專利名稱：直流燃燒器的四角切圓低Nox燃燒技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃煤鍋爐低Nox燃燒技術(shù)，特別是涉及到一種應(yīng)用在直流燃燒器的四 角切圓低Nox燃燒技術(shù)。
背景技術(shù)：
氮氧化物(Nox)是造成大氣污染的主要污染物，它除形成酸雨，破壞生態(tài)環(huán)境，還 能形成光化學(xué)煙霧，危害人體健康，而燃煤電廠煤炭燃燒是Nox產(chǎn)生的主要來源之一。按 新GB 13223-2003《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，要求燃煤鍋爐自2004年1月1日起，需 滿足 Vdaf > 20 %，其 Nox < 450mg/Nm3,10%< Vdaf < 20 %，其 Nox < 650mg/Nm3, Vdaf < 10%，其Nox< 1100mg/Nm3 ；并且在排放濃度達(dá)標(biāo)的前提下要對(duì)Nox排放總量進(jìn)行收費(fèi)， 故盡量減少燃燒時(shí)產(chǎn)生的Nox量，對(duì)于減輕脫硝裝置的運(yùn)行費(fèi)用具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的直流燃燒技術(shù)要么快速著火、高溫燃燒以達(dá)到充分燃盡的目的；要么采用 燃料與燃燒空氣推遲混合的方法以達(dá)到減少NOX產(chǎn)生的目的。然而，這兩類燃燒器技術(shù)有 其明顯的弊端，前者會(huì)產(chǎn)生大量的Ν0Χ，并且易于產(chǎn)生爐內(nèi)結(jié)渣和高溫腐蝕，而后者則會(huì)使 燃燒效率降低。目前的直流燃燒低NOx技術(shù)采用了空氣分級(jí)技術(shù)，將燃燒過程分為3個(gè)區(qū) 域(燃燒區(qū)，NOx還原區(qū)，燃盡區(qū))或者新三區(qū)(即穩(wěn)定燃燒區(qū)，深度低氧燃燒及還原區(qū)，燃 盡區(qū))。目前的低NOx技術(shù)中的空氣分級(jí)技術(shù)往往是在煤粉的主燃區(qū)后實(shí)施的，沒有從燃燒 初期開始進(jìn)行空氣的分級(jí)，這樣嚴(yán)重限制了空氣分級(jí)的效果，是其技術(shù)的一個(gè)明顯的缺陷 或不足。因此，研究從煤粉著火初期即進(jìn)行空氣分級(jí)燃燒的低Nox排放技術(shù)，最大化空氣 分級(jí)降低NOx的能力，并強(qiáng)化著火和低負(fù)荷穩(wěn)燃性能的直流燃燒技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的和 諧發(fā)展，創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明提供了一種直流四角切圓燃燒的低Nox 燃燒技術(shù)，設(shè)置水平濃淡分離煤粉燃燒器，通過將主燃區(qū)分組和煤粉濃淡分離燃燒，適時(shí)、 按需配風(fēng)，分級(jí)燃燒，達(dá)到低Nox排放和高效燃燒以及有效防止?fàn)t內(nèi)腐蝕和結(jié)渣的目的。為了最大化空氣分級(jí)降低NOx的能力，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)直流 燃燒器的四角切圓低Nox燃燒技術(shù)，爐膛(1)內(nèi)的燃燒系統(tǒng)分別由一次風(fēng)和二次風(fēng)噴口 (2)、燃盡風(fēng)噴口(3)組成，其特征在于其中一次風(fēng)噴口和二次風(fēng)噴口為間隔布置，適時(shí)送 風(fēng)，一次風(fēng)和二次風(fēng)噴口分為上下兩組或兩組以上，有效控制切圓燃燒爐內(nèi)各角的氧量均 勻，每組上下均布置有底二次風(fēng)和頂二次風(fēng)；由于噴口的布置方式，爐內(nèi)燃燒被分為3個(gè)區(qū) 域主燃區(qū)(4)(包含主燃區(qū)I，主燃區(qū)II或主燃區(qū)III等)，還原區(qū)(5)，燃盡區(qū)(6)；主燃 區(qū)、燃盡區(qū)的所有一次風(fēng)噴口，二次風(fēng)噴口，分體燃盡風(fēng)噴口布置在四角切圓鍋爐的四個(gè)角 上；每組主燃區(qū)的噴口布置形式為2層或3層一次風(fēng)，二次風(fēng)布置在一次風(fēng)之間，并且每組 上下均布置有底二次風(fēng)和頂二次風(fēng)，采用2/1/2/1/2或者2/1/2/1/2/1/2的形式；每組主燃區(qū)的二次風(fēng)噴口采用不均等配風(fēng)布置，在中間的二次風(fēng)采用均等配風(fēng)的形式，底二次風(fēng)和 頂二次風(fēng)風(fēng)量、風(fēng)速均大于中間層二次風(fēng)；每組燃燒器的一次風(fēng)噴口左右側(cè)均配有輔助燃 燒的空氣噴口，并且一次風(fēng)噴口和輔助風(fēng)噴口均具有一定的射流角度；二次風(fēng)噴口為外擴(kuò) 式噴口結(jié)構(gòu)(7)，使噴口水冷壁區(qū)域有充足的氧量，形成局部氧化性氣氛，有效防止?fàn)t內(nèi)水 冷壁區(qū)域的結(jié)渣和高溫腐蝕；燃盡風(fēng)噴口(3)切圓旋向與主燃區(qū)切圓旋向相反，有效防止 爐頂煙溫偏差，燃盡風(fēng)噴口(3)可垂直擺動(dòng)，調(diào)節(jié)燃盡距離和出口煙溫。本發(fā)明的有益效果1、提出了一種在四角切圓燃燒鍋爐中煤粉氣流著火初期就進(jìn)行空氣分級(jí)，在燃燒 過程中控制煤粉氣流和空氣的混合，進(jìn)行實(shí)時(shí)、按需配風(fēng)的低NOx燃燒技術(shù)。通過推遲煤粉 氣流和空氣的混合，使煤粉氣流更容易在局部形成缺氧區(qū)域，有利于形成還原性氣氛，降低 NOx同時(shí)，通過強(qiáng)化著火，抵消了煤粉和空氣延遲混合的負(fù)面影響，使低NOx和高效燃燒實(shí) 現(xiàn)了技術(shù)路線的統(tǒng)一。2、將主燃區(qū)分組且每組主燃區(qū)的二次風(fēng)噴口采用不均等配風(fēng)布置，在中間的二次 風(fēng)采用均等配風(fēng)的形式，底二次風(fēng)和頂二次風(fēng)風(fēng)量、風(fēng)速均大于中間層二次風(fēng)，一般大于1 倍以上。通過該布置方式，使煤粉氣流在每組中間的氧量低于底部和頂部，有利于在每組 中間形成還原性氣氛，實(shí)現(xiàn)了在主燃區(qū)的煤粉氣流著火初期即進(jìn)行NOx的還原的功能。每 組底部二次風(fēng)量大于中間，可以使煤粉氣流更易被底部二次風(fēng)托著，隨煤粉氣流燃燒，減少 煤粉掉入爐膛底部的可能，提高了燃燒效率，同時(shí)，該部分風(fēng)隨旋轉(zhuǎn)氣流逐步混入著火氣流 中，適時(shí)配風(fēng)。頂部二次風(fēng)相當(dāng)于對(duì)該組燃燒器形成燃盡風(fēng)，起到了在主燃區(qū)實(shí)現(xiàn)整體分級(jí) 的技術(shù)。3、為實(shí)現(xiàn)適時(shí)、按需配風(fēng)，強(qiáng)化燃燒，本發(fā)明采用了獨(dú)特的噴口射流結(jié)構(gòu)。使一次 風(fēng)噴口煤粉氣流，一次風(fēng)噴口周界風(fēng)，二次風(fēng)噴口氣流都有一定的角度，實(shí)現(xiàn)二次風(fēng)逐步混 入著火的煤粉氣流中，一方面該方式由于推遲了空氣的混合，有利于煤粉氣流的著火；同時(shí) 噴口結(jié)構(gòu)有利于形成熱煙氣的回流，使煤粉氣流也容易著火。著火的強(qiáng)化加快了氧的消耗， 使還原性區(qū)域擴(kuò)大，更利于NOx的還原。4、為更好的發(fā)揮空氣分級(jí)的效果，在主燃區(qū)上方還設(shè)置了分體式燃盡風(fēng)系統(tǒng)，形 成在理論上主燃區(qū)整體處于缺氧狀態(tài)。燃盡風(fēng)噴口與主燃區(qū)噴口切圓方向相反，均衡爐膛 出口煙溫，燃盡風(fēng)噴口并能垂直擺動(dòng)士30°，有效調(diào)節(jié)燃盡區(qū)高度和爐膛出口煙溫。分體式 燃盡風(fēng)的噴口采用單通道或雙通道結(jié)構(gòu)。雙通道結(jié)構(gòu)中，內(nèi)通道為高速直流風(fēng)，外通道布置 有固定式漩流葉片，形成旋轉(zhuǎn)氣流。直流風(fēng)容易達(dá)到爐膛中心，漩流風(fēng)容易在爐膛壁面形成 氧化性氣氛，有效防止結(jié)渣和高溫腐蝕。5、由于采用了強(qiáng)化燃燒技術(shù)，獨(dú)特的主燃區(qū)噴口布置及結(jié)構(gòu)形式，使本技術(shù)的爐 膛出口過量空氣系數(shù)低于常規(guī)的四角切圓燃燒鍋爐。通常在燃用煙煤時(shí)，可控制爐膛出口 氧量1. 14-1. 2，主燃區(qū)氧量控制在0. 75-0. 9。6、主燃區(qū)、燃盡區(qū)的一次風(fēng)噴口，二次風(fēng)噴口等通過射流角度的不同，在爐內(nèi)可按 不同切圓進(jìn)行組合，在爐膛內(nèi)形成不同直徑的切圓燃燒，實(shí)現(xiàn)在爐膛截面范圍內(nèi)的煤粉和 空氣的均勻分布，提高燃燒效率，降低NOx。


圖1為本發(fā)明的低Nox燃燒技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意2為圖1的A-A向視3為圖1中B部局部視圖(主燃區(qū)單組按2/1/2/1/2/1/2布置)圖4為圖1中B部局部視圖(主燃區(qū)單組按2/1/2/1/2布置)圖5為B向視圖的C-C視6為B向視圖的D-D視圖1.爐膛 2. —次風(fēng)和二次風(fēng)噴口 3.燃盡風(fēng)噴口 4.主燃區(qū)5.還原區(qū) 6.燃盡區(qū) 7.外擴(kuò)式噴口結(jié)構(gòu) 8.頂二次風(fēng)噴口9.中間二次風(fēng)噴口 10.底二次風(fēng)噴口 11.周界風(fēng)
具體實(shí)施例方式參閱圖1，爐膛⑴內(nèi)的燃燒系統(tǒng)分別由一次風(fēng)和二次風(fēng)噴口(2)、 燃盡風(fēng)噴口(3)組成，其中一次風(fēng)噴口和二次風(fēng)噴口為間隔布置，一次風(fēng)和二次風(fēng)噴口分為 上下兩組，每組上下均布置有底二次風(fēng)和頂二次風(fēng)，各噴口布置在爐膛四角，爐膛內(nèi)形成切圓 燃燒方式。由于噴口的布置方式，爐內(nèi)燃燒被分為3個(gè)區(qū)域主燃區(qū)(4)(包括主燃區(qū)I、主燃 區(qū)II、主燃區(qū)III等)、還原區(qū)(5)和燃盡區(qū)(6)。一次風(fēng)噴口和二次風(fēng)噴口均為外擴(kuò)式噴口 結(jié)構(gòu)(7)，能有效防止?fàn)t內(nèi)高溫腐蝕和結(jié)渣。燃盡風(fēng)噴口(3)切圓旋向與主燃區(qū)切圓旋向相 反，有效防止?fàn)t頂煙溫偏差。燃盡風(fēng)噴口(3)可垂直擺動(dòng)，調(diào)節(jié)燃盡距離和出口煙溫。下面例舉幾種實(shí)施的方法實(shí)施例1整個(gè)爐膛的燃燒系統(tǒng)被分為三個(gè)燃燒區(qū)主燃區(qū)(4)(包括主燃區(qū)I、主燃區(qū)II、主 燃區(qū)III等)、Nox還原區(qū)(5)和燃盡區(qū)(6)，通過控制爐膛出口氧量1.14-1. 2，主燃區(qū)氧 量控制在0. 75-0. 9，在爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)燃燒系統(tǒng)分級(jí)配風(fēng)，主燃區(qū)為缺氧燃燒，限制了燃料氮的氧 化，同時(shí)限制了主燃區(qū)的溫度，控制了高溫型Nox的生成，在還原區(qū)，生成的大量還原性介 質(zhì)可將已經(jīng)生成的Nox進(jìn)行還原反應(yīng)，進(jìn)一步降低Nox。在燃盡區(qū)補(bǔ)充燃料燃盡所需氧量。 同時(shí)主燃區(qū)進(jìn)行分組，且每組主燃區(qū)的二次風(fēng)噴口采用不均等配風(fēng)布置，在中間的二次風(fēng) 采用均等配風(fēng)的形式，底二次風(fēng)和頂二次風(fēng)風(fēng)量、風(fēng)速均大于中間層二次風(fēng)。通過該布置方 式，使煤粉氣流在每組中間的氧量低于底部和頂部，有利于在每組中間形成還原性氣氛，實(shí) 現(xiàn)了在主燃區(qū)的煤粉氣流著火初期即進(jìn)行NOx的還原的功能。實(shí)施例2主燃區(qū)噴口分為上下兩組或兩組以上，有效均衡了爐內(nèi)各角氧量，防止火焰偏斜 和刷墻，一次風(fēng)噴口和二次風(fēng)噴口均為外擴(kuò)式結(jié)構(gòu)(7)，參加圖2，在提供燃燒所需空氣的 同時(shí)，在噴口水冷壁區(qū)域形成氧化性氣氛，有效防止結(jié)渣和高溫腐蝕。各周界風(fēng)和二次風(fēng)可 根據(jù)煤質(zhì)結(jié)渣性，可燃性等情況利用調(diào)節(jié)風(fēng)門進(jìn)行調(diào)整風(fēng)量大小，對(duì)易結(jié)渣、易穩(wěn)燃煤質(zhì)可 加大二次風(fēng)量，反之減少二次風(fēng)量。實(shí)施例3在爐內(nèi)主燃區(qū)的上方適當(dāng)距離布置燃盡風(fēng)噴口，燃盡風(fēng)噴口均勻布置在爐內(nèi)四 角，在爐內(nèi)的燃盡風(fēng)假想切圓旋向和主燃區(qū)一次風(fēng)、二次風(fēng)旋向相反，能有效減弱爐膛出口 的煙氣旋流強(qiáng)度，使整個(gè)爐膛截面煙溫更加均勻。燃盡風(fēng)噴口可垂直方向擺動(dòng)士30°，調(diào)節(jié) 爐膛出口煙溫和燃盡區(qū)的高度。當(dāng)出口煙溫偏高或煤質(zhì)變化為更難燃盡時(shí)，噴口可下擺一角度，使火焰中心下偏，同時(shí)增加了燃盡區(qū)高度，當(dāng)爐膛出口煙溫偏低或煤質(zhì)較易燃盡時(shí)， 噴口可上擺一角度，使火焰中心上偏，同時(shí)降低了燃盡區(qū)高度。
權(quán)利要求
1.直流燃燒器的四角切圓低Nox燃燒技術(shù)，其特征在于在爐膛四角布置多層一次風(fēng) 噴口和二次風(fēng)噴口(2)，在爐膛上方布置燃盡風(fēng)噴口(3)；
2.如權(quán)利要求1所述的燃燒技術(shù)，其特征在于在整個(gè)爐內(nèi)形成3個(gè)燃燒階段，即 主燃區(qū)(4)，還原區(qū)(5)，燃盡區(qū)(6)，控制爐膛出口氧量1.14-1. 2，主燃區(qū)氧量控制在 0. 75-0. 9 ；
3.如權(quán)利要求1所述的低Nox燃燒技術(shù)，其特征在于將主燃區(qū)分組且每組主燃區(qū)的 二次風(fēng)噴口采用不均等配風(fēng)布置，在中間的二次風(fēng)采用均等配風(fēng)的形式，底二次風(fēng)和頂二 次風(fēng)風(fēng)量、風(fēng)速均大于中間層二次風(fēng)，一般大于1倍以上；
4.如權(quán)利要求3所述的一次風(fēng)噴口和二次風(fēng)噴口，其特征在于一次風(fēng)噴口采用水平 濃淡分離燃燒方式，一次風(fēng)、二次風(fēng)噴口為外擴(kuò)式噴口結(jié)構(gòu)(7)，外擴(kuò)角度α為20° -60° ；
5.如權(quán)利要求1、2所述的低Nox燃燒技術(shù)，其特征在于爐膛上方布置的燃盡風(fēng)噴口 與下方一次風(fēng)噴口和二次風(fēng)噴口切圓方向相反，并能在垂直方向上擺動(dòng)，擺角為士30°。
全文摘要
本發(fā)明提供一種直流四角切圓燃燒主燃區(qū)空氣分級(jí)的低Nox燃燒技術(shù)，爐膛(1)內(nèi)的燃燒系統(tǒng)分別由一次風(fēng)和二次風(fēng)噴口(2)、燃盡風(fēng)噴口(3)組成，其中一次風(fēng)噴口和二次風(fēng)噴口為間隔布置，一次風(fēng)和二次風(fēng)噴口分為上下兩組或兩組以上，每組進(jìn)行不均等配風(fēng)，每組上下均布置有底二次風(fēng)和頂二次風(fēng)且其風(fēng)量遠(yuǎn)大于中間二次風(fēng)噴口風(fēng)量。各噴口布置在爐膛四角，爐膛內(nèi)形成切圓燃燒方式。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于從主燃區(qū)便開始進(jìn)行煤粉和空氣混合的控制，即從煤粉開始著火就進(jìn)行煤粉和空氣的混合控制，有效控制Nox的生成；同時(shí)采用強(qiáng)化燃燒的措施，實(shí)現(xiàn)煤粉的高效燃燒，有效的降低了排煙損失；同時(shí)在水冷壁區(qū)域形成氧化性氣氛，有效防止?fàn)t內(nèi)高溫腐蝕和結(jié)渣。
文檔編號(hào)F23C7/00GK101995015SQ200910184669
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日
發(fā)明者戴衛(wèi)軍, 李月華 申請(qǐng)人:戴衛(wèi)軍