四角切圓鍋爐及其爐膛的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種四角切圓鍋爐的爐膛，爐膛內(nèi)設(shè)有四組燃燒器，且四組燃燒器分別設(shè)置在爐膛的四角位置；沿爐膛的高度方向，每組燃燒器包括四組一次風(fēng)噴口、五組二次風(fēng)噴口、緊湊燃盡風(fēng)噴口和分離燃盡風(fēng)噴口，四組一次風(fēng)噴口與五組二次風(fēng)噴口間隔設(shè)置。該四角切圓鍋爐的爐膛最上層采用分離燃盡風(fēng)，并且部分二次風(fēng)噴口采用偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)技術(shù)，可降低NOx排放含量且可提高燃燒效率。下部主燃燒區(qū)在缺氧條件下，可通過偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)在水冷壁面附近形成一層風(fēng)膜，從而還可以防止水冷壁結(jié)渣和高溫腐蝕事故的發(fā)生，同時(shí)有利于防止水冷壁管超溫爆管。此外，本發(fā)明還涉及一種含有該爐膛的四角切圓鍋爐。
【專利說明】四角切圓鍋爐及其爐膛
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及煤粉燃燒鍋爐，尤其是涉及一種四角切圓鍋爐及其爐膛。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對(duì)環(huán)境治理的日益重視，目前各國對(duì)氮氧化物(NOx)的排放控制得越來越嚴(yán)格。我國國家環(huán)境保護(hù)部也已經(jīng)頒布《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》，明確在“十二五”期間將全力推進(jìn)我國NOx的防治工作。目前國內(nèi)外電站鍋爐控制NOx技術(shù)主要有2種:一種是控制生成，主要是在燃燒過程中通過各種技術(shù)手段改變煤的燃燒條件，從而減少NOx的生成量，即各種低NOx技術(shù)；二是生成后的轉(zhuǎn)化，主要是將已經(jīng)生成的嘰通過技術(shù)手段從煙氣中脫除掉，如選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)等。
[0003]傳統(tǒng)的直流式四角切圓鍋爐在燃煤過程中普遍存在NOx排放過高的缺點(diǎn)，且燃煤的燃燒效率也有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種可降低NOx排放含量且可提高燃燒效率的四角切圓鍋爐及其爐膛。
[0005]一種四角切圓鍋爐的爐膛，所述爐膛內(nèi)設(shè)有四組燃燒器，且四組所述燃燒器分別設(shè)置在所述爐膛的四角位置；沿所述爐膛的高度方向，每組所述燃燒器包括從下至上依次設(shè)置的第一二次風(fēng)噴口、第一一次風(fēng)噴口、第二二次風(fēng)噴口、第二一次風(fēng)噴口、第三二次風(fēng)噴口、第三一次風(fēng)噴口、第四二次風(fēng)噴口、第四一次風(fēng)噴口、第五二次風(fēng)噴口、緊湊燃盡風(fēng)噴口和分離燃盡風(fēng)噴口；
[0006]其中，所述第一二次風(fēng)噴口為直吹風(fēng)噴口 ；
[0007]每層的四個(gè)所述第二二次風(fēng)噴口、四個(gè)所述第三二次風(fēng)噴口、四個(gè)所述第四二次風(fēng)噴口、四個(gè)所述第五二次風(fēng)噴口、四個(gè)所述緊湊燃盡風(fēng)噴口及四個(gè)所述分離燃盡風(fēng)噴口分別形成偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)系統(tǒng)。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二二次風(fēng)噴口、所述第三二次風(fēng)噴口、所述第四二次風(fēng)噴口及所述第五二次風(fēng)噴口在水平面上的偏轉(zhuǎn)角度為±15°。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述燃燒器還包括第五一次風(fēng)噴口和三次風(fēng)噴口，所述第五一次風(fēng)噴口及所述三次風(fēng)噴口沿所述爐膛的高度方向從下至上依次設(shè)置在所述第五二次風(fēng)噴口與所述緊湊燃盡風(fēng)噴口之間。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述緊湊燃盡風(fēng)噴口有兩個(gè)，兩個(gè)所述緊湊燃盡風(fēng)噴口沿所述爐膛的高度方向依次排列設(shè)置。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述分離燃盡風(fēng)噴口有三個(gè)，三個(gè)所述分離燃盡風(fēng)噴口沿所述爐膛的高度方向依次排列設(shè)置。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述分離燃盡風(fēng)噴口可擺動(dòng)設(shè)置在所述爐膛上，且在豎直方向上的可擺動(dòng)角度為30°，水平面上可擺動(dòng)角度為15°。[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述分離燃盡風(fēng)噴口距離所述緊湊燃盡風(fēng)噴口的最小距離為 4000mm。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述燃燒器還包括設(shè)在至少一個(gè)一次風(fēng)噴口背火側(cè)的周界風(fēng)噴口。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述爐膛的底面的尺寸為14022X 12330mm2 ；
[0016]所述第一二次風(fēng)噴口的尺寸為564X 326mm2 ；
[0017]所述第一一次風(fēng)噴口、所述第二一次風(fēng)噴口、所述第三一次風(fēng)噴口、所述第四一次風(fēng)噴口及所述第五一次風(fēng)噴口的尺寸為564X 644mm2 ；
[0018]所述第二二次風(fēng)噴口、所述第三二次風(fēng)噴口、所述第四二次風(fēng)噴口及所述第五二次風(fēng)噴口的尺寸為564X 548mm2 ；
[0019]所述緊湊燃盡風(fēng)噴口的尺寸為564X 326mm2 ；
[0020]所述分離燃盡風(fēng)噴口的尺寸為564X 326mm2。
[0021]一種四角切圓鍋爐,包括上述任一實(shí)施例所述的爐膛。
[0022]上述四角切圓鍋爐及其爐膛最上層采用分離燃盡風(fēng)，并且部分二次風(fēng)噴口采用偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)技術(shù)，可降低NOx排放含量且可提高燃燒效率。下部主燃燒區(qū)在缺氧條件下，可通過偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)在水冷壁面附近形成一層風(fēng)膜，從而還可以防止水冷壁結(jié)渣和高溫腐蝕事故的發(fā)生，同時(shí)有利于防止水冷壁管超溫爆管。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為一實(shí)施方式的四角切圓鍋爐的爐膛的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為圖1爐膛中燃燒器各次風(fēng)噴口的設(shè)置示意圖；
[0025]圖3為圖1中第--次風(fēng)噴口的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)的形成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0028]需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。
[0029]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0030] 如圖1所示，一實(shí)施方式的四角切圓鍋爐包括磨煤裝置及爐膛100。該磨煤裝置可采用正壓冷一次風(fēng)機(jī)的RP863型中速磨煤機(jī)制粉燃燒系統(tǒng)。爐膛100的底面尺寸為14022X12330mm2。[0031]請(qǐng)結(jié)合圖2，爐膛100內(nèi)設(shè)有四組燃燒器200，且四組燃燒器200分別沿爐膛的高度方向設(shè)置在爐膛內(nèi)的四角位置。四組燃燒器200優(yōu)選采用水平濃淡燃燒器，特別是燃燒器的二次風(fēng)噴口，可增大燃燒器200的熱負(fù)荷，有利于降低NOx的排放。為降低NOx排放，本實(shí)施方式的四組燃燒器200采用低氧燃燒的方式，爐膛100選定出口過量空氣系數(shù)為1.2，其中，漏風(fēng)率控制在4%以內(nèi)。
[0032]每組燃燒器200包括第一二次風(fēng)噴口 201、第一一次風(fēng)噴口 202、第二二次風(fēng)噴口
203、第二一次風(fēng)噴口204、第三二次風(fēng)噴口 205、第三一次風(fēng)噴口 206、第四二次風(fēng)噴口 207、第四一次風(fēng)噴口 208、第五二次風(fēng)噴口 209、第五一次風(fēng)噴口 210、三次風(fēng)噴口 211、緊湊燃盡風(fēng)噴口 212、分離燃盡風(fēng)噴口 213和周界風(fēng)噴口(圖未示)。各噴口沿爐膛的高度方向依次從下至上設(shè)置。且第一至第五一次風(fēng)噴口 202、204、206、208、210與第一至第五二次風(fēng)噴口201、203、205、207、209間隔設(shè)置。三次風(fēng)噴口 211、緊湊燃盡風(fēng)噴口 212及分離燃盡風(fēng)噴口213分別依次從下至上設(shè)置在第五一次風(fēng)噴口 210上。
[0033]本實(shí)施方式的第一二次風(fēng)噴口 201為直吹風(fēng)噴口，設(shè)置在爐膛100的最下方。第一二次風(fēng)噴口 210經(jīng)微油改造，以用于提高燃燒器200的整體燃燒效率。第一二次風(fēng)噴口的尺寸為564 X 326mm2。
[0034]第一一次風(fēng)噴口 202、第二一次風(fēng)噴口 204、第三一次風(fēng)噴口 206、第四一次風(fēng)噴口208及第五一次風(fēng)噴口 210為含煤粉的氣流噴口，優(yōu)選采用寬調(diào)節(jié)比(WR)煤粉噴嘴，如圖3所示的第一次風(fēng)噴口 202，當(dāng)煤粉流過燃燒器200的入口彎頭時(shí)，大部分煤粉顆粒在離心力的作用下緊貼彎頭外沿進(jìn)入煤粉噴管，煤粉噴管中的隔板將一次風(fēng)分成濃淡兩股，從而提高了一次風(fēng)噴口處的煤粉濃度。一至第五一次風(fēng)噴口 202、204、206、208、210中裝有V型鈍體，如圖3中的V型鈍體2022，使得一次風(fēng)在V型鈍體前方形成穩(wěn)定的回流區(qū)，卷吸高溫?zé)煔?，起到穩(wěn)定火焰的作用。第——次風(fēng)噴口 202、第二一次風(fēng)噴口 204、第三一次風(fēng)噴口206、第四一次風(fēng)噴口 208及第五一次風(fēng)噴口 210的尺寸(即噴口的面積，以下同理)均為
564X 644mm2。
[0035]在本實(shí)施方式中，滿負(fù)荷條件下，第一一次風(fēng)噴口 202、第二一次風(fēng)噴口 204、第三一次風(fēng)噴口 206及第四一次風(fēng)噴口 208開啟，第五一次風(fēng)噴口 210備用。從而可以理解，在其他實(shí)施方式中，該燃燒器200也可以視情況不設(shè)置第五一次風(fēng)噴口 210。
[0036]如圖4所示，每層的四個(gè)第二二次風(fēng)噴口 203、第三二次風(fēng)噴口 205、第四二次風(fēng)噴口 207及第五二次風(fēng)噴口 209分別形成偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)系統(tǒng)，且第二二次風(fēng)噴口 203、第三二次風(fēng)噴口 205、第四二次風(fēng)噴口 207及第五二次風(fēng)噴口 209在水平面上的偏轉(zhuǎn)角α為±15°。一次風(fēng)噴粉氣流被偏轉(zhuǎn)的二次風(fēng)氣流裹在爐膛中央，形成富燃料區(qū)，在燃燒區(qū)域及上部四周冰冷壁附近形成富空氣區(qū)，減少了水冷壁結(jié)渣和高溫腐蝕的傾向，并減少了 NOx的形成。第二二次風(fēng)噴口 203、第三二次風(fēng)噴口 205、第四二次風(fēng)噴口 207及第五二次風(fēng)噴口 209的尺寸為564X 548mm2，較之傳統(tǒng)的二次風(fēng)噴口面積有縮小，可以保證下部的第一二次風(fēng)噴口201的風(fēng)速和二次風(fēng)箱的壓力。
[0037]每組燃燒器200包括兩個(gè)緊湊燃盡風(fēng)噴口(CCOFA) 212。緊湊燃盡風(fēng)噴口 212的尺寸為 564X 326mm2。
[0038]第一二次風(fēng)噴口 201、第——次風(fēng)噴口 202、第二二次風(fēng)噴口 203、第二一次風(fēng)噴口
204、第三二次風(fēng)噴口205、第三一次風(fēng)噴口 206、第四二次風(fēng)噴口 207、第四一次風(fēng)噴口 208、第五二次風(fēng)噴口 209、第五一次風(fēng)噴口 210、三次風(fēng)噴口 211及緊湊燃盡風(fēng)噴口 212均可上下擺動(dòng)設(shè)置在爐膛100內(nèi)，從而可以較為方便的調(diào)節(jié)再熱汽溫。
[0039]每組燃燒器200包括三個(gè)分離燃盡風(fēng)噴口(S0FA)213。分離燃盡風(fēng)噴口 213距離緊湊燃盡風(fēng)噴口 212的最小距離為4000mm。采用三層分離燃盡風(fēng)噴口布置,從而在分離燃盡風(fēng)不全投條件下，分離燃盡風(fēng)的中心標(biāo)高提高，而且在后部風(fēng)道面積一定的條件下，分離燃盡風(fēng)的風(fēng)速更高，可以達(dá)到降低NOx排放的效果。分離燃盡風(fēng)噴口 213的尺寸為564X326mm2。本實(shí)施方式的分離燃盡風(fēng)噴口 213可擺動(dòng)設(shè)置在爐膛100內(nèi)，且在豎直方向上的可擺動(dòng)角度為30°，水平面上可擺動(dòng)角度為15°。分離燃盡風(fēng)噴口 213設(shè)計(jì)為具有上下和水平擺動(dòng)功能，通過分離燃盡風(fēng)噴口 213的擺動(dòng)可以調(diào)節(jié)再熱器溫度，從而可以調(diào)整燃盡風(fēng)穿透深度和混合效果，并可有效防止?fàn)t膛100出口過大的扭轉(zhuǎn)殘余，并能有效控制爐膛100出口煙溫偏差和爐膛出口煙溫水平，降低飛灰含碳量，提高燃燒效率。
[0040]周界風(fēng)噴口設(shè)在至少一個(gè)一次風(fēng)噴口(如第一至第五一次風(fēng)噴口 202、204、206、208,210中至少一個(gè))的背火側(cè)，用于冷卻一次風(fēng)口，防止風(fēng)口過熱變形，并且在煤粉氣流著火后，能及時(shí)供給少量二次風(fēng)，有利于燃燒過程的發(fā)展。
[0041]為降低NOx排放，在本實(shí)施方式中，選取分離燃盡風(fēng)噴口 213噴出的風(fēng)量占總風(fēng)量的20%。緊湊燃盡風(fēng)噴口 212噴出的風(fēng)量占總風(fēng)量的5%~10%。一次風(fēng)采用小風(fēng)率設(shè)計(jì)，以控制著火初期NOx的大量生成，一次風(fēng)風(fēng)率(即所有一次風(fēng)噴口噴出的風(fēng)量占總風(fēng)量的百分比)取為22%，其余為二次風(fēng)風(fēng)率，其中，二次風(fēng)包括分離燃盡風(fēng)、緊湊燃盡風(fēng)、周界風(fēng)和其他二次風(fēng)。
[0042]上述四角切圓鍋爐及其爐膛100最上層采用分離燃盡風(fēng)，并且部分二次風(fēng)噴口采用偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)技術(shù)，可降低NOx排放含量且可提高燃燒效率。下部主燃燒區(qū)在缺氧條件下，可通過偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)在水冷壁面附近形成一層風(fēng)膜，從而還可以防止水冷壁結(jié)渣和高溫腐蝕事故的發(fā)生，同時(shí)有利于防止水冷壁管超溫爆管。
[0043]低NOx燃燒改造經(jīng)驗(yàn)表明，各二次風(fēng)偏轉(zhuǎn)角對(duì)爐內(nèi)結(jié)焦和爐膛出口煙溫偏差影響較大。研究結(jié)果表明，在任何一個(gè)固定的二次風(fēng)反切角度(或一次風(fēng)反切角度)時(shí)，盡管一次風(fēng)與二次風(fēng)預(yù)設(shè)切圓的旋轉(zhuǎn)方向相反，但整個(gè)爐內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)方向是一致的，即一次風(fēng)與二次風(fēng)以相同的旋轉(zhuǎn)方向在爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在較小的反切角度時(shí)，爐內(nèi)實(shí)際直徑比常規(guī)切圓系統(tǒng)要小。當(dāng)反切角度很大時(shí)，爐內(nèi)實(shí)際切圓直徑比常規(guī)切圓系統(tǒng)要大。通過試驗(yàn)和數(shù)值模擬，獲得一個(gè)用以衡量同心反切燃燒系統(tǒng)爐內(nèi)空氣流動(dòng)結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)參數(shù)Φ，Φ被定義為正反向(同上，順時(shí)針方向?yàn)檎?，逆時(shí)針方向?yàn)榉聪?旋轉(zhuǎn)氣流的理論動(dòng)量矩之比:
【權(quán)利要求】
1.一種四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述爐膛內(nèi)設(shè)有四組燃燒器，且四組所述燃燒器分別設(shè)置在所述爐膛的四角位置；沿所述爐膛的高度方向，每組所述燃燒器包括從下至上依次設(shè)置的第一二次風(fēng)噴口、第一一次風(fēng)噴口、第二二次風(fēng)噴口、第二一次風(fēng)噴口、第三二次風(fēng)噴口、第三一次風(fēng)噴口、第四二次風(fēng)噴口、第四一次風(fēng)噴口、第五二次風(fēng)噴口、緊湊燃盡風(fēng)噴口和分離燃盡風(fēng)噴口； 其中，所述第一二次風(fēng)噴口為直吹風(fēng)噴口； 每層的四個(gè)所述第二二次風(fēng)噴口、四個(gè)所述第三二次風(fēng)噴口、四個(gè)所述第四二次風(fēng)噴口、四個(gè)所述第五二次風(fēng)噴口、四個(gè)所述緊湊燃盡風(fēng)噴口及四個(gè)所述分離燃盡風(fēng)噴口分別形成偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述第二二次風(fēng)噴口、所述第三二次風(fēng)噴口、所述第四二次風(fēng)噴口及所述第五二次風(fēng)噴口在水平面上的偏轉(zhuǎn)角度為±15° 0
3.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述燃燒器還包括第五一次風(fēng)噴口和三次風(fēng)噴口，所述第五一次風(fēng)噴口及所述三次風(fēng)噴口沿所述爐膛的高度方向從下至上依次設(shè)置在所述第五二次風(fēng)噴口與所述緊湊燃盡風(fēng)噴口之間。
4.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述緊湊燃盡風(fēng)噴口有兩個(gè)，兩個(gè)所述緊湊燃盡風(fēng)噴口沿所述爐膛的高度方向依次排列設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述分離燃盡風(fēng)噴口有三個(gè)，三個(gè)所述分離燃盡風(fēng)噴口沿所述爐膛的高度方向依次排列設(shè)置。
6.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述分離燃盡風(fēng)噴口可擺動(dòng)設(shè)置在所述爐膛上，且在豎直方向上的可擺動(dòng)角度為30°，水平面上可擺動(dòng)角度為15。。
7.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述分離燃盡風(fēng)噴口距離所述緊湊燃盡風(fēng)噴口的最小距離為4000mm。
8.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述燃燒器還包括設(shè)在至少一個(gè)一次風(fēng)噴口背火側(cè)的周界風(fēng)噴口。
9.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述爐膛的底面的尺寸為14022X12330mm2 ； 所述第一二次風(fēng)噴口的尺寸為564X 326mm2 ； 所述第一一次風(fēng)噴口、所述第二一次風(fēng)噴口、所述第三一次風(fēng)噴口、所述第四一次風(fēng)噴口及所述第五一次風(fēng)噴口的尺寸為564X 644mm2 ； 所述第二二次風(fēng)噴口、所述第三二次風(fēng)噴口、所述第四二次風(fēng)噴口及所述第五二次風(fēng)噴口的尺寸為564 X 548mm2 ； 所述緊湊燃盡風(fēng)噴口的尺寸為564X 326mm2 ； 所述分離燃盡風(fēng)噴口的尺寸為564X326mm2。
10.一種四角切圓鍋爐，其特征在于，包括權(quán)利要求1?9中任一項(xiàng)所述的爐膛。
【文檔編號(hào)】F23C7/00GK104033888SQ201410259030
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】李德波, 徐齊勝, 劉亞明, 鄧劍華, 成明濤 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院