兩段式燃盡風(fēng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及燃盡風(fēng)技術(shù)，尤其涉及一種兩段式燃盡風(fēng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，由燃煤發(fā)電產(chǎn)生的污染越來越重，并導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境問題。高效、清潔地利用能源已經(jīng)成為政府和人們關(guān)注的頭等大事，為此，環(huán)保部于2011年7月出臺(tái)了最新的《火力發(fā)電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)，對(duì)我國(guó)現(xiàn)有和新建火力發(fā)電機(jī)組污染物排放提出了嚴(yán)格的要求。氮氧化物是燃煤鍋爐產(chǎn)生的重要污染物之一，通常包括NO、N02、N2O等，是大氣中酸雨和霧霾的重要來源之一，對(duì)人體健康和環(huán)境有較大危害，也是新標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)控制的對(duì)象之一。在鍋爐NOx排放方面，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定自2014年I月I日起，對(duì)2003年12月31日以后建成的火力發(fā)電鍋爐，NOx排放不大于100mg/Nm3 (O2 =6% )，對(duì)2003年12月31日前建成的火力發(fā)電鍋爐，NOx排放不大于200mg/Nm3 (O2 = 6% )。自2012年I月I日起，所有新建火力發(fā)電鍋爐，NOx排放不大于100mg/Nm3(02= 6% )。為達(dá)到最新的環(huán)保指標(biāo)，絕大部分火力發(fā)電廠采用選擇性尾部催化還原技術(shù)(SCR技術(shù))，但SCR技術(shù)的投資成本和運(yùn)行成本較高，如果不采用低NOx燃燒技術(shù)，而直接采用SCR技術(shù)，將使得電廠的運(yùn)行成本過大。所以我國(guó)仍然需要同時(shí)依靠從燃燒角度解決NOx污染問題，采用低NOx燃燒技術(shù)+SCR技術(shù)的路線來滿足最新的環(huán)保要求。目前常用的低氮燃燒技術(shù)有燃料分級(jí)燃燒技術(shù)、空氣分級(jí)燃燒技術(shù)、煙氣再循環(huán)技術(shù)。
[0003]在燃燒中已生成的NO遇到烴根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2, C和CnHm時(shí)，會(huì)發(fā)生NO的還原反應(yīng)，反應(yīng)式為:
[0004]4N0+CH4= 2N2+C02+2H20
[0005]2N0+2CnHm+ (2n+m/2-1) O2= N 2+2nC02+mH20
[0006]2N0+2C0 = N2+2C02
[0007]2N0+2C = N2+2C0
[0008]2N0+2H2= N2+2H20
[0009]利用上述原理，將80-85%的燃料送入第一級(jí)燃燒區(qū)，在α >1條件下，燃燒并生成NOx?送入一級(jí)燃燒區(qū)的燃料稱為一次燃料，其余15-20%的燃料則在主燃燒器的上部送入二級(jí)燃燒區(qū)，在α〈1的條件下形成很強(qiáng)的還原性氣氛，使得在一級(jí)燃燒區(qū)中生成的NOx在二級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)被還原成氮分子，二級(jí)燃燒區(qū)又稱再燃區(qū)，送入二級(jí)燃燒區(qū)的燃料又稱為二次燃料，或稱再燃燃料。在再燃區(qū)中不僅使得已生成的NOx得到還原，還抑制了新的NOx的生成，可使NOx的排放濃度進(jìn)一步降低。
[0010]一般，采用燃料分級(jí)可使NOx的排放濃度降低50%以上。在再燃區(qū)的上面還需布置"火上風(fēng)"噴口，形成第三級(jí)燃燒區(qū)(燃盡區(qū))，以保證再燃區(qū)中生成的未完全燃燒產(chǎn)物的燃盡，這種再燃燒法又稱為燃料分級(jí)燃燒。
[0011]上述的燃料分級(jí)燃燒技術(shù)可以有效地降低鍋爐NOx排放，但也存在著較多的缺點(diǎn)，限制了它的應(yīng)用，其中最大的缺點(diǎn)是再燃燃料的選取。燃料分級(jí)燃燒時(shí)所使用的二次燃料可以是和一次燃料相同的燃料，也可以是碳?xì)漕悮怏w，如天然氣。如煤粉爐可以采用天然氣作為二次燃料，也可以選用煤粉作為二次燃料。
[0012]因?yàn)槎稳剂险颊麄€(gè)鍋爐燃燒份額的15?20%左右，采用天然氣作為二次燃料，存在燃料成本過高的問題。
[0013]采用煤粉作為二次燃料也存在較大的問題。因?yàn)槎稳剂显谠偃紖^(qū)內(nèi)的停留時(shí)間較短，用煤粉作為二次燃料，燃燒效率不高，易導(dǎo)致鍋爐飛灰含碳量上升。因此，二次燃料只能選用揮發(fā)份高、燃盡性好的煤種。
[0014]例如煤粉爐可以利用煤粉作為二次燃料。但目前煤粉爐更多采用碳?xì)漕悮怏w或液體燃料作為二次燃料，這是因?yàn)楹涂諝夥旨?jí)燃燒相比，燃料分級(jí)燃燒在爐膛內(nèi)需要有三級(jí)燃燒區(qū)，這合行燃料和煙氣在再燃區(qū)內(nèi)的儀時(shí)間相對(duì)較短，所以二次燃料宜于選用煤粉作為二次燃料，也要采用高揮發(fā)分易燃的煤種，而且要磨得更細(xì)。這需要在現(xiàn)有的制粉系統(tǒng)之夕卜，另加一套超細(xì)粉制粉系統(tǒng)，使得工藝流程、成本均增加較多。且使用超細(xì)粉再燃的過程中也易導(dǎo)致結(jié)渣、高溫腐蝕等問題。
[0015]圖1為常規(guī)空氣分級(jí)燃燒技術(shù)示意圖，空氣分級(jí)技術(shù)基本原理是將燃料的燃燒過程分階段完成。在第一階段，將燃燒所需的空氣量分成兩次分別送入爐膛。減少?gòu)闹魅紵鞴┤霠t膛的空氣，使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒。此時(shí)主燃燒器區(qū)域內(nèi)過量空氣系數(shù)α < 1，因而降低了燃燒區(qū)內(nèi)的燃燒速度和溫度水平。因此，不但延遲了燃燒過程，而且在還原性氣氛中降低了生成NOx的反應(yīng)率，抑制了 NOx在這一燃燒中的生成量。為了完成全部燃燒過程，完全燃燒所需的其余空氣則通過布置在主燃燒器上方的專門空氣噴口 OFA(over fire air)--稱為〃火上風(fēng)〃噴口送入爐膛，與第一級(jí)燃燒區(qū)在〃貧氧燃燒
〃條件下所產(chǎn)生的煙氣混合，在α > I的條件下完成全部燃燒過程。由于整個(gè)燃燒過程所需空氣是分兩級(jí)供入爐內(nèi)，故稱為空氣分級(jí)燃燒法。
[0016]上述空氣分級(jí)燃燒技術(shù)成本低，效果好。但也存在一定的問題:由于主燃區(qū)空氣較少，燃燒推遲，易導(dǎo)致鍋爐飛灰含碳量升高，降低鍋爐燃燒效率。一般說來，分離燃盡風(fēng)的風(fēng)量越大，位置越高，鍋爐降氮效果越好，但同時(shí)鍋爐的飛灰含碳量也越高，鍋爐效率越低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0017]本實(shí)用新型提供一種兩段式燃盡風(fēng)系統(tǒng)，以在獲得低的NOx生成量的同時(shí)將飛灰含碳量控制在合理的水平。
[0018]根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的一方面，公開了一種兩段式燃盡風(fēng)系統(tǒng)，所述的兩段式燃盡風(fēng)系統(tǒng)包括:鍋爐本體，爐膛，爐膛水平出口屏式過熱器，多個(gè)磨煤機(jī)，主燃燒器，低位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱，高位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱及空氣預(yù)熱器；
[0019]所述爐膛從下至上分為主燃燒區(qū)、還原區(qū)、第一燃盡區(qū)及第二燃盡區(qū)；
[0020]在所述第二燃盡區(qū)，所述爐膛的四個(gè)角上分別設(shè)置有一列所述高位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱，每列所述高位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱中設(shè)置有多個(gè)高位分離燃盡風(fēng)噴嘴；
[0021]在所述第一燃盡區(qū)，所述爐膛的四個(gè)角上分別設(shè)置有一列所述低位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱，每列所述低位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱中設(shè)置有多個(gè)低位分離燃盡風(fēng)噴嘴；
[0022]在所述主燃燒區(qū)，所述爐膛的四個(gè)角上分別設(shè)置有一列所述主燃燒器，每列所述主燃燒器中設(shè)置有多個(gè)二次風(fēng)噴嘴，相鄰的二次風(fēng)噴嘴之間設(shè)置有一個(gè)一次風(fēng)煤粉噴嘴；
[0023]所述磨煤機(jī)出口設(shè)置有多根煤粉管道，所述磨煤機(jī)通過所述煤粉管道與所述一次風(fēng)煤粉噴嘴相連接；
[0024]二次風(fēng)從所述空氣預(yù)熱器引出，部分通過一第一二次風(fēng)道進(jìn)入所述主燃燒器；部分通過一第二二次風(fēng)道進(jìn)入所述低位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱，通過設(shè)置在所述低位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱中的所述低位分離燃盡風(fēng)噴嘴噴入所述爐膛；部分通過所述第二二次風(fēng)道進(jìn)入所述高位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱，通過設(shè)置在所述高位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱中的所述高位分離燃盡風(fēng)噴嘴噴入所述爐膛。
[0025]一實(shí)施例中，所述爐膛由四面水冷壁組成。
[0026]一實(shí)施例中，所述低位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱的中心到最上排所述一次風(fēng)煤粉噴嘴的中心的距離hi與最上排所述一次風(fēng)煤粉噴嘴的中心到所述爐膛水平出口屏式過熱器底部的距離H的比例為0.3:1。
[0027]一實(shí)施例中，所述高位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱的中心到所述低位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱的中心的距離h2與所述距離H的比例為0.2:1。
[0028]一實(shí)施例中，所述低位分離燃盡風(fēng)噴嘴能左右水平擺動(dòng)各25度。
[0029]一實(shí)施例中，所述高位分離燃盡風(fēng)噴嘴能左右水平擺動(dòng)各25度。
[0030]一實(shí)施例中，所述磨煤機(jī)的臺(tái)數(shù)為六臺(tái)。
[0031]一實(shí)施例中，每臺(tái)所述磨煤機(jī)出口設(shè)置有四根煤粉管道，四根煤粉管道分別與同一個(gè)標(biāo)高的四個(gè)一次風(fēng)煤粉噴嘴對(duì)應(yīng)連接。
[0032]本申請(qǐng)的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果:
[0033]本實(shí)用新型通過采用兩段分離燃盡風(fēng)的布置方式，運(yùn)行中通過調(diào)節(jié)主燃區(qū)、第一燃盡區(qū)和第二燃盡區(qū)的過量空氣系數(shù)，在獲得低的NOx生成量的同時(shí)，能將飛灰含碳量控制在合理的水平，與傳統(tǒng)的一段分離燃盡風(fēng)布置方式相比，增加了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)的靈活性，能更好地適應(yīng)煤種和負(fù)荷變化。
[0034]本實(shí)用新型通過采用兩段分離燃盡風(fēng)布置方式，能夠強(qiáng)化分離燃盡風(fēng)與爐內(nèi)高溫?zé)煔夂臀慈急M焦碳的湍流混合，提高燃燒效率。
[0035]本實(shí)用新型通過采用兩段分離燃盡風(fēng)布置方式，能更有效地消除爐膛出口的煙氣殘余旋流強(qiáng)度，提高高溫受熱面的工作可靠性。
[0036]應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請(qǐng)。
【附圖說明】
[0037]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(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簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0038]圖1為常規(guī)空氣分級(jí)燃燒技術(shù)示意圖；
[0039]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的兩段式燃盡風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中爐膛的分區(qū)