电站煤粉锅炉隔热带及确定隔热带面积和敷设位置的方法技术

本发明专利技术公开了一种电站煤粉锅炉隔热带及确定隔热带面积和敷设位置的方法。隔热带设置于锅炉炉膛上部非燃烧区的膜式水冷壁上，由销钉和耐火隔热材料组成，销钉焊接于膜式水冷壁管的外壁上，耐火隔热材料敷设于膜式水冷壁管的鳍片外侧，其厚度覆盖销钉。隔热带敷设后减少了炉膛上部膜式水冷壁的吸热量，提升了炉膛上部烟气温度，增加布置在炉膛上部过热器的吸热量，从而提高过热蒸汽温度，同时避免了炉膛结焦而带来的安全风险。同时建立了膜式水冷壁炉膛隔热带面积与需要提高的过热器蒸汽温度和其它有关参数的数学模型，提出了炉膛烟温提升高度概念，并建立了炉膛烟温提升高度与隔热带面积的数学模型。根据两个模型确定需要敷设隔热带的面积及位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电站煤粉锅炉，具体涉及一种敷设于电站煤粉锅炉炉膛上部膜式水冷壁上的隔热带及确定隔热带面积及敷设位置的方法。
技术介绍
过热蒸汽温度是电站锅炉的关键参数，蒸汽温度达不到设计值是电站煤粉锅炉经常出现的问题，它直接影响了机组的经济性，严重时甚至威胁到汽轮机的运行安全。新投产的锅炉和煤质发生变化的锅炉经常出现过热蒸汽温度偏低现象，通常解决该问题的方法是进行锅炉设备改造，如燃烧器改造、锅炉受热面调整等。设备改造一方面投入很大，改造工期长，同时容易造成锅炉燃烧热负荷与传热面积不匹配而产生的负面效应。还有的试图通过在锅炉炉膛中、下部的燃烧器周围及燃烧器的喷口附近设置卫燃带，提高煤粉气流的着火能量、强化煤粉燃烧和提高燃烧稳定性来提高过热蒸汽的温度。但卫燃带的设置位置为炉膛的高温区，卫燃带上会积聚、粘结煤灰，在高温和还原性气氛下极容易造成炉膛结焦，对锅炉安全运行产生很大影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种既能提高过热蒸汽温度，又能避免锅炉炉膛结焦的隔热带及怎样确定隔热带的面积和敷设位置的方法。 本专利技术公开了一种电站煤粉锅炉隔热带，该隔热带设置于锅炉炉膛上部非燃烧区的膜式水冷壁上，由销钉和耐火隔热材料组成，销钉焊接于膜式水冷壁管的外壁上，耐火隔热材料敷设于膜式水冷壁管的鳍片外侧，其厚度覆盖销钉。 所述隔热带绕所述膜式水冷壁整周或者间断敷设。 本专利技术还公开了一种确定电站煤粉锅炉隔热带的面积和具体敷设位置的方法，该方法通过建立:1';和f?,两个数学模型实现: '-r'.-fs......^ ΔΤ = f(S, D, A, h0)..........................................①式中Λ T—过热蒸汽温度提升高度(°C );S—隔热带面积(m2)D—过热蒸汽流量(t/h)；A—屏式过热器面积(m2)；&一隔热带相对炉膛高度；H = kXLX λ — 1X S/[2 (a+b)]..............................容H—炉膛烟温提升高度(m);L一隔热带相对厚度，L = Lsj/ Ljb, Lsf隔热带实际厚度，Li3—基本厚度 λ—隔热带材料的导热系数；S—隔热带面积(m2)； a—炉膛宽度(m)； b—炉膛深度(m)； k 一隔热带粘污系数。 模型ff:中，过热蒸汽温度提升高度Λ T表示过热蒸汽温度设计值与锅炉产生的实际过热蒸汽温度值之差。 h0表示隔热带中心距冷灰斗斜坡中心高度与炉膛高度之比。 模型:g;中，H表示在炉膛上部敷设隔热带后，炉膛上部的烟气温度上移，相同烟气温度点提升的高度，根据该数据确定隔热带的具体敷设位置。K表示锅炉运行过程中隔热带表面沾附焦渣等物质导致隔热能力提高的系数，通过传热实验确定。 首先依据模型φ,根据需要提高的过热蒸汽温度来得出须设置的隔热带面积。然后根据确定的隔热带结构，在实验室的锅炉模型或者煤粉锅炉产品上敷设相应结构的隔热带，通过传热实验得出数学模型:g:中隔热带粘污系数k的数值，结合步骤(1)确定的隔热带面积S的数据依据数学模型:?确定炉膛烟温提升高度H，根据炉膛烟温提升高度H确定所述隔热带的具体敷设位置。 本专利技术的原理是:在烟气温度水平相对较低的炉膛上部非燃烧区敷设导热特性较差的隔热材料，减少膜式水冷壁的吸热量，提高炉膛上部温度，增加布置在炉膛上部过热器的吸热量，从而提高过热蒸汽温度，同时避免了炉膛结焦而带来的安全风险。 本专利技术通过在锅炉炉膛上部非燃烧区的膜式水冷壁上设置隔热带来减少炉膛吸热，提升炉膛上部烟气温度进而提高过热蒸汽温度。因为炉膛上部的非燃烧区温度水平低，避开了灰的融点温度，且该部位一氧化碳的浓度低，所以在隔热带上很难结焦，即使表面有浮灰也很容易被吹灰器吹掉。解决因设置卫燃带引起的炉膛结焦问题并提高过热蒸汽的温度，提高机组的经济效益，保证汽轮机的运行安全。 新的锅炉不用设置卫燃带只需在炉膛非燃烧区的膜式水冷壁上设置隔热带，旧的锅炉无需进行燃烧器改造和锅炉受热面调整，只需将卫燃带拆掉后在炉膛非燃烧区的膜式水冷壁上设置隔热带即可。 综上所述，本专利技术建立了两个数学模型，提出了炉膛烟温提升高度的概念，在锅炉炉膛上部非燃烧区的膜式水冷壁上设置隔热带，以提高过热蒸汽温度的同时解决了炉膛的结焦问题，具有以下优势:提高过热蒸汽温度，降低机组煤耗；避免因蒸汽温度过低而对汽轮机造成安全危害；提高了锅炉对煤种变化的适应能力。 说明书附图图1为本专利技术隔热带的布置位置示意图。 图2为隔热带的结构示意图。 【具体实施方式】 本专利技术公开了一种电站煤粉锅炉隔热带，该隔热带设置于锅炉炉膛上部非燃烧区的膜式水冷壁上，由销钉I和耐火隔热材料2组成，销钉I焊接于膜式水冷壁管3的外壁上，耐火隔热材料2敷设于膜式水冷壁管3的鳍片31外侧，其厚度覆盖销钉I。 本专利技术还公开了一种确定电站煤粉锅炉隔热带的面积和具体敷设位置的方法，该方法通过建立:+了;和泛:两个数学模型实现: ΔΤ = f(S, D, A, h0)..........................................①式中Λ T—过热蒸汽温度提升高度(°C );S—隔热带面积(m2)D—过热蒸汽流量(t/h)；A—屏式过热器面积(m2)；&一隔热带相对炉膛高度，指隔热带中心距冷灰斗斜坡中心高度与炉膛高度之比)H = kXLX λ — 1X S/[2 (a+b)]..............................泛:H—炉膛烟温提升高度(m); L一隔热带相对厚度，L = Lsj/ (LJb+20)，Lsf隔热带实际厚度(mm)，Ljb—基本厚度，为水冷壁管鳍片表面至管上表面垂直高度(_)；λ—隔热带材料的导热系数；S—隔热带面积(m2)； a—炉膛宽度(m)； b—炉膛深度(m)； k 一隔热带粘污系数。 模型;$中，过热蒸汽温度提升高度Λ T表示过热蒸汽温度设计值与锅炉产生的实际过热蒸汽温度值之差。 模型中，H表示在炉膛上部敷设隔热带后，炉膛上部的烟气温度上移，相同烟气 s_— 温度点提升的高度。K表示锅炉运行过程中隔热带表面沾附焦渣等物质导致隔热能力提高的系数，可通过实验室传热实验确定。 实施例一，将本专利技术应用于大唐石门发电有限公司的2台300MW亚临界参数四角切圆燃烧锅炉改造。这两台锅炉由哈尔滨锅炉厂设计制造。满负荷下，设计过热蒸汽温度和再热蒸汽温度均为540°C，自投产以来，长期存在再热蒸汽温度偏低的问题。满负荷下，一般再热蒸汽温度低于530°C，严重影响机组运行的经济性。大唐石门发电有限公司采用本专利技术的方法进行改造，根据模型；X;和@1,在该锅炉的三次风至燃尽风的炉膛上部空间，在膜式水冷壁的四墙布置了十二块合计60平方米的隔热带。改造后测量，同样的300MW负荷下，炉膛出口烟温由改造前1010°C提升至1040°C，再热蒸汽温度由改造前的529.(TC提升至534.8°C，过热蒸汽温度由改造前539°C提升至541 °C，改造效果明显。 实施例二，将本专利技术应用于对冲燃烧锅炉，隔热带的敷设区域为燃烬风以上、过热器以下的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电站煤粉锅炉隔热带，其特征在于：该隔热带设置于锅炉炉膛上部非燃烧区的膜式水冷壁上，由销钉和耐火隔热材料组成，销钉焊接于膜式水冷壁管的外壁上，耐火隔热材料敷设于膜式水冷壁管的鳍片外侧，其厚度覆盖销钉。

【技术特征摘要】
1.一种电站煤粉锅炉隔热带，其特征在于:该隔热带设置于锅炉炉膛上部非燃烧区的膜式水冷壁上，由销钉和耐火隔热材料组成，销钉焊接于膜式水冷壁管的外壁上，耐火隔热材料敷设于膜式水冷壁管的鳍片外侧，其厚度覆盖销钉。2.如权利要求1所述的膜式水冷壁电站煤粉锅炉隔热带，其特征在于:所述隔热带绕所述膜式水冷壁整周或者间断敷设。3.一种确定如权利要求1所述的电站煤粉锅炉隔热带的面积和具体敷设位置的方法，包括以下步骤: (1)建立所述隔热带面积与需要提高的过热器蒸汽温度和其它有关参数的数学模型?,根据需要提高的过热蒸汽温度来确定须设置的隔热带面积； ΔΤ = f(S, D, A, h0)....................................①:+2)式中Λ T—过热蒸汽温度提升高度(°C)， S—隔热带面积(m2)， D—过热蒸汽流量(t/h)， A—屏式过热...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈一平，朱光明，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖南省电力公司，国网湖南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11