技 术 领 域

燃煤电站锅炉以及工业、 热水等燃煤锅炉传热方式的技术创新。

背 景 技 术

目前燃煤电站锅炉炉膛中的传热方式是： 以明火火焰燃气辐射换热方式 进行， 是通过电磁波传递将热能转换成辐射能， 再将辐射能转换成热能。 【明 火火焰燃气一 （辐射换热） 一炉墙中上侧外水冷壁→ (导热） 一炉墙中上侧 内水冷壁一 （对流换热） 一锅水中上部汽水混合物或过热蒸汽】约占炉 膛放 热量 95X以上。 其缺陷是：

煤炭燃烧快、 投煤量大； 燃气流通速度快， 与受热面接触时间短， 大量的 热量来不及传递给水冷壁就很快排出； 煤粉飞逸损失增多造成费煤， 且易扰 乱火层， 降低炉膛温度； 受传热距离影响热散失损耗大、 传热强度较弱、 传 递到受热面的温度相对较低……即 95%以上煤炭释放的热量被炉膛空间耗尽。

受到热气流上升、 冷气流下降这一自然对流循环现象影响， 明火火焰燃气 辐射换热的受热面，仅为炉墙中上侧水冷壁内 摄氏 90°C以上的高温区热锅水、 汽水混合物及过热蒸汽， 而下降至炉墙下侧水冷壁摄氏 40 ^Q C以下的低温区冷 锅水， 却得不到受热， 极大限制了换热系数、 蒸汽升腾及锅炉热效率提升。

发 明 内 容

以炉床半焦化红焦炭火燃气导热， 结合锅水冷热气流上下自然对流循环换 热， 替代明火火焰燃气辐射换热， 实现单元机组发电标准煤耗率降低 85% ( 54g/KWh) o

技 术 方 案

【炉床半焦化红焦炭火燃气→ (导热）→炉墙下侧锅板外壁一 （导热） 炉墙下侧锅板内壁一（对流换热）→锅内下部 摄氏 40 ^Q C以下低温区冷水一（冷一 热气流上下自然对流循环换热） 一锅内中上部汽水混合物以及过热蒸汽】 用厚约 2cm的粒煤覆盖炉膛火床， 将燃烧层与炉膛空间隔离并压制明火火 焰生成， 使燃烧中的年轻煤在相对封闭工况下， 热解生成半焦化红焦炭火， 且直接接触炉墙下侧锅板； 经负压通风加氧助燃， 碳氢离子在热压作用下， 持续释放出的摄氏 2000 ^Q C以上的高温热量， 只能以导热方式， 不断从火侧经 炉墙下侧锅板，传递给具有吸热性能地摄氏 40°C以下低温区冷锅水；同时， 利 用热气流 _b?升、 冷气流下降这一自然对流循环换热现象及原理 ， 使炉墙下侧 锅内冷水受热后， 不间断上升对流换热、 水汽热焓递增、 过热蒸汽持续升腾、 生成额定压强、 驱动汽轮机带动发电机转子发电。 技 术 原 理

K 半焦化红焦炭火发热量高、 燃烧性能好、 挥发分低 （5%-10%)、 无烟、 火焰短、 温度高、 炉渣流动性好、 燃烧完全效果好、 适应性强范围广……

2、 半焦化红焦炭火燃气直接触受热面的温度， 高于明火火焰燃气辐射受 热温度数倍， 必然递增导热率。

3、 半焦化红焦炭火的燃烧时间可长达十几小时， 是明火火焰 （数钞钟至 数分钟） 的数百上千倍， 相应投煤间隔、 投煤量、 煤耗自然大幅锐减。

4、 炉墙锅板 20钢与冷锅水的导热系数， 远远大于空间辐射换热系数， 必 然递增导热率。

5、 实验证明： 冷气流不能上升， 热气流不能下降， 只要锅水水面温度达 到并保持在沸点摄氏 100°C以上， 底部锅水只能处于摄氏 40°C以下低温冷水 状态。 它与半焦化红焦炭火燃气形成的强烈温差， 必然递增导热率。

6、 因炉膛负压通风量增加汽温升高的幅度， 大于正压送风量增加汽温升 高的幅度， 中小开度负压通风， 可保障半焦化红焦炭火得到充分地供氧助燃、 且不至生成焦渣， 还能最大程度减少冷空气进入炉膛、 刺激炉墙锅板， 导致 锅炉热效率降低、 蒸发量减少。

7、规避明火火焰燃气辐射换热 95%以上的热耗率所减少的放热量，必然递 减相应地燃烧率及煤耗。

8、半焦化红焦炭火与炉墙下侧受热接触面 20钢锅板， 有摄氏 40 ^Q C以下低 温区冷锅水不停吸热， 下有灰层隔离， 使热冲击产生的热应力不至超出 20钢 锅板的屈服极限， 可以避免锅板、 炉箅出现金属过热， 强度降低、 蠕变变形 烧损等事故。

9、【本】发明可削减水冷壁、 燃烧器、 节煤器等部分配套装置， 大幅降低 锅炉制造成本及运用能耗。

综上， 单元机组发电标准煤耗率降低 85% (54g/KWh) 可以实现。

有 益 效 果

【本】发明可大幅提高物理能源（煤炭） 中间环节转换 （发电、 产热） 效 率， 大幅降低人均和单位 GDP能耗， 使一些国家地区极大程度上减轻越来越 大地资源环境压力， 摆脱因产能扩大， 导致地严重制约经济建设发展地煤慌、 电慌等能源危机， 对公共利益具有极其重大意义， 急需推广应用。

具 体 实 施 方 案

1、 对层燃火床炉实施扩容升级改造， 使其达到大容量、 高参数、 亚临界、 超临界、 超超临界锅炉技术参数。

2、 以层燃火床炉替代室燃炉、 旋风炉、 流化床炉。 3、 以埋火生成半焦化红焦炭火燃烧方式， 替代火床、 火室、 旋风、 流化 床燃烧方式。

4、 将粒煤以既能通风、 又能压制明火火焰生成、 约 2cm厚度覆盖全部火 床， 促使半焦化红焦炭火生成。

5、 炉膛火床呈簸箕形， 前低后高、 中低侧高、 以利于上升的高温燃气导 向炉墙下侧锅板及锅内冷水。

6、 开启负压通风装置， 开度以通风顺畅、 加氧助燃为限， 适时调整， 以 催化半焦化红焦炭火充分释放高温热量。

7、 密切关注炉膛火势， 发现露火缺煤及时投补。