一種無主二次風的低氮燃燒裝置制造方法
【專利摘要】一種無主二次風的低氮燃燒裝置，它涉及一種煤粉切向燃燒鍋爐的燃燒裝置，以解決煤粉鍋爐在高一次風率時，易導致鍋爐NOx排放濃度較高的問題。上分離式燃盡風噴口、下分離式燃盡風噴口、緊湊式燃盡風噴口、上油二次風噴口、至少三個連續(xù)布置的一次風噴口、下油二次風噴口和底部風噴口由上至下依次設置，一次風噴口的中間豎直設有隔板，所述一次風噴口的中間水平設有鈍體，鈍體右側的上下噴口均為濃煤粉一次風噴口，鈍體左側的上下噴口均為淡煤粉一次風噴口，每個濃煤粉一次風噴口內設有穩(wěn)燃齒，一次風噴口沿周邊為周界風。本實用新型用于高一次風率煤粉鍋爐的高效低污染燃燒。
【專利說明】—種無主二次風的低氮燃燒裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種煤粉切向燃燒鍋爐的燃燒裝置，具體涉及一種無主二次風的低氮燃燒裝置。
【背景技術】
[0002]煤粉爐切向燃燒技術一般指煤粉氣流從布置在爐膛4角(或6角、8角)的直流式燃燒器引入爐膛進行燃燒的方式。通過各角來的風粉混合物協(xié)同動作，在爐內形成一個強旋流火球燃燒。一般一、二次風口常為間隔布置，各風口的幾何中心線都分別與中央的一個或幾個假想圓相切。在切向煤粉燃燒鍋爐中，一部分鍋爐因為燃煤高水分、低熱值(如褐煤與次煙煤)，或者因為一次風溫不足等而導致干燥能力不夠，還包括防止煤粉管道堵煤等原因，造成具體運行過程不得不采用超過設計值(約25%?35%，一次風速20?24m/s))較多的一次風率(如40%?50%，一次風速最高達29?34m/s)，大大超過了設計風速。則在此情況下除去5%的鍋爐漏風，總二次風率只剩下45?55%，相應的二次風范疇的周界風、端部風，主二次風等風量也隨之減少。為了降低鍋爐氮氧化物排放濃度，所進行的復合分級低氮燃燒改造一般需要在主燃燒區(qū)上方增加燃盡風，為達到較高的脫硝效率，這部分燃盡風量需要占到鍋爐總風量的20%?25%甚至更高?？紤]到在一次風率大大增加的情況下，占鍋爐總風量15%左右的周界風，10%左右的端部風(含防焦風)，則實際運行過程中，主二次風(含油風)風量一般占20%?30%。在以上情況下就很難有增加布置燃盡風的裕量，因此較高的一次風率不僅造成火焰的不穩(wěn)定，也給低氮燃燒改造造成了困難。
[0003]水平濃淡燃燒技術和垂直濃淡燃燒技術是在直流煤粉燃燒領域控制NOx排放濃度廣泛使用的兩種技術。一種濃淡煤粉燃燒器(中國專利申請第92104834.3號沖提到通過煤粉濃縮裝置實現(xiàn)水平方向上從外到里為淡煤粉氣流、濃煤粉氣流的“風包粉”燃燒方式。
[0004]對于低揮發(fā)分煤質，在鍋爐設計中經(jīng)常采用燃燒器兩兩一組集中布置的方法。這種布置方法對于氮氧化物排放濃度的控制也有一定的積極作用。中國專利申請第200510124586.3號中提到將除下兩層(燃燒器布置為2-1-2-1-2)外其他角部一次風燃燒器集中布置，同時把中上部二次風布置在與一次風同標高的四面水冷壁上，以起到延遲一二次風混合，控制氮氧化物生成的作用。所以這種燃燒器布置實際上依舊保留有多層二次風，只是二次風布置位置不同。
[0005]在未對鍋爐制粉系統(tǒng)和空預器等系統(tǒng)進行改造的情況下，高一次風率的現(xiàn)狀較難改變。所以，針對部分高一次風率煤粉鍋爐的低氮燃燒改造，需要開發(fā)出一種即保證足夠的燃盡風率，又能夠滿足鍋爐正常氣流流動與燃燒的新的燃燒裝置?？紤]在主燃燒器區(qū)域不布置主二次風，在非點火和低負荷穩(wěn)燃運行工況下將油二次風關到最小(僅保留冷卻噴口所需風量)，這樣，分出大約占總風量20%?25%的風量用于設置燃盡風，其余約5%?10%的風量用于底部大二次風和主燃燒器大背火側周界風設置時所需增加的風量。同時調整一次風噴口面積，將設計一次風速由20?24m/s增加到24?30m/s。這樣，主燃區(qū)主要由底部風與高風率的一次風射流進行流場組織和燃燒。實用新型內容
[0006]本實用新型為解決煤粉鍋爐在高一次風率時，易導致鍋爐NOx排放濃度較高的問題，而提供一種無主二次風的低氮燃燒裝置。
[0007]一種無主二次風的低氮燃燒裝置包括底部風噴口、緊湊式燃盡風噴口、下分離式燃盡風噴口、上分離式燃盡風噴口、上油二次風噴口、下油二次風噴口和至少三個一次風噴口，上分離式燃盡風噴口、下分離式燃盡風噴口、緊湊式燃盡風噴口、上油二次風噴口、至少三個連續(xù)布置的一次風噴口、下油二次風噴口和底部風噴口由上至下依次設置，一次風噴口的中間豎直設有隔板，所述一次風噴口的中間水平設有鈍體，鈍體右側的上下噴口均為濃煤粉一次風噴口，鈍體左側的上下噴口均為淡煤粉一次風噴口，每個濃煤粉一次風噴口內設有穩(wěn)燃齒，一次風噴口沿周邊為周界風。
[0008]本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果:
[0009]一、本實用新型是針對高一次風率(40%?50%)煤粉鍋爐而設計，通過在主燃燒器區(qū)域不布置主二次風，以此保證有足夠的燃盡風(占總風量20%?25%)。集中布置一次風噴口可以在高一次風速時保證著火，穩(wěn)定燃燒，對NOx的生成也可以起到抑制作用。通過濃煤粉一次風噴口和淡煤粉一次風噴口及背火側周界風，可以實現(xiàn)“外風內粉”的燃燒方式。水平方向的燃料分級(水平濃淡燃燒)和空氣分級(大背火側周界風)，以及垂直方向上的空氣分級(燃盡風)可以較大幅度的降低NOx總體排放濃度。采用相對較小的濃煤粉噴口，可以減少濃一次風的風煤比，對于穩(wěn)定燃燒和減少NOx是有利的。
[0010]二、由于本實用新型不布置主二次風，燃燒器間距調整余地擴大，可減少因燃盡風的設置導致的汽溫變化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型燃燒裝置單角各層噴口布置圖；
[0012]圖2是一次風噴口 I的結構示意圖；
[0013]圖3是本實用新型燃燒裝置使用在四角切圓鍋爐燃盡風布置示意圖；
[0014]圖4是本實用新型燃燒裝置使用在六角切圓鍋爐一次風布置示意圖(圖中標記M為淡煤粉一次風中心線，N為濃煤粉一次風中心線)。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一:結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式包括底部風噴口
3、緊湊式燃盡風噴口 4、下分離式燃盡風噴口 5、上分離式燃盡風噴口 6、上油二次風噴口 2、下油二次風噴口 13和至少三個一次風噴口 1，上分離式燃盡風噴口 6、下分離式燃盡風噴口 5、緊湊式燃盡風噴口 4、上油二次風噴口 2、至少三個連續(xù)布置的一次風噴口 1、下油二次風噴口 13和底部風噴口 3由上至下依次設置，一次風噴口 I的中間豎直設有隔板12，所述一次風噴口 I的中間水平設有鈍體10，鈍體10右側的上下噴口均為濃煤粉一次風噴口 7，鈍體10左側的上下噴口均為淡煤粉一次風噴口 8，每個濃煤粉一次風噴口 7內設有穩(wěn)燃齒11，一次風噴口 I沿周邊為周界風9。隔板12將濃煤粉一次風噴口 7的氣流和淡煤粉一次風噴口 8的氣流分隔，延緩二者的混合。數(shù)層一次風噴口 I連續(xù)集中布置，各個一次風噴口I之間不設置主二次風。這部分多出來的風量被用以保證足夠的燃盡風風量，以及底部風噴口 3和背火側周界風9-1風量。由大背火側周界風，大底部風與較高的一次風速保證爐膛正常的旋轉流動和燃燒。
[0016]【具體實施方式】二:結合圖2說明本實施方式，本實施方式的一次風噴口 I的高度H與寬度B的比值為1.2?1.5。高一次風率時，在不增加一次風噴口 I安裝通道橫向距離(不破壞原水冷壁)的基礎上增加一次風噴口面積，將實際一次風速控制在24m/s?30m/s。同時可以設置較大面積的背火側周界風噴口，保證一次風射流不沖壁面。其它組成及連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0017]【具體實施方式】三:結合圖2說明本實施方式,本實施方式的淡煤粉一次風噴口 8 —側的周界風9為背火側周界風9-1，所述濃煤粉一次風噴口 7 —側周界風9為向火側周界風9-2，背火側周界風9-1面積為向火側周界風9-2面積的3倍?6倍。其它組成及連接關系與【具體實施方式】二相同。
[0018]【具體實施方式】四:結合圖2說明本實施方式，本實施方式的濃煤粉一次風噴口 7面積與淡煤粉一次風噴口 8面積的比值為0.55?0.8。其它組成及連接關系與【具體實施方式】二相同。
[0019]【具體實施方式】五:結合圖2說明本實施方式，本實施方式的一次風噴口 I上的上周界風9-3面積與下周界風9-4面積相同，背火側周界風9-1面積為上周界風9-3面積的4倍?8倍。其它組成及連接關系與【具體實施方式】四相同。
[0020]【具體實施方式】六:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的底部風噴口 3噴嘴面積為上油二次風噴口 2的噴嘴面積的1.5倍?2倍。底部風噴口 3采用大噴口設計，起到最下層托粉和起始旋轉的作用。其它組成及連接關系與【具體實施方式】五相同。
[0021]【具體實施方式】七:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的緊湊式燃盡風噴口 4中心與下分離式燃盡風噴口 5中心的間距Tl為2m?4m。其它組成及連接關系與【具體實施方式】一、二、三、四、五或六相同。
[0022]【具體實施方式】八:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的下分離式燃盡風噴口 5與上分離式燃盡風噴口 6中心的間距T2為2m?4m。其它組成及連接關系與【具體實施方式】七相同。
[0023]本實用新型使用方法，所述方法是通過以下步驟實現(xiàn)的:
[0024]步驟一、當采用四角切圓鍋爐或墻式切圓鍋爐時，將四個無主二次風的低氮燃燒裝置布置在爐膛的四個角或四面水冷壁上；當采用六角切圓鍋爐時，將六個無主二次風的低氮燃燒裝置布置在爐膛的六個角上，當采用八角切圓鍋爐時，將八個無主二次風的低氮燃燒裝置布置在爐膛的八個角上；
[0025]步驟二、當一次風噴口 I的總和風量占鍋爐總風量的40%?50%時，一次風噴口 I的風速在24m/s?30m/s ；
[0026]步驟三、底部風噴口 3氣流與對角線成3?6°方向正切噴入爐內；一次風噴口 I的風粉氣流在爐膛截面上與對角線成2?5°方向正切噴入爐內；緊湊式燃盡風噴口 4的風粉氣流中心線在爐膛截面上與一次風氣流中心線一致或小角度O?5°反切；爐膛主燃區(qū)為逆時針旋轉流動；
[0027]步驟四、上油二次風噴口 2和下油二次風噴口 13僅在鍋爐點火和低負荷穩(wěn)燃時候使用，正常工況下關到最??；
[0028]步驟五、根據(jù)鍋爐容量的大小，緊湊式燃盡風噴口 4可布置一級或兩級，下分離式燃盡風噴口 5和上分離式燃盡風噴口 6可布置一級或多級，燃盡風的方向為水平和垂直擺動，以較好的調節(jié)汽溫。
【權利要求】
1.一種無主二次風的低氮燃燒裝置，所述裝置包括底部風噴口(3)、緊湊式燃盡風噴口(4)、下分離式燃盡風噴口(5)、上分離式燃盡風噴口(6)、上油二次風噴口(2)、下油二次風噴口(13)和至少三個一次風噴口(1)，其特征在于:上分離式燃盡風噴口(6)、下分離式燃盡風噴口(5)、緊湊式燃盡風噴口(4)、上油二次風噴口(2)、至少三個連續(xù)布置的一次風噴口( I )、下油二次風噴口( 13)和底部風噴口(3)由上至下依次設置，一次風噴口( I)的中間豎直設有隔板(12)，所述一次風噴口(I)的中間水平設有鈍體(10)，鈍體(10)右側的上下噴口均為濃煤粉一次風噴口(7)，鈍體(10)左側的上下噴口均為淡煤粉一次風噴口(8)，每個濃煤粉一次風噴口(7)內設有穩(wěn)燃齒(11)，一次風噴口(I)沿周邊為周界風(9)。
2.根據(jù)權利要求1所述一種無主二次風的低氮燃燒裝置，其特征在于:所述一次風噴口(I)的高度(H)與寬度(B)的比值為1.2?1.5。
3.根據(jù)權利要求2所述一種無主二次風的低氮燃燒裝置，其特征在于:所述淡煤粉一次風噴口(8) —側的周界風(9)為背火側周界風(9-1)，所述濃煤粉一次風噴口(7) —側周界風(9)為向火側周界風(9-2)，背火側周界風(9-1)面積為向火側周界風(9-2)面積的3倍?6倍。
4.根據(jù)權利要求3所述一種無主二次風的低氮燃燒裝置，其特征在于:所述濃煤粉一次風噴口(7)面積與淡煤粉一次風噴口(8)面積的比值為0.55?0.8。
5.根據(jù)權利要求4所述一種無主二次風的低氮燃燒裝置，其特征在于:所述一次風噴口(I)上的上周界風(9-3)面積與下周界風(9-4)面積相同，所述背火側周界風(9-1)面積為上周界風(9-3)面積的4倍?8倍。
6.根據(jù)權利要求5所述一種無主二次風的低氮燃燒裝置，其特征在于:所述底部風噴口(3)的噴嘴面積為上油二次風噴口(2)的噴嘴面積的1.5倍?2倍。
7.根據(jù)權利要求1、2、3、4、5或6所述一種無主二次風的低氮燃燒裝置，其特征在于:所述緊湊式燃盡風噴口(4)中心與下分離式燃盡風噴口(5)中心的間距(Tl)為2m?4m。
8.根據(jù)權利要求7所述一種無主二次風的低氮燃燒裝置，其特征在于:所述下分離式燃盡風噴口(5)與上分離式燃盡風噴口(6)中心的間距(T2)為2m?4m。
【文檔編號】F23K3/02GK203628631SQ201320890504
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權日:2013年12月31日
【發(fā)明者】王正陽, 任立立, 陸葉, 張小弟, 果志明, 王英杰, 李慧生 申請人:北京國電龍高科環(huán)境工程技術有限公司