右弯角对接段。燃烧器横穿前侧大风箱，且插设、固定于炉膛上。均压配风部包括有左弧形导流板组件和右弧形导流板组件。左弧形导流板组件包括至少一件左弧形导流板，且布置、固定于左弯角对接段的内腔。右弧形导流板组件包括至少一件右弧形导流板，且布置、固定于右弯角对接段的内腔。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，左弧形导流板组件由多个同心而置的左弧形导流板构成，且沿着左弯角对接段的径向由内而外依序布置。右弧形导流板组件由多个同心而置的右弧形导流板构成，且沿着左弯角对接段的径向由内而外依序布置。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，均压配风部还包括有左平直导流板组件和右平直导流板组件。左平直导流板组件由多个位于炉膛左侧的左平直导流板构成。左平直导流板以扇形排列的方式依序固定于前侧大风箱的空腔内，且附带地，在两相邻的左平直导流板之间均形成有第一风道。右平直导流板组件由多个位于炉膛右侧的右平直导流板构成。右平直导流板同样以扇形排列的方式依序固定于前侧大风箱的空腔内，且附带地，在两相邻右平直导流板之间之间均形成有第二风道。且沿着热风的流动方向，第一风道和第二风道的口径逐渐地增大。

作为本实用新型技术方案的更进一步改进，左平直导流板组件还包括有左折线导流板。右平直导流板组件还包括有右折线导流板。左折线导流板、右折线导流板均固定于前侧大风箱的空腔内，且分别布置于左平直导流板、右平直导流板的正上方。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，燃烧器以矩形阵列的方式进行排布，且总列数控制在4～8，总行数控制在2～4。

作为本实用新型技术方案的更进一步改进，均压配风部还包括风阻力板。且在风阻力板上均布有一系列横穿通风孔。风阻力板的数量设置为多个，均固定于前侧大风箱的空腔内，且与燃烧器相间而置。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，在燃烧器的正中位置设置有煤粉管道。在燃烧器内、围绕上述煤粉管道的外围依序设置有内二次风风道、外二次风风道。煤粉管道穿过前侧大风箱，且与外界环境相沟通。内二次风风道、外二次风风道均与前侧大风箱的内腔相沟通。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，在前侧大风箱的侧壁上开设有与其内腔相沟通的侧翼风口。

作为本实用新型技术方案的更进一步改进，侧翼风口的数量设置为多个，且围绕燃烧器的外围进行周向均布。

相较于传统设计结构的墙式燃烧锅炉，在本实用新型所公开的技术方案中，其设置有均压配风部。当二次热风流经左弯角对接段、右弯角对接段时，左弧形导流板组件、右弧形导流板组件对流经其的二次热风流量重新进行了分配，使得二次热风在前侧大风箱纵截面上以相同的速度向前流动，形成了平推流，尽可能提高前侧大风箱内的静压分布均匀性，进而为各燃烧器的二次热风均匀分配创造了有利的条件，确保炉膛内煤粉得到更为充分的燃烧。另外，与常规的提高大风箱配风均匀性的复杂结构相比，本实用新型所公开的墙式燃烧锅炉其设计结构简单且易于实施，且便于在现存大风箱的原有结构基础上进行改造。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术墙式燃烧锅炉的前侧大风箱内横截面的气流速度分布图。

图2是现有技术墙式燃烧锅炉的前侧大风箱内横截面的静压分布图。

图3是本实用新型中具有均压配风结构的墙式燃烧锅炉的俯视图。

图4是本实用新型中具有均压配风结构的墙式燃烧锅炉的正视图。

图5是本实用新型具有均压配风结构的墙式燃烧锅炉中均压配风部的具体实施路线图。

图6是本实用新型中具有均压配风结构的墙式燃烧锅炉的前侧大风箱内横截面的气流速度分布图。

图7是本实用新型中具有均压配风结构的墙式燃烧锅炉的前侧大风箱内横截面的静压分布图。

1-炉膛；2-左侧二次热风风道；3-右侧二次热风风道；4-前侧大风箱；41-侧翼风口；5-后侧大风箱；6-燃烧器；61-煤粉管道；62-内二次风风道；63-外二次风风道；7-均压配风部；71-左弧形导流板组件；711-左弧形导流板；72-右弧形导流板组件；721-右弧形导流板；73-左平直导流板组件；731-左平直导流板；732-左折线导流板；74-右平直导流板组件；741-右平直导流板；742-右折线导流板；75-风阻力板；8-左弯角对接段；9-右弯角对接段。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

为了便于本领域技术人员充分理解本实用新型所公开的技术方案，下面结合具体实施例，对本实用新型的内容做进一步的详细说明，图3、图4分别示出了是本实用新型中墙式燃烧锅炉的俯视图及其正视图，可知，其主要由炉膛1、左侧二次热风风道2、右侧二次热风风道3、前侧大风箱4、后侧大风箱5以及多个燃烧器6等几部分构成。其中，左侧二次热风风道2、后侧大风箱5、右侧二次热风风道3、前侧大风箱4依序布置，且共同围拢以形成一容纳腔。上述炉膛1即内置于该容纳腔内。前侧大风箱4同时与左侧二次热风风道2以及右侧二次热风风道3相沟通。在左侧二次热风风道2和前侧大风箱4以及右侧二次热风风道3和前侧大风箱4的对接处分别形成有左弯角对接段8、右弯角对接段9。燃烧器6横穿上述前侧大风箱4，且插设、固定于炉膛1上。在前侧大风箱4的侧壁上开设有与其内腔相沟通的侧翼风口41。

墙式燃烧锅炉的工作原理大致如下：空气预热器对空气进行加热以将其提升至300～350℃以形成二次热水，随后经由左侧二次热风风道2、右侧二次热风风道3被送入到前侧大风箱4内，最后经由燃烧器6以进入到炉膛1内，以支持炉膛1内煤粉的燃烧。

在此需要着重说明的是，该墙式燃烧锅炉还配套设置有均压配风部7。如图3中所示，均压配风部7包括有分别布置、固定于上述左弯角对接段8、右弯角对接段9内的左弧形导流板组件71、右弧形导流板组件72。其中左弧形导流板组件71由多个同心而置的左弧形导流板711构成，且沿着左弯角对接段8的径向由内而外依序布置。右弧形导流板组件72由多个同心而置的右弧形导流板721构成，且沿着右弯角对接段9的径向由内而外依序布置。通过采用上述技术方案进行设置，当二次热风流经左弯角对接段8、右弯角对接段9时，左弧形导流板组件71、右弧形导流板组件72对流经其的二次热风流量重新进行了分配，使得二次热风在前侧大风箱4纵截面上以相同的速度向前流动，形成了平推流，尽可能提高前侧大风箱4内的静压分布均匀性，进而为各燃烧器6的二次热风均匀分配创造了有利的条件，确保炉膛1内煤粉得到更为充分的燃烧。

另外，与常规的提高大风箱配风均匀性的复杂结构相比，本实用新型所公开的墙式燃烧锅炉其设计结构简单且易于实施，且便于在现存大风箱的原有结构基础上进行改造。

另外，在此需要强调的是，上述左弧形导流板711、右弧形导流板721的实际数量需要根据二次热风的实际风速以及左弯角对接段8、右弯角对接段9的管径大小进行具体设定。在某些特定场景下，仅设置一件左弧形导流板711、右弧形导流板721即可能使得二次热风以平推流形态进行流动。

如图4中所示，前侧大风箱4的内腔呈变径结构，如此一来，必然会影响二次热风在其内的流动形态，不利于平推流的形成，导致气流紊乱且静压不均匀分布，鉴于此，均压配风部7还可以根据实际情况增设左平直导流板组件73和右平直导流板组件74。左平直导流板组件73由多个位于炉膛1左侧的左平直导流板731构成。左平直导流板731以扇形排列的方式依序固定于前侧大风箱4的空腔内，附带地，在两相邻的左平直导流板731之间均形成有第一风道。右平直导流板组件74由多个位于炉膛1右侧的右平直导流板741构成。右平直导流板741同样以扇形排列的方式依序固定于前侧大风箱4的空腔内，附带地，在两相邻的右平直导流板741之间均形成有第二风道。且沿着热风的流动方向，上述第一风道和第二风道的口径逐渐地增大。

当然，作为上述技术方案更进一步优化，左平直导流板组件73还包括有左折线导流板732。右平直导流板组件74还包括有右折线导流板742。左折线导流板732、右折线导流板742均固定于前侧大风箱4的空腔内，且分别布置于上述左平直导流板731、右平直导流板741的正上方(如图4中所示)。在墙式燃烧锅炉的实际运行过程中，左折线导流板732和右折线导流板742均起到了导流二次热风的作用，尽可能地降低前侧大风箱4内腔形态对平推流形成所造成的影响。

如图3中所示，燃烧器6的具体结构如下：在燃烧器6的正中位置设置有煤粉管道61。在燃烧器6内、围绕上述煤粉管道61的外围依序设置有内二次风风道62、外二次风风道63。内二次风风道62、外二次风风道63均与前侧大风箱4的内腔相沟通。煤粉管道61穿过前侧大风箱4，且与外界环境相沟通。且燃烧器6优选以矩形阵列的方式进行排布，且总列数控制在4～8，总行数控制在2～4。

二次热风自前侧大风箱4流向燃烧器6过程中，沿程不断有气流分流经燃烧器6而进入炉膛1。沿炉膛1宽度方向气流速度逐渐降低，静压逐渐增加。相邻燃烧器6之间的静压差用如下公式进行计算：

式中：δp为风阻力板的气体阻力；ρ为气体密度；v为燃烧器位置的气体速度；i为从外侧起的燃烧器列数。

为了提高最外侧燃烧器6位置处的静压，确保各燃烧器6之间二次风流量得到更为均匀地分配，上述均压配风部7根据具体情况还可以增设有风阻力板75。且在风阻力板75上均布有一系列横穿通风孔(图中未示出)。风阻力板75的数量设置为多个，均固定于前侧大风箱4的空腔内，且与燃烧器6相间而置(如图3、4中所示)。如此一来，这可使各个燃烧器6所处的二次风静压接近，其流经燃烧器6内外二次热风风道的风量相接近。

作为上述技术方案更进一步的优化，风阻力板75优选接用紧固螺钉可拆卸地固定于燃烧器6的一侧，便于对其进行局部拆卸更换、燃烧器6检修以及前侧大风箱4的清灰操作。

风阻力板75的开孔率约40～70％，其阻力可用如下公式进行计算：

式中：ξ为风阻力板的阻力系数；v为风阻力板位置的气体速度

图5示出了本实用新型具有均压配风结构的墙式燃烧锅炉中均压配风部的具体实施路线图，具体内容如下：

1)用cfd建立原墙式燃烧锅炉的全尺寸模型。

2)设置模型边界参数，包括二次热风温度、流量、入口静压、炉膛负压等，在燃烧器内、外二次风风道全开时，通过模拟结果分析前侧大风箱内的二次热风的流动特征和静压分布特点(如图1、2中所示)。

3)在左、右侧二次热风风道与前侧大风箱结合处的左、右弯角对接段内设置有左弧形导流板组件、右弧形导流板组件。根据cfd模拟结果，调整左、右弧形导流板形状和位置，经多轮模拟和调整，使二次热风速度在前侧大风箱横截面前后方向上分布相对偏差小于±10％，形成平推流。

4)在左、右侧二次热风风道与前侧大风箱的连接扩口段区域分别设置左平直导流板组件和右平直导流板组件。根据cfd模拟结果，调整左、右平直导流板以及左、右折线导流板的形状和位置，经多轮模拟和调整，使二次热风速度在前侧大风箱横截面的上下方向上分布相对偏差小于±10％，形成平推流。

5)对二次热风平推流在前侧大风箱内沿炉膛宽度方向的速度分布、静压分布以及各列燃烧器之间的二次风流量分配结果进行分析。当燃烧器之间的二次热风风量分布相对偏差大于±5％时，逐渐关小部分燃烧器的内外二次风风道的开度和进行多轮cfd模拟，当内外二次风风道的开度关小到70％左右时，如仍不满足要求，则考虑安装风阻力板。

6)燃烧器的内外二次风风道开度全开，在全部或者部分的相邻两列燃烧器之间设置风阻力板。根据cfd模拟结果，调整风阻力板的布置位置和风阻力板上横穿通风孔的大小。经多轮调整和cfd模拟，直至实现燃烧器之间的二次热风流量分配偏差满足要求。

为了便于本领域技术人员更为充分理解本申请所公开的技术方案，以如下实际应用案例进行说明：

某与350mw燃煤机组相配套的墙式燃烧锅炉的正前方设置有前侧大风箱。前侧风箱内布置4行4列共16支旋流煤粉燃烧器。其中，燃烧器的中心为煤粉管道，且沿其径向依序设内二次风风道和外二次风风道。左、右侧二次热风风道与前侧大风箱接口区域附近设置有左弧形导流板组件、右弧形导流板组件。前侧风箱和燃烧器沿炉膛中心线进行对称布置。

机组满负荷下，空气预热器出口二次热风温度约322℃，风量为1062t/h，自炉后两台空气预热器出口，经炉膛两侧的左、右侧二次热风风道，二次热风在炉膛前转弯自两侧进入前侧大风箱，经燃烧器内外二次风道而进入炉膛。

基于前侧大风箱的对称结构特点，以前侧大风箱的左半侧或右半侧建立cfd模型，靠近前侧大风箱左右两侧的燃烧器设为第一列，靠近炉膛中心线的燃烧器设为第二列。cfd数值模拟结果显示，前侧大风箱内部气流紊乱，速度和静压分布不均(表1和图1、2)：外侧i列燃烧器的二次风量普遍比中央ii列燃烧器低5～8t/h，底部c层与d层燃烧器的二次风量普遍比上部a层和b层燃烧器高；a层i列燃烧器的二次风量最小，比平均流量低16.3％，c层ii列燃烧器的二次风量最大，比平均流量高15.2％。

在左、右侧二次热风风道与前侧大风箱的连接扩口段区域分别设置左平直导流板组件和右平直导流板组件。cfd数值模拟结果显示，二次热风的速度和静压分布显著改善(表1和图6、7)：列间和层间燃烧器的二次热风的风量接近，流量相对偏差小于±2％，有效提升了外围区域燃烧器的二次热风流量；燃烧器之间的风量分配满足性能保证要求，而不需再在燃烧器之间增设风阻力板。

表1左平直导流板组件和右平直导流板组件加装前后的燃烧器入炉二次热风量的分配

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。