專利名稱：多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置及其噴口的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃煤發(fā)電行業(yè)，具體的說(shuō)是一種多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置及其 噴口的控制方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)幅員遼闊，煤種地理分布復(fù)雜，成份涵蓋范圍廣，不像歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的煤 種成份那樣單一，而我國(guó)大陸區(qū)域現(xiàn)有的電站煤粉鍋爐大都是通過(guò)引進(jìn)技術(shù)消化吸收成 型的，這類鍋爐的燃燒器僅是針對(duì)某一煤種設(shè)計(jì)的，比如貧煤、次煙煤、煙煤、褐煤等 均需對(duì)燃燒器進(jìn)行針對(duì)設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)的結(jié)果就導(dǎo)致單一模式的燃燒器在煤種發(fā)生變化 時(shí)無(wú)法達(dá)到預(yù)期的燃燒效果，煤種適應(yīng)性很不廣泛，同時(shí)鍋爐受熱面也無(wú)法達(dá)到最佳的 換熱效果。雖然，入爐煤種的組成成份變化可以通過(guò)聯(lián)合調(diào)整燃燒和其它方式運(yùn)行調(diào) 整，但現(xiàn)有的燃燒器均不具備靈活獨(dú)立的調(diào)節(jié)性。因此，基于電站鍋爐穩(wěn)定燃燒和安全 運(yùn)行為前提，合理組織調(diào)整燃燒就要求有更加靈活、獨(dú)立調(diào)節(jié)性更強(qiáng)的煤粉燃燒裝置。目前電站煤粉切圓燃燒類型煤粉燃燒裝置中通常在爐膛壁的四角或多角均布有 角式噴燃器組，每個(gè)角式噴燃器組的一次風(fēng)噴口及二次風(fēng)噴口布置方式均對(duì)應(yīng)相同，即 設(shè)置兩層或多層一次風(fēng)噴口，一次風(fēng)噴口上方和下方均布置有至少一層二次風(fēng)噴口，利 用一次風(fēng)噴口噴出帶有煤粉的一次風(fēng)，利用二次風(fēng)噴口使二次風(fēng)形成CFS I或CFS II，角 式噴燃器組中的一次風(fēng)噴口之間是利用連桿帶動(dòng)其同時(shí)同向垂直擺動(dòng)，而二次風(fēng)噴口在 設(shè)計(jì)初始時(shí)即定好其噴口水平位置偏轉(zhuǎn)角度而無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制擺動(dòng)，這種設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是 (1) 一次風(fēng)噴口只能同向整體擺動(dòng)，燃燒器內(nèi)只能形成一個(gè)氧化區(qū)(即主燃區(qū))和一個(gè)還 原區(qū)(燃盡區(qū))，在還原區(qū)未轉(zhuǎn)化完全的氮元素進(jìn)入氧化區(qū)后勢(shì)必轉(zhuǎn)化為氮氧化物從鍋爐 尾部排出，造成爐膛出口以后氮氧化物排放量過(guò)高，無(wú)法更進(jìn)一步降低，為滿足環(huán)保要 求就需要進(jìn)行煙氣脫氮，而現(xiàn)有的脫氮技術(shù)(比如SCR和SNCR)投資及運(yùn)行費(fèi)用非常昂 貴，并且此類方式運(yùn)行，鍋爐在不同負(fù)荷時(shí)％也有不同程度的增加，導(dǎo)致粉煤燃燒裝置 效率也相應(yīng)降低；(2)由于主燃燒區(qū)的二次風(fēng)噴口在水平方向固定不擺動(dòng)且在垂直方向 不能獨(dú)立擺動(dòng)，只能固定形成CFS I或CFS II，而無(wú)法在兩者之間進(jìn)行自由轉(zhuǎn)換，也無(wú)法 根據(jù)實(shí)際入爐煤種情況通過(guò)控制二次風(fēng)水平和/或垂直擺動(dòng)角度達(dá)到改變與一次風(fēng)射流 的混合時(shí)機(jī)及混合程度的目的?，F(xiàn)有燃燒器設(shè)計(jì)針對(duì)煤粉的變化是通過(guò)一次風(fēng)選取不同 的風(fēng)率、風(fēng)速、燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷、切圓直徑、以及為了組織爐內(nèi)良好的燃燒工況選取 合理的二次風(fēng)速等方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，而當(dāng)入爐煤種發(fā)生較大變化時(shí)，既使調(diào)節(jié)有關(guān)的各參 數(shù)仍無(wú)法適應(yīng)，使得爐膛結(jié)焦、不完全燃燒損失增大(即％高)、低負(fù)荷穩(wěn)燃能力差等一 些問(wèn)題就隨之而至，導(dǎo)致燃燒無(wú)法達(dá)到最佳燃燒狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供控制方法簡(jiǎn)單靈活、多煤種適應(yīng) 性廣、更低NOx排放、更低負(fù)荷穩(wěn)燃、更低負(fù)荷保參數(shù)、更低％損失的多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置的噴口的控制方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于實(shí)現(xiàn)上述控制方法的多煤種低氮直流煤粉燃
燒裝置。本發(fā)明多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置包括布置在爐膛水冷壁四角或多角上的角 式噴燃器組，所述角式噴燃器組包括上下兩個(gè)噴燃器組，每組包括至少一層一次風(fēng)噴 口，一次風(fēng)噴口上方和下方均布置有至少一層二次風(fēng)噴口，所述兩組噴燃器組間設(shè)有 Im 6m的間距。所述一次風(fēng)噴口為可垂直擺動(dòng)的一次風(fēng)噴口。所述二次風(fēng)噴口為可垂直和/或水平擺動(dòng)的二次風(fēng)噴口。所述可垂直擺動(dòng)的一次風(fēng)噴口由執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)桿經(jīng)垂直擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接水 平鉸接在殼體上的噴口構(gòu)成。所述垂直擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)柄、轉(zhuǎn)軸和曲柄構(gòu)成，所述轉(zhuǎn)柄一端套在轉(zhuǎn)軸上、 另一端與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)桿鉸接；轉(zhuǎn)軸安裝在殼體上且與鉸接點(diǎn)對(duì)應(yīng)，曲柄一端套裝在 轉(zhuǎn)軸上，另一端固定在噴口上。所述二次風(fēng)噴口為可垂直和水平擺動(dòng)的二次風(fēng)噴口，由水平鉸接在殼體上的可 垂直擺動(dòng)的第一噴口、和垂直鉸接在第一噴口上的可水平擺動(dòng)的第二噴口構(gòu)成；執(zhí)行機(jī) 構(gòu)的活塞桿經(jīng)垂直擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接所述第一噴口；控制機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)水平擺動(dòng)傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)連接所述第二噴口。所述垂直擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)柄、夾板、轉(zhuǎn)軸和曲柄構(gòu)成，所述轉(zhuǎn)柄一端套在轉(zhuǎn) 軸上、另一端與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)桿鉸接；所述水平擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為位于殼體內(nèi)的拉桿， 所述拉桿的一端經(jīng)曲柄與轉(zhuǎn)軸連接，另一端與第二噴口鉸接。所述上組噴燃器組上方還設(shè)有至少一組分離型燃盡風(fēng)噴口組，每組包括至少一 層二次風(fēng)噴口。所述分離型燃盡風(fēng)噴口組上方還設(shè)有至少一組高速分離型燃盡風(fēng)噴口組，每組 包括一至三層高速二次風(fēng)噴口。高速分離型燃盡風(fēng)噴口組和分離型燃盡風(fēng)噴口組之間 設(shè)有0.8m 3m的間距(煤種揮發(fā)份高的，或爐膛垂直斷面尺寸大的，間距取值相對(duì)大 些)。本發(fā)明的多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置包括布置在爐膛水冷壁四角或多角上的 角式噴燃器組，本發(fā)明中所述上、下兩組噴燃器組中一次風(fēng)噴口和二次風(fēng)噴口在爐壁上 排列方式可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的既往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際情況合理設(shè)計(jì)，通常以一次風(fēng) 噴口布置層數(shù)為準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)，可以列舉的布置方式有上、下組噴燃器組各有一層一次風(fēng) 噴口；或者下組噴燃器組有兩層一次風(fēng)噴口，上組噴燃器組有一層一次風(fēng)噴口；或者 下組噴燃器組有三層一次風(fēng)噴口，上組噴燃器組有兩層一次風(fēng)噴口；或者下組噴燃器組 有四層一次風(fēng)噴口，上噴燃器組有三層一次風(fēng)噴口；或者下組噴燃器組有三層一次風(fēng)噴 口，上噴燃器組有四層一次風(fēng)噴口等等。需要特別提出的是，本發(fā)明改變了過(guò)去噴燃器 組間緊密排列的方式，特別是在燃燒區(qū)域內(nèi)分成上、下兩組噴燃器組，二者之間設(shè)計(jì)了 一個(gè)Im 6m的間距(煤種揮發(fā)份高的，或爐膛垂直斷面尺寸大的，間距取值相對(duì)大 些)，使?fàn)t膛內(nèi)的燃燒區(qū)在該處又形成一個(gè)下部燃盡區(qū)，創(chuàng)造性的改變了爐膛燃燒的區(qū)域 劃分，形成分級(jí)再燃。
有益 效果1.改變了現(xiàn)有一次風(fēng)噴口只能整體同向擺動(dòng)和二次風(fēng)噴口無(wú)法擺動(dòng)的問(wèn)題，使 得每個(gè)一次風(fēng)噴口均可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立垂直擺動(dòng)，每個(gè)二次風(fēng)噴口實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的垂直或水平擺 動(dòng)，通過(guò)全獨(dú)立擺動(dòng)的各噴口組織燃燒使?fàn)t內(nèi)燃燒工況更加理想，完全滿足本發(fā)明中噴 口控制方法的要求。2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、控制靈活，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)可根據(jù)需要采用 氣動(dòng)(如氣缸)或電動(dòng)或手動(dòng)控制?？筛鶕?jù)負(fù)荷需要通過(guò)噴口的垂直擺動(dòng)方向的調(diào)節(jié)可任 意調(diào)節(jié)爐膛火焰中心高度，在受熱面相同的情況下，更低負(fù)荷可保證蒸汽參數(shù)指標(biāo)(溫 度和壓力等)。3.通過(guò)設(shè)計(jì)的上下兩組噴燃器組之間的間距，配合一次風(fēng)噴口獨(dú)立擺動(dòng)的控 制，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐膛內(nèi)燃燒重新分區(qū)和再燃，即分級(jí)再燃的設(shè)計(jì)理念，而且是高再燃比的分 區(qū)，再燃比控制范圍35% 60% (質(zhì)量百分比)，帶來(lái)由原有的兩個(gè)區(qū)變?yōu)樗膫€(gè)區(qū)的巨大 功能變化。4.由于噴口可擺動(dòng)，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)煤種的變化，利用調(diào)整獨(dú)立擺動(dòng)的二 次風(fēng)噴口射流與一次風(fēng)射流在水平和垂直方向的角度實(shí)現(xiàn)二者混合的時(shí)機(jī)，煤種揮發(fā)份 高的，垂直擺動(dòng)角度大些，煤種結(jié)焦性大的，水平擺動(dòng)角度大些，從而確保在煤種變化 的情況下著火時(shí)間和穩(wěn)定燃燒不受影響，并在爐膛水冷壁周?chē)纬杀Ｗo(hù)防止?fàn)t膛結(jié)焦， 且能很好的適應(yīng)煤種的變化，用于可燃基揮發(fā)份大于8% (質(zhì)量百分比)的所有煤種(如 貧煤、次煙煤、煙煤、褐煤)，在上述煤種范圍內(nèi)能穩(wěn)定、良好燃燒，根據(jù)煤種情況實(shí)現(xiàn) 30 50%低負(fù)荷不投油穩(wěn)燃(煤種揮發(fā)份高的，低負(fù)荷趨向下限)。本發(fā)明多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置中噴口的控制方法，包括使二次風(fēng)噴口噴 出的二次風(fēng)形成CFS I或CFS II，控制上組噴燃器組的一次風(fēng)噴口向上垂直擺動(dòng)在爐膛上 部形成上部主燃區(qū)；控制下組噴燃器組的一次風(fēng)噴口向下垂直擺動(dòng)在爐膛下部形成下部 主燃區(qū)，上部主燃區(qū)上方自然形成上部燃盡區(qū)，上部主燃區(qū)和下部主燃區(qū)間自然形成下 部燃盡區(qū)。根據(jù)入爐煤種和爐膛水平斷面尺寸控制二次風(fēng)噴口水平擺動(dòng)角度，二次風(fēng)噴口 水平擺動(dòng)角度為5 30或-5 -30度；根據(jù)爐膛垂直斷面尺寸以及一次風(fēng)噴口間的垂直 距離，控制上組噴燃器組的至少一層一次風(fēng)噴口向上垂直擺動(dòng)角度為10 30度，下組噴 燃器組的至少一層一次風(fēng)噴口向下垂直擺動(dòng)角度為10 30度。所述上組噴燃器組設(shè)至少兩層一次風(fēng)噴口，控制其最下層一次風(fēng)噴口向上垂直 擺動(dòng)角度為10 30度，其余一次風(fēng)噴口向上擺動(dòng)0 20度；所述下組噴燃器組設(shè)至少 兩層一次風(fēng)噴口，控制其次下層一次風(fēng)噴口向下垂直擺動(dòng)10 30度，最下層一次風(fēng)噴口 向下擺動(dòng)0 20度。在上部燃盡區(qū)利用分離型燃盡風(fēng)噴口組通入二次風(fēng)，二次風(fēng)量占總二次風(fēng)總量 的20 40% (體積百分比)。在上部燃盡區(qū)還利用高速分離型燃盡風(fēng)噴口組通入二次風(fēng)，控制高速分離型燃 盡風(fēng)噴口組噴出二次風(fēng)溫度范圍30 300°C，占二次風(fēng)總量5 30% (體積百分比)，風(fēng) 速 60 180m/s。當(dāng)上、下組噴燃器組的一次風(fēng)噴口層數(shù)在兩層以上時(shí)，則至少應(yīng)控制下組噴燃器組的上層和次上層一次風(fēng)噴口向下垂直擺動(dòng)角度α為10 30度，上組噴燃器組的下 層和次下層一次風(fēng)噴口向上垂直擺動(dòng)角度α為10 30度，其它一次風(fēng)噴口不擺動(dòng)保持 水平或在垂直擺動(dòng)范圍內(nèi)進(jìn)行微調(diào)。通過(guò)控制一次風(fēng)噴口的垂直擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)燃燒分區(qū)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)爐膛斷 面以及一次風(fēng)噴口間的垂直距離合理掌握具體的擺動(dòng)角度，控制上組噴燃器組的至少一 層一次風(fēng)噴口向上垂直擺動(dòng)角度為10 30度(煤種揮發(fā)份高的，爐膛垂直斷面尺寸大 的，角度取大些)，下組噴燃器組的至少一層一次風(fēng)噴口向下垂直擺動(dòng)角度為10 30度 (煤種揮發(fā)份高的，或爐膛斷面大的，角度取大些)。通過(guò)控制二次風(fēng)噴口的水平擺動(dòng)角 度，使二次風(fēng)在CFS I和CFS II兩種運(yùn)行方式中自由選擇，本領(lǐng)域技 術(shù)人員可根據(jù)入爐煤 種合理掌握具體的擺動(dòng)角度，優(yōu)選水平擺動(dòng)角度為5 30或-5 -30度(煤種揮發(fā)份高 的，或爐膛水平斷面尺寸大的，角度取大些)。利用分離型燃盡風(fēng)噴口組(又稱SOFA噴口組)噴出的二次風(fēng)擴(kuò)大上部燃盡區(qū)空 間、延長(zhǎng)煤粉在爐內(nèi)停留時(shí)間，進(jìn)一步降低降低NOx的排放。進(jìn)一步的，在分離型燃盡 風(fēng)噴口組上部設(shè)置高速分離型燃盡風(fēng)噴口組(又稱高速SOFA噴口組)目的除了延長(zhǎng)煤粉 在爐內(nèi)停留時(shí)間、增加燃盡、降低飛灰含碳、加強(qiáng)煙氣混合，進(jìn)一步降低CO的含量(因 為煙氣中CO的含量對(duì)脫氮有著顯著的影響)外，還能降低排煙溫度，解決了僅為降低 NOx而采用SOFA技術(shù)帶來(lái)的爐內(nèi)燃燒區(qū)上移爐膛出口煙溫偏高的負(fù)面影響。高速分離型燃盡風(fēng)噴口組和分離型燃盡風(fēng)噴口組的二次風(fēng)噴口結(jié)構(gòu)與上下噴燃 器組中的二次風(fēng)噴口結(jié)構(gòu)相同，但高速分離型燃盡風(fēng)噴口組的二次風(fēng)噴口的入口處配置 有增壓風(fēng)機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)入口風(fēng)源可以為分別從送風(fēng)機(jī)入口和/或空預(yù)器出口混合后的調(diào) 溫風(fēng)，其溫度范圍在30 300°C (低于正常的二次風(fēng)風(fēng)溫)，風(fēng)速范圍60 180m/s (高 于正常的二次風(fēng)風(fēng)速)。所有二次風(fēng)總量以體積百分比100%計(jì)，其中分離型燃盡風(fēng)噴口 組通入的二次風(fēng)量占20 40% (體積百分比)，高速分離型燃盡風(fēng)噴口組通入的二次風(fēng) 量5 30% (體積百分比)，余量為上、下組噴燃器內(nèi)二次風(fēng)噴口通入的二次風(fēng)量。通過(guò)分別控制上下組噴燃器組中一次風(fēng)噴口的垂直擺動(dòng)方向，使得爐膛內(nèi)原有 的兩區(qū)變?yōu)樗膮^(qū)，即上部主燃區(qū)(上部還原區(qū))、下部主燃區(qū)(下部還原區(qū))、位于上部 主燃區(qū)上方的上部燃盡區(qū)(上部氧化區(qū))，和位于上部主燃區(qū)和下部主燃區(qū)之間的下部 燃盡區(qū)(下部氧化區(qū))，由于具備兩個(gè)主燃區(qū)和兩個(gè)燃盡區(qū)，而且主燃區(qū)和燃盡區(qū)間隔布 置，能夠大幅降低了 NOx產(chǎn)生和排放。若采用現(xiàn)有煤粉燃燒裝置的噴口控制方法，爐膛中只能形成一個(gè)主燃區(qū)和燃盡 區(qū)，假設(shè)IOOkg煤粉中氮元素進(jìn)入主燃區(qū)和燃盡區(qū)后會(huì)有30% (質(zhì)量百分比)最終轉(zhuǎn)變?yōu)?氮氧化物；若采用本發(fā)明煤粉燃燒裝置噴口的控制方法，使?fàn)t膛燃燒分為上下兩部分、 四個(gè)區(qū)域，那么IOOkg煤粉中，以再燃比50%為例，下部主燃區(qū)一次風(fēng)噴口噴出的50kg 煤粉經(jīng)過(guò)下部主燃區(qū)和下部燃盡區(qū)后有30% (質(zhì)量百分比)的氮元素轉(zhuǎn)化為氮氧化物，這 部分氮氧化物在上升過(guò)程中，又會(huì)和上部主燃燒區(qū)(即還原性氣氛的再燃區(qū))揮發(fā)份中的 HCN、NHi, CO、CHi、H2反應(yīng)又還原為N2,即揮發(fā)份的均相還原或氣相反應(yīng)，與此同 時(shí)這部分氮氧化物在上升過(guò)程中遇到上部主燃燒區(qū)(即還原性氣氛的再燃區(qū))中的焦炭， 吸附在焦炭的內(nèi)外表面并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成N2,即焦炭對(duì)氮氧化物的異相還原；而上部 主燃區(qū)中一次風(fēng)噴口噴出的另外50kg煤粉中的氮元素經(jīng)過(guò)上部主燃區(qū)和上部燃盡區(qū)后只有30% (質(zhì)量百分比) 轉(zhuǎn)化為氮氧化物被最終排入大氣。如此一來(lái)，合計(jì)IOOkg煤粉中 實(shí)際只有約15%的氮元素轉(zhuǎn)化為氮氧化物，本發(fā)明控制方法中氮氧化物的排放量只有常 規(guī)控制方法的一半，去掉各種因素的影響，本發(fā)明控制方法通過(guò)分級(jí)燃燒和高再燃比兩 種方式優(yōu)化整合，可使得氮氧化物脫除率達(dá)到70% 80% (濃度百分比)，可以使尾部 NOx排放量達(dá)到150mg/Nm3 250mg/Nm3以下，完全滿足高標(biāo)準(zhǔn)環(huán)保要求，無(wú)需另外增 加脫氮工藝，大幅降低了運(yùn)行成本。同理，q4損失比常規(guī)控制方法更低，有助于提高鍋 爐效率。


圖1為本發(fā)明中一個(gè)角式噴燃器組的結(jié)構(gòu)示意圖(K向圖)。圖2為一次風(fēng)噴口的俯視剖視圖。圖3為二次風(fēng)噴口的俯視剖視圖。圖4為多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置內(nèi)火焰立面圖。圖5為多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置斷面圖即爐內(nèi)一次風(fēng)噴口斷面布置圖。圖6為多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置斷面圖即爐內(nèi)二次風(fēng)噴口斷面布置圖。其中，A、B、C、D、E為一次風(fēng)噴口、Al、AB、BC、Cl、C2、C3、EU E2、FU F2、Gl為二次風(fēng)噴口、1_爐膛水冷壁、2-角式噴燃器組、111-氣缸、112-活 塞桿、113-轉(zhuǎn)柄、114-轉(zhuǎn)軸、115-曲柄、116-噴口、117-旋轉(zhuǎn)支撐軸、118-殼體、 211-氣缸、212-活塞桿、213-轉(zhuǎn)柄、214-轉(zhuǎn)軸、216-第一噴口、217-旋轉(zhuǎn)支撐軸、 218-殼體、219-手動(dòng)旋鈕、220-拉桿、221-第二噴口、222-旋轉(zhuǎn)軸、223-旋轉(zhuǎn)支撐 軸、N-—次風(fēng)假想切圓、M-二次風(fēng)假想切圓、Xl-下部主燃區(qū)、X2-下部燃盡區(qū)、 Yl-上部主燃區(qū)、Y2-上部燃盡區(qū)。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1、圖4及圖5，本實(shí)施例中多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置爐膛水冷壁1 上的四角均裝有角式噴燃器組2 (屬于四角切圓類型的煤粉燃燒裝置)，所述角式燃器組 2由安裝在爐膛水冷壁1上的五層一次風(fēng)噴口及與其配合的二次風(fēng)噴口構(gòu)成，由下至上布 置順序依次為安裝點(diǎn)火設(shè)備用的二次風(fēng)噴口 Al、一次風(fēng)噴口 A、二次風(fēng)噴口 AB、一次風(fēng) 噴口 B、二次風(fēng)噴口 BC、一次風(fēng)噴口 C、二次風(fēng)噴口 Cl、二次風(fēng)噴口 C2、二次風(fēng)噴口 C3、一次風(fēng)噴口 D、二次風(fēng)噴口 DE、一次風(fēng)噴口 E、二次風(fēng)噴口 E1、二次風(fēng)噴口 E2， 其中，包括二次風(fēng)噴口 Cl及其以下為下組噴燃器組、包括二次風(fēng)噴口 C2及其以上為上 組噴燃器組，在上組噴燃器組上方間隔設(shè)有一組分離型燃盡風(fēng)噴口組，包括兩層二次風(fēng) 噴口，依次為二次風(fēng)噴口 Fl、F2,所述分離型燃盡風(fēng)噴口組上方還間隔設(shè)有一組高速分 離型燃盡風(fēng)噴口組，包括一層二次風(fēng)噴口 G1，所述上、下組噴燃器組間間隔間距L5 L6為Im 6m，上組噴燃器組和分離型燃盡風(fēng)噴口組隔間距L3 L4為0.8m 6m，分 離型燃盡風(fēng)噴口組和高速分離型燃盡風(fēng)噴口組間間隔間距Ll L2為0.8m 3m。本實(shí) 施例中，考慮到運(yùn)行成本和噴口擺動(dòng)的控制需要，所有一次風(fēng)噴口設(shè)計(jì)為可垂直擺動(dòng)， 二次風(fēng)噴口 Al用于安置點(diǎn)火裝置和托粉，因此采用不擺動(dòng)設(shè)計(jì)。二次風(fēng)噴口 C2用作下 組燃燒器噴出燃料的燃盡風(fēng)，因此設(shè)計(jì)為可垂直擺動(dòng)即可，二次風(fēng)噴口 E2的作用類同于C2，因此也設(shè)計(jì)為可垂直擺動(dòng)即可，其余二次風(fēng)噴口均設(shè)計(jì)為可分別水平和垂直擺動(dòng)的 結(jié)構(gòu)。參 照?qǐng)D2，所述可垂直擺動(dòng)的一次風(fēng)噴口包括噴口 116及殼體118，噴口 116經(jīng) 旋轉(zhuǎn)支撐軸117水平鉸接在殼體118上，氣缸111的活塞桿112經(jīng)垂直擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與噴 口 116連接，所述垂直擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)柄113、轉(zhuǎn)軸114和曲柄115構(gòu)成，所述轉(zhuǎn)柄113 一端套在轉(zhuǎn)軸114上、另一端與氣缸111的活塞桿112鉸接；轉(zhuǎn)軸114安裝在殼體118上 且與旋轉(zhuǎn)支撐軸117的鉸接點(diǎn)對(duì)應(yīng)，曲柄115 —端套裝在轉(zhuǎn)軸114上，另一端固定在噴口 116 上。參照?qǐng)D3，所述可水平和垂直擺動(dòng)的二次風(fēng)噴口包括經(jīng)旋轉(zhuǎn)支撐軸217水平鉸接 在殼體218上的可垂直擺動(dòng)的第一噴口 216、和經(jīng)旋轉(zhuǎn)支撐軸223垂直鉸接在第一噴口 216上的可水平擺動(dòng)的第二噴口 221構(gòu)成；氣缸211的活塞桿212經(jīng)垂直擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連 接所述第一噴口 216 ；手動(dòng)旋鈕219的旋轉(zhuǎn)軸222經(jīng)水平擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接所述第二噴口 221。所述垂直擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)柄213、轉(zhuǎn)軸214和曲柄215構(gòu)成，所述轉(zhuǎn)柄213—端 套在轉(zhuǎn)軸214上、另一端與氣缸211的活塞桿212鉸接；所述水平擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為位于殼 體218內(nèi)的拉桿220，所述拉桿220的一端經(jīng)曲柄與旋轉(zhuǎn)軸222連接，另一端與第二噴口 221鉸接。另外，可垂直擺動(dòng)的二次風(fēng)噴口的結(jié)構(gòu)同一次風(fēng)噴口。參照?qǐng)D4及圖5，本實(shí)施例的噴口控制方法具體為根據(jù)入爐煤種，控制四組角式噴燃器組的一次風(fēng)噴口 B層垂直向下擺動(dòng)的角度 α為10 30度，(煤種揮發(fā)份高的，α取大些)一次風(fēng)噴口 A層不動(dòng)或向下微調(diào)(0 20度)，同時(shí)控制所有二次風(fēng)噴口同向水平擺動(dòng)使二次風(fēng)按CFSI(或CFS II)方式水平擺 動(dòng)，擺動(dòng)角度β根據(jù)煤種要求控制在5 30度(或-5 -30度)，一次風(fēng)噴口 A層和 B層在爐膛內(nèi)對(duì)應(yīng)區(qū)域形成一個(gè)下部主燃區(qū)XI，二次風(fēng)噴口 Cl層、C2層、C3層在爐膛 內(nèi)對(duì)應(yīng)區(qū)域形成下部燃盡區(qū)Χ2 ；同時(shí)將四組角式噴燃器組的一次風(fēng)噴口D層向上垂直擺 動(dòng)的角度α為10 30度(煤種揮發(fā)份高的，α取大些)，一次風(fēng)噴口 E層不動(dòng)或向上 微調(diào)(0 20度)使一次風(fēng)噴口 D層和E層在爐內(nèi)對(duì)應(yīng)區(qū)域形成一個(gè)上部主燃區(qū)Υ1，二 次風(fēng)噴口 Ε2層、Fl層、F2層和Gl層在爐內(nèi)對(duì)應(yīng)區(qū)域形成上部燃盡區(qū)Y。其中高速分 離型燃盡風(fēng)噴口組的二次風(fēng)溫度范圍在30 300°C (優(yōu)選50 100°C )，風(fēng)速范圍60 180m/s(優(yōu)選100 150m/s)。所有二次風(fēng)總量以體積百分比100%計(jì)，其中分離型燃盡 風(fēng)噴口組通入的二次風(fēng)量占20 40% (體積百分比)，高速分離型燃盡風(fēng)噴口組通入的 二次風(fēng)量10 30% (體積百分比)，其余為上、下組噴燃器內(nèi)二次風(fēng)噴口流通的二次風(fēng) 量。根據(jù)煤種的變化情況(主要是揮發(fā)份和結(jié)焦性指標(biāo))通過(guò)獨(dú)立擺動(dòng)的二次風(fēng)噴 口調(diào)整與一次風(fēng)在水平和垂直方向混合的時(shí)機(jī)，從而確保在煤種變化的情況下著火時(shí)間 和穩(wěn)定燃燒不受影響。對(duì)于結(jié)焦性不同的煤種，可以調(diào)整二次風(fēng)水平擺動(dòng)角度，使二次 風(fēng)與一次風(fēng)形成一定夾角β (結(jié)焦性大的煤種，或爐膛水平斷面尺寸大的，β角相對(duì)大 些)，在爐膛水冷壁周?chē)纬杀Ｗo(hù)防止?fàn)t膛結(jié)焦。本發(fā)明的控制方法不限于上述具體例舉出的控制方法，只要以通過(guò)控制噴口擺 動(dòng)的形式使?fàn)t膛內(nèi)形成四個(gè)區(qū)域(下部主燃區(qū)、下部燃盡區(qū)、上部主燃區(qū)和上部燃盡區(qū)) 的均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可在充分理解本發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際噴口的層數(shù)和具體工況要求合理控制。名詞解釋NOx-是氮氧化合物的總稱，通常包括NO和NO2等。q4-是機(jī)械不完全燃燒熱損失，指燃料的可燃碳粒未完全燃燒就隨同灰渣排出爐 夕卜，這部分熱損失稱為機(jī)械不完全燃燒熱損失。它包括未燃盡的灰渣、爐排漏下的煤、 煙氣中攜帶未完全燃燒的碳粒等。CFS I-是二次風(fēng)同心燃燒系統(tǒng)，在四角切圓煤粉燃燒裝置中，部分輔助二次風(fēng) 在爐內(nèi)水平偏移形成一個(gè)較大的假想切圓，并與一次風(fēng)形成的較小的假想切圓同心，而
且二者旋向一致。CFS II-是二次風(fēng)同心反切燃燒系統(tǒng)，在四角切圓煤粉燃燒裝置中，部分輔助 二次風(fēng)在爐內(nèi)水平偏移形成一個(gè)較大的假想切圓，并與一次風(fēng)形成的較小的假想切圓同 心，而且二者旋向相反。SOFA-分離型燃盡 風(fēng)，相對(duì)于緊湊型(或稱連體型)燃盡風(fēng)而言，屬于二次風(fēng)的 范疇。OFA(燃盡風(fēng))噴口在煤粉燃燒器組上部并保持一定合理距離的稱為SOFA。
權(quán)利要求
1.一種多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置，包括布置在爐膛水冷壁四角或多角上的角式 噴燃器組，所述角式噴燃器組包括上下兩個(gè)噴燃器組，每組包括至少一層一次風(fēng)噴口， 一次風(fēng)噴口上方和下方均布置有至少一層二次風(fēng)噴口，其特征在于，所述兩個(gè)噴燃器組 間設(shè)有Im 6m間距，所述一次風(fēng)噴口為可垂直擺動(dòng)的一次風(fēng)噴口。
2.如權(quán)利要求1所述的多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置，其特征在于，所述二次風(fēng)噴口 為可垂直和/或水平擺動(dòng)的二次風(fēng)噴口。
3.如權(quán)利要求1所述的多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置，其特征在于，所述可垂直擺動(dòng) 的一次風(fēng)噴口由執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)桿經(jīng)垂直擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接水平鉸接在殼體上的噴口構(gòu) 成。
4.如權(quán)利要求3所述的多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置，其特征在于，所述垂直擺動(dòng)傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)柄、轉(zhuǎn)軸和曲柄構(gòu)成，所述轉(zhuǎn)柄一端套在轉(zhuǎn)軸上、另一端與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng) 桿鉸接；轉(zhuǎn)軸安裝在殼體上且與鉸接點(diǎn)對(duì)應(yīng)，曲柄一端套裝在轉(zhuǎn)軸上，另一端固定在噴 口上。
5.如權(quán)利要求2所述的多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置，其特征在于，所述二次風(fēng)噴 口 為可垂直和水平擺動(dòng)的二次風(fēng)噴口，由水平鉸接在殼體上的可垂直擺動(dòng)的第一噴口、和 垂直鉸接在第一噴口上的可水平擺動(dòng)的第二噴口構(gòu)成；執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)桿經(jīng)垂直擺動(dòng)傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)連接所述第一噴口；控制機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)水平擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接所述第二噴口。
6.如權(quán)利要求5所述的多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置，其特征在于，所述垂直擺動(dòng)傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)柄、轉(zhuǎn)軸和曲柄構(gòu)成，所述轉(zhuǎn)柄一端套在轉(zhuǎn)軸上、另一端與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng) 桿鉸接；所述水平擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為位于殼體內(nèi)的拉桿，所述拉桿的一端經(jīng)曲柄與轉(zhuǎn)軸連 接，另一端與第二噴口鉸接。
7.如權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置，其特征在于，所述 上組噴燃器組上方還設(shè)有至少一組分離燃盡風(fēng)噴口組，每組包括至少一層二次風(fēng)噴口。
8.如權(quán)利要求7所述的多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置，其特征在于，所述分離型燃盡 風(fēng)噴口組上方還設(shè)有至少一組高速分離型燃盡風(fēng)噴口組，高速分離型燃盡風(fēng)噴口組和分 離型燃盡風(fēng)噴口組之間設(shè)0.8m 3m間距。
9.一種權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置中噴口的控制方法，包 括使二次風(fēng)噴口噴出的二次風(fēng)形成CFS I或CFSII，其特征在于，控制上組噴燃器組的一 次風(fēng)噴口向上垂直擺動(dòng)在爐膛上部形成上部主燃區(qū)；控制下組噴燃器組的一次風(fēng)噴口向 下垂直擺動(dòng)在爐膛下部形成下部主燃區(qū)，上部主燃區(qū)上方自然形成上部燃盡區(qū)，上部主 燃區(qū)和下部主燃區(qū)間自然形成下部燃盡區(qū)。
10.如權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，二次風(fēng)噴口水平擺動(dòng)角度為5 30 或-5 -30度；控制上組噴燃器組的至少一層一次風(fēng)噴口向上垂直擺動(dòng)角度為10 30 度，下組噴燃器組的至少一層一次風(fēng)噴口向下垂直擺動(dòng)角度10 30度。
11.如權(quán)利要求9或10所述的控制方法，其特征在于，其特征在于，所述上組噴燃器 組設(shè)至少兩層一次風(fēng)噴口，控制其最下層一次風(fēng)噴口向上垂直擺動(dòng)角度為10 30度，其 余一次風(fēng)噴口向上擺動(dòng)0 20度；所述下組噴燃器組設(shè)至少兩層一次風(fēng)噴口，控制其次 下層一次風(fēng)噴口向下垂直擺動(dòng)10 30度，最下層一次風(fēng)噴口向下擺動(dòng)0 20度。
12.如權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，在上部燃盡區(qū)利用分離型燃盡風(fēng)噴口組通入二次風(fēng)，二次風(fēng)量占總二次風(fēng)總量體積百分比的20 40%。
13.如權(quán)利要求12所述的控制方法，其特征在于，在上部燃盡區(qū)還利用高速分離 型燃盡風(fēng)噴口組通入二次風(fēng)，控制高速分離型燃盡風(fēng)噴口組噴出二次風(fēng)溫度范圍30 300°C,占總二次 風(fēng)總量體積百分比5 30%，風(fēng)速范圍60 180m/s。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多煤種低氮直流煤粉燃燒裝置及其噴口的控制方法。解決了現(xiàn)有煤粉燃燒裝置噴口不獨(dú)立擺動(dòng)、煤種適應(yīng)性差、爐膛結(jié)焦、氮氧化物排放量過(guò)高的問(wèn)題。技術(shù)方案包括布置在爐膛水冷壁四角或多角上的角式噴燃器組，所述角式噴燃器組包括上下兩個(gè)噴燃器組，每組包括至少一層一次風(fēng)噴口，一次風(fēng)噴口上方和下方均布置有至少一層二次風(fēng)噴口，所述兩個(gè)噴燃器組間設(shè)有1m～6m間距，所述一次風(fēng)噴口為可垂直擺動(dòng)的一次風(fēng)噴口。本發(fā)明方法通過(guò)控制一次風(fēng)噴口的獨(dú)立擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主燃區(qū)和兩個(gè)燃盡區(qū)，延長(zhǎng)了煤粉在爐內(nèi)停留時(shí)間，擴(kuò)大了對(duì)煤種的適應(yīng)性，避免爐膛結(jié)焦，達(dá)到更低NOX排放、更低負(fù)荷穩(wěn)燃、更低負(fù)荷保參數(shù)、更低q4損失的目的。
文檔編號(hào)F23C5/08GK102012019SQ20101059510
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者馮旭明, 唐鵬程, 鄧學(xué)志 申請(qǐng)人:武漢華是能源環(huán)境工程有限公司