本發(fā)明涉及一種鍋爐，具體涉及一種乏氣風(fēng)偏置的W火焰鍋爐。

背景技術(shù)：

目前，在拱上布置有旋流煤粉燃燒器的W火焰鍋爐在中國(guó)占有一定比例。這種采用旋流燃燒器的W火焰鍋爐在燃用低揮發(fā)分煤特別是無(wú)煙煤時(shí)普遍存在著以下問題。

W火焰鍋爐NO_x排放量較高，可達(dá)1500～1800mg/m³。NO_x對(duì)動(dòng)物和人體有致毒作用，是形成酸雨的主要物質(zhì)之一，也是形成大氣中光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)和破壞大氣臭氧層的一個(gè)重要因素。NO_x在大氣中被進(jìn)一步氧化將形成細(xì)微的硝酸鹽顆粒，是霧霾的重要來(lái)源。

W火焰鍋爐由于燃用煤種為揮發(fā)分較低的無(wú)煙煤和貧煤，煤粉不易燃盡，飛灰可燃物含量偏高。飛灰可燃物含量高會(huì)造成鍋爐不完全燃燒損失增加，降低鍋爐效率。

W火焰鍋爐由于鍋爐本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和燃煤的難燃性，再加上煤質(zhì)多變，造成煤粉著火困難，燃燒不穩(wěn)定，特別是用于調(diào)峰，機(jī)組處于頻繁的變負(fù)荷運(yùn)行，更加重了燃燒的不穩(wěn)定性，鍋爐燃燒的不穩(wěn)定性嚴(yán)重地影響了電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

采用旋流燃燒器的W火焰鍋爐的一次風(fēng)煤粉氣流在經(jīng)過(guò)旋流燃燒器濃縮裝置后，使得50％的一次風(fēng)和10％～15％煤粉被分離出來(lái)，經(jīng)乏氣送風(fēng)管垂直向下引到乏氣噴口噴入爐膛燃燒。拱上旋流燃燒器與拱下水冷壁上的乏氣風(fēng)噴口在垂直方向上距離較近，且上下一一對(duì)應(yīng)布置，這樣勢(shì)必會(huì)使得乏氣風(fēng)過(guò)早地、直接地與下沖的濃煤粉氣流混合。乏氣風(fēng)過(guò)早地與下沖的濃煤粉氣流混合，未能充分發(fā)揮出乏氣風(fēng)分級(jí)燃燒的作用，削弱了乏氣風(fēng)降低NO_x的能力；導(dǎo)致NO_x的排放量過(guò)高，污染環(huán)境，另外，低溫乏氣風(fēng)直接沖刷下沖的高溫濃煤粉氣流，煤粉氣流溫度降低，穩(wěn)燃能力下降，同時(shí)也影響煤粉燃盡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決采用旋流燃燒器的W火焰鍋爐乏氣風(fēng)過(guò)早地、直接地與下沖的濃煤粉氣流混合未能充分發(fā)揮出乏氣風(fēng)分級(jí)燃燒的作用，削弱了乏氣風(fēng)降低NO_x的能力，導(dǎo)致NO_x排放量高，污染環(huán)境；同時(shí)低溫乏氣風(fēng)直接沖刷下沖的高溫濃煤粉氣流影響爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定性及煤粉燃盡的問題，進(jìn)而提供一種乏氣風(fēng)偏置的W火焰鍋爐。

本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是：它包括上爐體、下爐體、前爐拱、后爐拱、2N個(gè)乏氣送風(fēng)管、4N個(gè)乏氣風(fēng)支管、2N個(gè)分級(jí)風(fēng)管、2N個(gè)旋流煤粉燃燒器，上爐體、下爐體、前爐拱和后爐拱構(gòu)成爐膛，N個(gè)旋流煤粉燃燒器布置在前爐拱上，N個(gè)旋流煤粉燃燒器布置在后爐拱上，且前爐拱上的每個(gè)旋流煤粉燃燒器分別與后爐拱上的一個(gè)旋流煤粉燃燒器相對(duì)設(shè)置，N個(gè)乏氣送風(fēng)管設(shè)置在鍋爐前墻水冷壁上，鍋爐前墻水冷壁上每個(gè)乏氣送風(fēng)管的下方對(duì)應(yīng)設(shè)有一個(gè)分級(jí)風(fēng)管，且分級(jí)風(fēng)管的底端傾斜布置在鍋爐前墻水冷壁上，N個(gè)乏氣送風(fēng)管設(shè)置在鍋爐后墻水冷壁上，鍋爐后墻水冷壁上每個(gè)乏氣送風(fēng)管的下方對(duì)應(yīng)設(shè)有一個(gè)分級(jí)風(fēng)管，且分級(jí)風(fēng)管的底端傾斜布置在鍋爐后墻水冷壁上，每個(gè)乏氣送風(fēng)管的頂端與一個(gè)旋流煤粉燃燒器密封連通，每個(gè)乏氣送風(fēng)管的底端兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)乏氣風(fēng)支管，兩個(gè)乏氣風(fēng)支管均傾斜設(shè)置，且乏氣送風(fēng)管的底端與兩個(gè)乏氣風(fēng)支管的頂端密封連通，位于鍋爐前墻水冷壁上乏氣送風(fēng)管底端的兩個(gè)乏氣風(fēng)支管與鍋爐前墻水冷壁連通，位于鍋爐后墻水冷壁上乏氣送風(fēng)管底端的兩個(gè)乏氣風(fēng)支管與鍋爐后墻水冷壁連通。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明乏氣風(fēng)偏置的W火焰鍋爐有利于煤粉燃盡，同時(shí)增強(qiáng)燃燒的穩(wěn)定性。

W火焰鍋爐乏氣風(fēng)溫為90℃左右，而爐內(nèi)著火后的濃煤粉氣流溫度高于1000℃，乏氣風(fēng)溫遠(yuǎn)低于著火后的濃煤粉氣流的溫度。乏氣風(fēng)未偏置時(shí)，較低溫度的乏氣風(fēng)直接沖刷高溫濃煤粉氣流，高溫濃煤粉氣流溫度降低，對(duì)煤粉的燃盡極為不利，同時(shí)煤粉穩(wěn)定燃燒的能力下降；乏氣風(fēng)偏置后，乏氣風(fēng)于下沖的濃煤粉氣流的兩側(cè)逐漸混入，避免了較低溫度的乏氣風(fēng)直接沖刷高溫濃煤粉氣流，煤粉的燃盡會(huì)得到大大改善，鍋爐內(nèi)煤粉燃燒的穩(wěn)定性也得以增強(qiáng)。特別地，當(dāng)鍋爐處于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐內(nèi)截面熱負(fù)荷和容積熱負(fù)荷均降低，鍋爐燃燒的穩(wěn)定性本身就差，較低溫度的乏氣風(fēng)若依然直接沖刷高溫濃煤粉氣流，勢(shì)必加劇了爐內(nèi)燃燒的不穩(wěn)定性，此時(shí)，更加凸顯了偏置乏氣風(fēng)對(duì)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)燃作用。

2、本發(fā)明乏氣風(fēng)偏置的W火焰鍋爐能夠進(jìn)一步降低鍋爐NO_x排放。

偏置后的乏氣風(fēng)從下沖的濃煤粉氣流的兩側(cè)逐漸混入，乏氣風(fēng)與濃煤粉氣流之間的混合是一個(gè)逐步混合的過(guò)程，至濃煤粉氣流下射至一定深度后，乏氣風(fēng)才和濃煤粉氣流混合完全，改變了原有乏氣風(fēng)過(guò)早混入濃煤粉氣流的方式，延長(zhǎng)了下沖的濃煤粉氣流在貧氧氣氛中燃燒的時(shí)間，乏氣風(fēng)偏置抑制了NO_x的生成，進(jìn)而保證生態(tài)環(huán)境不受NO_x的污染。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)主視圖，圖2是乏氣送風(fēng)管3、乏氣風(fēng)支管4、分級(jí)風(fēng)管5布置在鍋爐前墻水冷壁9或布置在鍋爐后墻水冷壁10上的示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1-圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種乏氣風(fēng)偏置的W火焰鍋爐，它包括上爐體1、下爐體2、前爐拱7、后爐拱8、2N個(gè)乏氣送風(fēng)管3、4N個(gè)乏氣風(fēng)支管4、2N個(gè)分級(jí)風(fēng)管5、2N個(gè)旋流煤粉燃燒器6，上爐體1、下爐體2、前爐拱7和后爐拱8構(gòu)成爐膛，N個(gè)旋流煤粉燃燒器6布置在前爐拱7上，且N個(gè)旋流煤粉燃燒器6呈“一”字形布置，N個(gè)旋流煤粉燃燒器6布置在后爐拱8上，且N個(gè)旋流煤粉燃燒器6呈“一”字形布置，且前爐拱7上的每個(gè)旋流煤粉燃燒器6分別與后爐拱8上的一個(gè)旋流煤粉燃燒器6相對(duì)設(shè)置，N個(gè)乏氣送風(fēng)管3設(shè)置在鍋爐前墻水冷壁9上，鍋爐前墻水冷壁9上每個(gè)乏氣送風(fēng)管3的下方對(duì)應(yīng)設(shè)有一個(gè)分級(jí)風(fēng)管5，且分級(jí)風(fēng)管5的底端傾斜布置在鍋爐前墻水冷壁9上，N個(gè)乏氣送風(fēng)管3設(shè)置在鍋爐后墻水冷壁10上，鍋爐后墻水冷壁10上每個(gè)乏氣送風(fēng)管3的下方對(duì)應(yīng)設(shè)有一個(gè)分級(jí)風(fēng)管5，且分級(jí)風(fēng)管5的底端傾斜布置在鍋爐后墻水冷壁10上，每個(gè)乏氣送風(fēng)管3的頂端與一個(gè)旋流煤粉燃燒器6密封連通，每個(gè)乏氣送風(fēng)管3的底端兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)乏氣風(fēng)支管4，兩個(gè)乏氣風(fēng)支管4均傾斜設(shè)置，且乏氣送風(fēng)管3的底端與兩個(gè)乏氣風(fēng)支管4的頂端密封連通，位于鍋爐前墻水冷壁9上乏氣送風(fēng)管3底端的兩個(gè)乏氣風(fēng)支管4與鍋爐前墻水冷壁9連通，位于鍋爐后墻水冷壁10上乏氣送風(fēng)管3底端的兩個(gè)乏氣風(fēng)支管4與鍋爐后墻水冷壁10連通。

具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖1-圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種乏氣風(fēng)偏置的W火焰鍋爐，所述安裝在鍋爐前墻水冷壁9上每個(gè)乏氣風(fēng)支管4的中心線與水平面所成的角度為α，安裝在鍋爐后墻水冷壁10上每個(gè)乏氣風(fēng)支管4的中心線與水平面所成的角度為β，α的數(shù)值與β的數(shù)值相等，α的取值范圍為20°-30°，其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖1-圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種乏氣風(fēng)偏置的W火焰鍋爐，鍋爐前墻水冷壁9上每個(gè)乏氣風(fēng)支管4的底端至前爐拱7底端的距離為L(zhǎng)₁,鍋爐后墻水冷壁10上每個(gè)乏氣風(fēng)支管4的底端至后爐拱8底端的距離為L(zhǎng)₂,L₂的數(shù)值與L₁的數(shù)值相等，且L₁的取值范圍為2500mm-3000mm，其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式二相同。

具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖1-圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種乏氣風(fēng)偏置的W火焰鍋爐，所述每個(gè)乏氣送風(fēng)管3的橫截面面積與乏氣送風(fēng)管3低端安裝兩個(gè)乏氣風(fēng)支管4橫截面面積的和相等，其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

工作原理

拱上旋流燃燒器的一次風(fēng)濃煤粉氣流在下沖過(guò)程中不斷混入二次風(fēng),著火后的濃煤粉氣流在下行一定深度后，偏置后的乏氣風(fēng)從下沖的濃煤粉氣流的兩側(cè)逐漸混入，乏氣風(fēng)與濃煤粉氣流之間的混合是一個(gè)逐步混合的過(guò)程，至濃煤粉氣流下射至一定深度后，乏氣風(fēng)才和濃煤粉氣流混合完全。乏氣風(fēng)偏置后，避免了較低溫度的乏氣風(fēng)直接沖刷高溫濃煤粉氣流，煤粉的燃盡會(huì)得到大大改善，鍋爐內(nèi)煤粉燃燒的穩(wěn)定性也得以增強(qiáng)。乏氣風(fēng)偏置后，延長(zhǎng)了下沖的濃煤粉氣流在貧氧氣氛中燃燒的時(shí)間，乏氣風(fēng)偏置抑制了NO_x的生成。

實(shí)施例

本實(shí)例是對(duì)一臺(tái)300MW W火焰鍋爐進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和熱態(tài)數(shù)值模擬，借用實(shí)際測(cè)量值與數(shù)值模擬的對(duì)比來(lái)證明模擬結(jié)果的可靠性，乏氣風(fēng)偏置前，前后墻水冷壁上各乏氣風(fēng)與拱上燃燒器在垂直方向上一一對(duì)應(yīng)布置，鍋爐的NO_x排放量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值和數(shù)值模擬值分別為1300mg/m³和1327mg/m³，NO_x排放量的數(shù)值模擬誤差為2.1％，飛灰可燃物含量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值和數(shù)值模擬值分別為11.7％和12.1％，這表明數(shù)值模擬的結(jié)果的可信度較高。改用本發(fā)明中的一種乏氣風(fēng)偏置的燃燒組織方式后，數(shù)值模擬得出的NO_x排放量降為912mg/m³，飛灰可燃含量為9.5％，這充分說(shuō)明本發(fā)明提供的一種乏氣風(fēng)偏置的燃燒布置方式能顯著降低NO_x排放和飛灰可燃物含量。