專利名稱：具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍋爐燃燒技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐。
背景技術(shù)：
當(dāng)前燃煤鍋爐低NOx燃燒技術(shù)領(lǐng)域中，廣泛采用了空氣分級(jí)燃燒技術(shù)。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索可知，《低氮氧化物燃燒技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r》(畢玉森，熱力發(fā)電，2000年02期)詳細(xì)介紹了 ABB—CE公司開(kāi)發(fā)的四角切圓爐體整體空氣分級(jí)直流燃燒器，同軸燃燒系統(tǒng)CFS I，CFS II，在此基礎(chǔ)上增設(shè)了分離型燃盡風(fēng)S0FA，緊湊型燃盡風(fēng)CCOFA的低NOx燃燒系統(tǒng)。在主燃燒器區(qū)域?qū)嵤┣费踹€原燃燒，過(guò)?？諝庀禂?shù)小于1，將剩余二次風(fēng)量由燃盡 風(fēng)送入，從而實(shí)現(xiàn)空氣分級(jí)燃燒達(dá)到減少NOx生成量的目的。此技術(shù)用于燃用煙煤和貧煤鍋爐NOx排放已可達(dá)250-650mg/Nm3。但該技術(shù)也存在著不足之處。CFS I ,CFS II技術(shù)，使射入爐中心的一次風(fēng)粉射流與二次風(fēng)射流形成方向相反或相同的同軸正反向雙切圓燃燒方式，但由于緊鄰的一次風(fēng)和偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)射流相互卷吸仍有部分二次風(fēng)進(jìn)入了煤揮發(fā)份析出燃燒區(qū)、生成了 N0X。主燃區(qū)呈還原氣氛使結(jié)渣與高溫腐蝕傾向加劇。提高分離型燃盡風(fēng)SOFA高度或加大SOFA風(fēng)量都會(huì)使NO排放減少，但同時(shí)會(huì)使燃燒效率降低，爐膛出口煙溫升高，煙溫偏差加大。采用多級(jí)角置或墻式切向入射的燃盡風(fēng)，在提高了燃燒效率同時(shí)，由于空氣進(jìn)入了“中心區(qū)”會(huì)使?fàn)t膛“中心區(qū)”的聚集的HCNXCKNHi等NO還原物質(zhì)轉(zhuǎn)化為NO，從而使還原區(qū)內(nèi)NO還原率下降。還由于這種集中切向入射方式的燃盡風(fēng)，不可避免地存在上升高溫?zé)煔庑D(zhuǎn)，使燃盡區(qū)空氣分布和空氣速度不均勻，導(dǎo)致這個(gè)區(qū)域爐膛斷面上，易使煤灰顆粒沉降在受熱面上，易形成集中高溫燃燒區(qū)，造成這個(gè)區(qū)域內(nèi)結(jié)渣或結(jié)渣上移到屏式過(guò)熱器區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐，能夠減少爐膛NOx排放量，并減少結(jié)渣和高溫腐蝕，提高燃燒效率。一種具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐，包括爐膛I和水冷壁2，所述爐膛
I的頂部設(shè)置屏式過(guò)熱器3，所述爐膛I從下到上為主燃區(qū)111、還原區(qū)112和燃盡區(qū)113 ；其中，主燃燒器4設(shè)置在主燃區(qū)111中；在所述主燃燒器4上方的所述水冷壁2上設(shè)置網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8 ;所述主燃燒器4的頂部到所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8底部之間的區(qū)間為還原區(qū)112 ;所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8到所述屏式過(guò)熱器3底部之間的區(qū)域?yàn)槿急M區(qū)113 ;在所述主燃區(qū)111的爐膛四角各設(shè)置一組主燃燒器4 ;每組主燃燒器4包括沿所述爐膛I高度方向、在所述水冷壁2上間隔設(shè)置的一次風(fēng)噴口 6和二次風(fēng)噴口 7，在最高層二次風(fēng)噴口 7上方的所述水冷壁2上設(shè)置緊湊型燃盡風(fēng)噴口 5;其中，處于相同高度的一次風(fēng)噴口 6，二次風(fēng)噴口 7和緊湊型燃盡風(fēng)噴口 5的中心線的延長(zhǎng)線分別形成在所述主燃區(qū)111爐膛I中心的各自層面的假想切圓；在位于所述主燃區(qū)111的水冷壁2上設(shè)置主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11和主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 10 ;在位于所述還原區(qū)112的水冷壁2上設(shè)置還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 9。根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，設(shè)置至少3層一次風(fēng)噴口 6和二次風(fēng)噴口 7，其中，高度最低的為第一層；位于第一層的一次風(fēng)噴DY1和位于第三層的一次風(fēng)噴口 Y3之間的水冷壁2上，設(shè)置一層或多層主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11。根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，設(shè)置一層或多層主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11，其中，每層主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11包括4只所述主燃區(qū)附壁二次風(fēng)噴口 11，并在所述水冷壁2的每面墻的同一標(biāo)高位置處分別設(shè)置一只所述主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11 ;所述主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11噴出的空氣速度都大于40米/秒。每層的4只所述主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11通過(guò)的空氣量是鍋爐二次風(fēng)空氣總量的1_3%。根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11的空氣出口噴嘴對(duì)稱地設(shè)置在以水冷壁2的法線為中心線的左右兩側(cè)；所述空氣出口噴嘴的中心線與水冷壁2的法線的夾角分別為a左，a右，其中a左=a右；所述空氣出口噴嘴的中心線的調(diào)節(jié)范圍為15° ( a左彡80°。根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，在所述第三層的一次風(fēng)噴口 Y3與所述緊湊型燃盡風(fēng)噴口 5之間的區(qū)間內(nèi)，并在所述二次風(fēng)噴口 7和所述緊湊型燃盡風(fēng)噴口 5兩側(cè)的水冷壁2上，設(shè)置至少3層主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 10;其中，每層主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 10在所述水冷壁2的同一標(biāo)高處，相對(duì)所述二次風(fēng)噴口 7和所述緊湊型燃盡風(fēng)噴口 5對(duì)稱地設(shè)置二只噴口 ；所述主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 10噴出空氣速度大于35米/秒。根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 10的中心線與所述水冷壁2形成夾角P，所述夾角e的調(diào)節(jié)范圍為0°彡P(guān)彡20°。根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，在位于所述還原區(qū)112的水冷壁2上至少設(shè)置I層所述還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 9 ;其中，位于相同層的所述還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 9設(shè)置的高度相同，并且，在水冷壁2的每個(gè)角，對(duì)稱設(shè)置2個(gè)所述還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 9 ;所述還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口9噴出空氣速度為25-50米/秒。每層的所述還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 9通過(guò)的空氣量為二次風(fēng)空氣總量的I. 5-3% ；根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 9的中心線與所在的水冷壁2墻面夾角為P 所述P ’的調(diào)節(jié)范圍為0°彡@ ’彡15°。根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，在位于所述燃盡區(qū)113的水冷壁2上設(shè)置至少2層所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8 ;每層所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8在水冷壁2的每一面墻壁上的同一高度處至少設(shè)置3只所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口8 ;所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8的噴口中心線垂直于所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8所在的水冷壁2的墻 面。
根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，位于水冷壁2第一墻面、屬于同一層的相鄰的所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8的噴口中心線之間距離，與距離水冷壁2第二墻面最近的所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8的噴口中心線到所述水冷壁2第二墻面的距離都相等；其中，水冷壁2第一墻面與水冷壁2第二墻面相垂直。根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，距離所述距屏式過(guò)熱器3的底部最近的所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8的中心線到位于最高層的所述一次風(fēng)噴口 Y6的中心線的距離比，和所述距屏式過(guò)熱器3的底部到位于最高層的所述一次風(fēng)噴口 Y6的中心線的距離hP的比例為2. 5 3-1. 5 3 ;各層所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8的間隔大于或等于0.5米。根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口8的中心線與所述水冷壁2的墻面法線夾角為Y ;所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴
口 8能夠向下方調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為0° < Y <20°。根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，每層所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8通過(guò)的空氣總量是鍋爐燃燒所需空氣總量的5-25% ;所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8噴口噴出的空氣速度為20-50米/秒。根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8)、主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口(11)、主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口
(10)和還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口(9)同時(shí)運(yùn)行。本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐，減少了爐膛從下到上沿程進(jìn)入還原NO物質(zhì)HCN、NHi, CO等較高濃度聚集的爐膛“中心區(qū)”的二次風(fēng)量和進(jìn)入爐膛四角揮發(fā)份析出燃燒區(qū)的二次風(fēng)量，而使二次風(fēng)適量適時(shí)進(jìn)入焦炭聚集的“近壁區(qū)”，能夠減少爐膛NOx排放量，提高燃燒效率，同時(shí)形成具有低溫高氧低固相濃度特性的水冷壁表面，提高了水冷壁抗結(jié)渣和高溫腐蝕的能力。本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐具有以下的特點(diǎn)I、鍋爐效率不降，爐內(nèi)無(wú)結(jié)渣與高溫腐蝕的前提下，可使切向燃燒鍋爐NOx排放濃度，燃用煙煤時(shí)可達(dá)到80mg/Nm3-180mg/Nm3，燃用貧煤時(shí)可達(dá)到280_380mg/Nm3 ；2、n型鍋爐爐膛出口煙溫偏差小于30°C，爐膛出口煙溫不高于設(shè)計(jì)值。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖IA為根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖IB為圖IA中標(biāo)出的A局部放大示意圖；圖IC為根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口的布置示意圖，為圖IA的I-I剖視圖；圖ID為根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口局部示意圖，為圖IC的B-B剖視圖；圖IE為根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例的還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口的布置示意圖，為圖IA的II-II剖視圖；圖IF為根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例的主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口的布置示意圖，為圖IA的III-III剖視圖；圖IG為根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次 風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例的主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口的布置示意圖，為圖IA的IV-IV剖視圖；圖IH為根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例的主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口的局部放大示意圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述，其中說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多方面的描述。針對(duì)已有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供了一種具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐，減少了爐膛從下到上沿程進(jìn)入還原NO物質(zhì)HClNHiXO等較高濃度聚集的爐膛“中心區(qū)”的二次風(fēng)量和進(jìn)入爐膛四角揮發(fā)份析出燃燒區(qū)的二次風(fēng)量，而使二次風(fēng)適量適時(shí)進(jìn)入焦炭聚集的“近壁區(qū)”，從而提高了爐膛從下向上沿程區(qū)域焦炭燃盡率與NO還原率，使較少的焦炭進(jìn)入燃盡區(qū)，可使燃盡風(fēng)布置在爐膛較高的位置。在燃盡區(qū)布置了較高位置的網(wǎng)格燃盡風(fēng)，它所形成的網(wǎng)格狀覆蓋爐膛橫斷面的多個(gè)“小渦“使焦炭和空氣均勻混和，焦炭停留時(shí)間延長(zhǎng)，提高了焦炭燃盡率，減少了 NO生成量。附壁二次風(fēng)和中心區(qū)上升的煙氣氣流復(fù)合后還擴(kuò)大了主燃區(qū)、還原區(qū)具有低溫高氧低固相濃度特性的水冷壁表面范圍，提高了水冷壁抗結(jié)渣和高溫腐蝕的能力。本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐可達(dá)到減少爐膛NOx排放量，提高燃燒效率和避免爐膛結(jié)渣和高溫腐蝕發(fā)生三個(gè)功能有效兼顧的目的。圖IA — IH為根據(jù)本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，以及其中不同噴口的布置示意圖。如圖所示，具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)煤粉鍋爐包括爐膛I和水冷壁2，爐膛I從下到上為主燃區(qū)111、還原區(qū)112和燃盡區(qū)113。主燃燒器4設(shè)置在主燃區(qū)111中(在圖中標(biāo)出了主燃燒器4的設(shè)置的位置，以及主燃燒器4包括的各種噴口，主燃燒器4的其余部件未在圖中畫(huà)出)。主燃燒器4的頂部到網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8底部之間的區(qū)間為還原區(qū)112。網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8到屏式過(guò)熱器3底部之間的區(qū)域?yàn)槿急M區(qū)113。在主燃區(qū)111的爐膛的四角各布置一組主燃燒器4。每組主燃燒器4沿高度方向、在水冷壁2上間隔設(shè)置的一次風(fēng)噴口 6 (—次風(fēng)噴口 6從下到上編號(hào)依次為YpY2、Y3、Y4、Y5、Y6)和二次風(fēng)噴口 7 (二次風(fēng)噴口 7從下到上編號(hào)依次為￡1、&、￡3、￡4、￡5、￡6、￡7)，在最高層二次風(fēng)噴口 7上方的水冷壁2上設(shè)置緊湊型燃盡風(fēng)噴口 5。在位于燃盡區(qū)113的水冷壁2上分別設(shè)置網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8。處于相同高度的一次風(fēng)噴口 6、二次風(fēng)噴口 7緊湊型燃盡風(fēng)噴口 5中心線的延長(zhǎng)線形成在主燃區(qū)111的爐膛中心的各自層面的假想切圓。
在位于主燃區(qū)111的水冷壁2上設(shè)置主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11和主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 10。在位于還原區(qū)112的水冷壁2上設(shè)置還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口9。在主燃區(qū)，在最低一次風(fēng)噴口中心線和向上第三層一次風(fēng)噴口中心線之間區(qū)域的水冷壁四面墻垂直中心線上布置至少二層雙向可調(diào)附壁二次風(fēng)噴口，兩側(cè)射流噴口與水冷壁法線之間夾角在15 — 80°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。所通過(guò)的二次風(fēng)遠(yuǎn)離主燃燒器所在的角區(qū)，避免二次風(fēng)進(jìn)入揮發(fā)份析出與燃燒區(qū)，補(bǔ)充低風(fēng)速偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)射流進(jìn)入不到焦炭燃燒較集中的爐膛中部區(qū)域的空氣。這部分二次風(fēng)經(jīng)兩側(cè)噴口噴出的二次風(fēng)射流外層空氣逐步由這個(gè)區(qū)域火焰邊部摻混進(jìn)入焦炭聚集區(qū)而較少進(jìn)入還原NO的HCN、CO、NHi等聚集的“中心區(qū)”。其摻入起始點(diǎn)，摻混強(qiáng)弱，通過(guò)調(diào)節(jié)噴口風(fēng)速，噴口角度予以確定。附壁二次風(fēng)和中心區(qū)上升的煙氣氣流復(fù)合后還擴(kuò)大了主燃區(qū)、還原區(qū)具有低溫高氧低固相濃度特性的水冷壁表面范圍，提高了水冷壁抗結(jié)渣和高溫腐蝕的能力。在主燃區(qū)111第三層的一次風(fēng)噴口 Y3與所述緊湊型燃盡風(fēng)噴口 5區(qū)域內(nèi)的二次風(fēng)噴口與緊湊型燃盡風(fēng)噴口 5兩側(cè)的水冷壁2上，至少設(shè)置3層主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口10，每一層在四面墻上，在同一面墻上同一標(biāo)高對(duì)沖布置二只噴口。經(jīng)噴口噴出的二次風(fēng)射流外層空氣逐步由這個(gè)區(qū)域火焰邊部摻混進(jìn)入焦炭聚集區(qū)而較少進(jìn)入還原NO的HCN、CO、NHi等聚集的“中心區(qū)”。其摻入起始點(diǎn)，摻混強(qiáng)弱，通過(guò)調(diào)節(jié)噴口風(fēng)速，噴口角度予以確定。附壁二次風(fēng)和中心區(qū)上升的煙氣氣流復(fù)合后擴(kuò)大了主燃區(qū)、具有低溫高氧低固相濃度特性的水冷壁表面范圍，提高了水冷壁抗結(jié)渣和高溫腐蝕的能力。在還原區(qū)區(qū)域內(nèi)四面水冷壁墻上向上沿爐膛高度方向裝置至少一層單向可調(diào)附壁二次風(fēng)噴口。通過(guò)這些噴口的二次風(fēng)空氣射流外層空氣經(jīng)由還原區(qū)靠近近壁區(qū)火焰邊部進(jìn)入近壁焦碳密集區(qū)，而較少進(jìn)入中心區(qū)。附壁二次風(fēng)和中心區(qū)上升的煙氣氣流復(fù)合后擴(kuò)大了還原區(qū)具有低溫高氧低固相濃度特性的水冷壁表面范圍，提高了水冷壁抗結(jié)渣和高溫腐蝕 的能力。還原區(qū)內(nèi)垂直向上煙氣流與單向附壁二次風(fēng)空氣噴口射流所形成的近壁區(qū)“小渦”復(fù)合后形成的流場(chǎng)使上升燃燒煙氣近壁區(qū)中焦炭停留時(shí)間延長(zhǎng)，還使和氧的混合得到加強(qiáng)。研究表明在近壁區(qū)適宜的氧量環(huán)境中密集的焦炭，邊燃燒邊還原NO，同時(shí)一部分焦炭氮還被氧化成NO，并向“中心區(qū)”聚集，再被“中心區(qū)” HCN、CO、NHi等還原物質(zhì)還原。因此這樣布置還原區(qū)單向可調(diào)附壁二次風(fēng)噴口，可使還原區(qū)內(nèi)NO還原能力提高，焦炭燃盡率提高和水冷壁面防結(jié)渣和高溫腐蝕能力提高。由于燃盡區(qū)上游沿程焦炭燃盡率提高，使進(jìn)入爐膛上部燃盡風(fēng)區(qū)域的未燃焦炭數(shù)量減少，從而避免由于在爐膛上部較高區(qū)域內(nèi)較多集中燃燒焦炭引起爐膛出口煙溫升高，爐膛上部焦炭生成NO增大等問(wèn)題的發(fā)生，從而可使上部燃盡風(fēng)噴口設(shè)置在距離屏式過(guò)熱器更近的位置，擴(kuò)大了還原區(qū)。在燃盡區(qū)四面墻上設(shè)置至少二層網(wǎng)格燃盡風(fēng)，每一層每面墻上至少設(shè)置3只橢園型噴口，向下可在0 — 10°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，噴口空氣速度可單獨(dú)調(diào)節(jié)。這樣布置的燃盡風(fēng)噴口使上游煙氣上升的大“渦”成為許多網(wǎng)格狀小“渦”，使這一區(qū)域內(nèi)空氣分布均勻，焦炭與適量空氣均勻混合得到加強(qiáng)，焦炭停留時(shí)間延長(zhǎng)，從而使焦炭燃盡率提高，焦炭No生成量減少。還使?fàn)t膛出口處煙氣速度場(chǎng)均勻，爐膛出口煙溫偏差減少。根據(jù)本發(fā)明的的一個(gè)實(shí)施例,在最下層一次風(fēng)噴口 Y1和向上第三層一次風(fēng)噴口 Y3中心線之間的水冷壁2的四面墻的垂直中心線上，至少布置二層主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11。例如主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 13，設(shè)置二層，標(biāo)高分別和一次風(fēng)噴口 Y1, Y2相同，位于四面墻垂直中心線上。每層包括四只主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11，并且在水冷壁2的每面墻的同一標(biāo)高位置有一只主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11 ;每層的4只主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11通過(guò)的空氣量是鍋爐二次風(fēng)空氣總量的1_3%，噴出的空氣速度大于40米/秒。主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11的出口噴嘴對(duì)稱地設(shè)置在以水冷壁2的法線為中心線的左右兩側(cè)；出口噴嘴的中心線與水冷壁法線的夾角分別為a & a ￡，其中a ￡=a右；出口噴嘴的中心線調(diào)節(jié)范圍為15°彡a左和a右彡80°。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，位于主燃區(qū)111第三層的一次風(fēng)噴口 Y3與緊湊型燃盡風(fēng)噴口 7區(qū)域內(nèi)的二次風(fēng)噴口與緊湊型燃盡風(fēng)噴口 7兩側(cè)的水冷壁2上，至少設(shè)置3層主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 10每一層設(shè)置在四面墻上，在同一面墻上同一標(biāo)高對(duì)稱布置二只噴口。例如，主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 11，共設(shè)置四層，從下到上分別位于二次風(fēng)噴口 E4、E5、E6和緊湊型燃盡風(fēng)噴口 5的噴口兩側(cè)，每個(gè)噴口的中心線與緊鄰的二次風(fēng)噴口 E4、E5、E6和緊湊型燃盡風(fēng)噴口5的中心線標(biāo)高相同。同一面墻上兩只噴口對(duì)沖布置。主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 10的中心線與水冷壁2形成夾角P，夾角P的調(diào)節(jié)范圍為0° ( P彡20°。每層主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 10噴出空氣速度大于35米/秒。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在位于還原區(qū)112的水冷壁2的四面墻上至少設(shè)置I層的還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 9。例如在爐膛I還原區(qū)112四角設(shè)置2層還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 11，每層噴口在四面墻同一標(biāo)高，每面墻2只，對(duì)沖設(shè)置，靠近最上排一次風(fēng)噴口 Y6的下層還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 11，中心線距最上排一次風(fēng)噴口 Y6中心線距離hG和最上排一次風(fēng)噴口 Y6中心線與屏式過(guò)熱器底部距離hp之比為I :7，與下層還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 11相鄰的上層還原區(qū)附壁二次風(fēng)噴口 11的中心線距最上排一次風(fēng)噴口Y6中心線的距離hG’與最上排一次風(fēng)噴口中心線與屏式過(guò)熱器底部距離hp之比為1:3。每層的還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 9設(shè)置在標(biāo)高相同的爐膛I的四角，并且，在爐膛I的每個(gè)角上對(duì)稱設(shè)置2個(gè)還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 9。還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口9的中心線與所在的水冷壁2墻面夾角為P’，的調(diào)節(jié)范圍為0°彡P(guān)’彡15°。每層的還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 9通過(guò)的空氣量為二次風(fēng)空氣總量的I. 5-3% ;還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 9噴出空氣速度為25-50米/秒。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在位于燃盡區(qū)113的水冷壁2上設(shè)置至少2層網(wǎng)格對(duì)沖燃盡風(fēng)噴口 8，例如在燃盡區(qū)113設(shè)置二層燃盡區(qū)網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 10，每面墻設(shè)置標(biāo)高相同的3只噴口，每面墻垂直中心線上設(shè)置一只，在它相鄰兩側(cè)各設(shè)置一只，相鄰噴口間距離相等，即L1=L2=L3=L4,在前后墻的距離是1/4爐寬，即L=1/4LW。在左右側(cè)墻的距離是1/4爐深，即L=1/4Ld。距離屏式過(guò)熱器3的底部最近的一層網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8的中心線到最高層的一次風(fēng)噴口 Y6的中心線的距離hK，和距屏式過(guò)熱器3的底部到最高層的一次風(fēng)噴口 Y6的中心線的距離hP的比例為2. 3 :3，與向下相鄰的網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 10的中心線之間距離、等于0. 5米。網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8的中心線與水冷壁2的墻面法線夾角為Y，網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8能夠向下方調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)范圍為0° < Y <20°。每層12只噴口通過(guò)的總風(fēng)量為鍋爐燃盡所需空氣總量的10%，噴口速度為50米/秒。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口 8、主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口 11、主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 10和還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口 9同時(shí)運(yùn)行。本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐，可達(dá)到減少爐膛NOx排放量，提高燃燒效率和避免爐膛結(jié)渣和高溫腐蝕發(fā)生三個(gè)功能有效兼顧的目的。
本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見(jiàn)而給出的，而并不是無(wú)遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開(kāi)的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說(shuō)明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐，包括爐膛(I)和水冷壁(2)，所述爐膛(I)的頂部設(shè)置屏式過(guò)熱器(3)，其特征在于 所述爐膛(I)從下到上為主燃區(qū)(111)、還原區(qū)(112)和燃盡區(qū)(113);其中，主燃燒器(4)設(shè)置在主燃區(qū)(111)中；在所述主燃燒器(4)上方的所述水冷壁(2)上設(shè)置網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8);所述主燃燒器(4)的頂部到所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8)底部之間的區(qū)間為還原區(qū)(112);所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8)到所述屏式過(guò)熱器(3)底部之間的區(qū)域?yàn)槿急M區(qū)(113)； 在所述主燃區(qū)(111)的爐膛四角各設(shè)置一組主燃燒器(4);每組主燃燒器(4)包括沿所述爐膛(I)高度方向、在所述水冷壁(2)上間隔設(shè)置的一次風(fēng)噴口(6)和二次風(fēng)噴口(7)，在最高層二次風(fēng)噴口(7)上方的所述水冷壁(2)上設(shè)置緊湊型燃盡風(fēng)噴口(5);其中，處于相同高度的一次風(fēng)噴口(6)，二次風(fēng)噴口(7)和緊湊型燃盡風(fēng)噴口(5)的中心線的延長(zhǎng)線分別形成在所述主燃區(qū)(111)爐膛(I)中心的各自層面的假想切圓； 在位于所述主燃區(qū)(111)的水冷壁(2 )上設(shè)置主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口( 11)和主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口(10);在位于所述還原區(qū)(112)的水冷壁(2)上設(shè)置還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口(9)。
2.如權(quán)利要求I所述的鍋爐，其特征在于 設(shè)置至少3層一次風(fēng)噴口(6)和二次風(fēng)噴口(7)，其中，高度最低的為第一層； 位于第一層的一次風(fēng)噴口(Y1)和位于第三層的一次風(fēng)噴口(Y3)之間的水冷壁(2)上，設(shè)置一層或多層主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口(U)。
3.如權(quán)利要求2所述的鍋爐，其特征在于 設(shè)置一層或多層主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口(11)，其中，每層主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口( 11)包括4只所述主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口( 11)，并在所述水冷壁(2 )的每面墻的同一標(biāo)高位置處分別設(shè)置一只所述主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口(11);所述主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口(11)噴出的空氣速度都大于40米/秒。
4.如權(quán)利要求3所述的鍋爐，其特征在于 所述主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口(11)的空氣出口噴嘴對(duì)稱地設(shè)置在以水冷壁(2)的法線為中心線的左右兩側(cè)； 所述主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口(11)的空氣出口噴嘴的中心線與水冷壁(2)的法線的夾角分別為a & a ，其中a ￡ = a右;所述空氣出口噴嘴的中心線的調(diào)節(jié)范圍為15°彡a左彡80°。
5.如權(quán)利要求2所述的鍋爐，其特征在于 在所述第三層的一次風(fēng)噴口(Y3)與所述緊湊型燃盡風(fēng)噴口(5)之間的區(qū)間內(nèi)，并在所述二次風(fēng)噴口(7)和所述緊湊型燃盡風(fēng)噴口(5)兩側(cè)的水冷壁(2)上，設(shè)置至少3層主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口(10)； 其中，每層主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口(10)在所述水冷壁(2)的同一標(biāo)高處，相對(duì)所述二次風(fēng)噴口(7)和所述緊湊型燃盡風(fēng)噴口(5)對(duì)稱地設(shè)置二只噴口 ；所述主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口(10)噴出空氣速度大于35米/秒。
6.如權(quán)利要求5所述的鍋爐，其特征在于 所述主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口( 10 )的中心線與所述水冷壁(2 )形成夾角P，所述夾角e的調(diào)節(jié)范圍為o°彡e彡20°。
7.如權(quán)利要求I所述的鍋爐，其特征在于 在位于所述還原區(qū)(112)的水冷壁(2)上至少設(shè)置I層所述還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口(9)； 其中，位于相同層的所述還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口(9)設(shè)置的高度相同，并且，在水冷壁(2)的每個(gè)角，對(duì)稱設(shè)置2個(gè)所述還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口(9)； 所述還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口(9)噴出空氣速度為25-50米/秒。
8.如權(quán)利要求7所述的鍋爐，其特征在于 所述還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口(9)的中心線與所在的水冷壁(2)墻面夾角為P 所述3 ’的調(diào)節(jié)范圍為0°彡@ ’彡15°。
9.如權(quán)利要求I所述的鍋爐，其特征在于 在位于所述燃盡區(qū)(113)的水冷壁(2)上設(shè)置至少2層所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8);每層所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8)在水冷壁(2)的每一面墻壁上的同一高度處至少設(shè)置3只所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8);所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8)的噴口中心線垂直于所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8)所在的水冷壁(2)的墻面。
10.如權(quán)利要求9所述的鍋爐，其特征在于 位于水冷壁(2)第一墻面、屬于同一層的相鄰的所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8)的噴口中心線之間距離，與距離水冷壁(2)第二墻面最近的所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8)的噴口中心線到所述水冷壁(2)第二墻面的距離都相等； 其中，水冷壁(2)第一墻面與水冷壁(2)第二墻面相垂直。
11.如權(quán)利要求9所述的鍋爐，其特征在于 距離所述距屏式過(guò)熱器(3)的底部最近的所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8)的中心線到位于最高層的所述一次風(fēng)噴口(Y6)的中心線的距離(hK)，和所述距屏式過(guò)熱器(3)的底部到位于最高層的所述一次風(fēng)噴口(Y6)的中心線的距離(hP)的比例為2. 5 3-1. 5 3 ;各層所述網(wǎng)格對(duì)沖燃盡風(fēng)噴口(8)的間隔大于或等于0. 5米。
12.如權(quán)利要求9所述的鍋爐，其特征在于 所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8)的中心線與所述水冷壁(2)的墻面法線夾角為Y ;所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8)能夠向下方調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為0° < Y <20°。
13.如權(quán)利要求9所述的鍋爐，其特征在于 每層所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8)通過(guò)的空氣總量是鍋爐燃燒所需空氣總量的5-25% ;所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8)噴口噴出的空氣速度為20-50米/秒。
14.如權(quán)利要求I所述的鍋爐，其特征在于 所述網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口(8)、主燃區(qū)雙向附壁二次風(fēng)噴口(11)、主燃區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口(10)和還原區(qū)單向附壁二次風(fēng)噴口(9)同時(shí)運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐,在爐膛四角設(shè)置沿爐膛高度方向間隔布置的一次風(fēng)噴口，二次風(fēng)噴口，緊湊型燃盡風(fēng)噴口的主燃燒器。在主燃燒器所在的主燃區(qū)從下到上設(shè)置有雙向附壁二次風(fēng)噴口，單向附壁二次風(fēng)噴口。在主燃燒器與頂部燃盡風(fēng)噴口之間的還原區(qū)設(shè)置有單向附壁二次風(fēng)噴口，在燃盡風(fēng)所在的燃盡區(qū)設(shè)置有網(wǎng)格燃盡風(fēng)噴口。本發(fā)明的具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐,使?fàn)t膛NO生成量減少，火焰沿程N(yùn)O還原率提高，焦炭燃盡率提高，使較少未燃盡焦炭進(jìn)入燃盡區(qū)，減少了水冷壁結(jié)渣，可實(shí)現(xiàn)燃燒效率不降低，爐膛不結(jié)渣，煙溫偏差小前提下的NOX超低排放。
文檔編號(hào)F23C7/00GK102721043SQ20121023635
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者侯波, 崔金雷, 張永和, 徐國(guó)鋒, 李明, 李磊, 榮衛(wèi)國(guó), 鄧元?jiǎng)P, 魏譚榮 申請(qǐng)人:煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)股份有限公司