一種角式切向燃燒煤粉鍋爐的燃燒裝置的制造方法
【專利摘要】一種角式切向燃燒煤粉鍋爐的燃燒裝置，其中分離式燃盡風(fēng)噴口、緊湊式燃盡風(fēng)噴口、至少四個(gè)一次風(fēng)噴口和至少四個(gè)主二次風(fēng)噴口、中油二次風(fēng)噴口、托底二次風(fēng)噴口與下油二次風(fēng)噴口由上至下依次設(shè)置，若干個(gè)一次風(fēng)噴口在爐內(nèi)布置時(shí)，中上部一次風(fēng)布置角度連續(xù)減小，其中最上部一次風(fēng)噴口對沖或者反切布置，上部緊湊式燃盡風(fēng)噴口和分離式燃盡風(fēng)噴口均采用水平和垂直雙向擺動(dòng)設(shè)計(jì)，用于燃用易結(jié)焦煤質(zhì)的切向燃燒煤粉鍋爐的高效低污染燃燒。
【專利說明】
一種角式切向燃燒煤粉鍋爐的燃燒裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種低NOx煤粉燃燒裝置，具體涉及一種用于易結(jié)焦煤質(zhì)燃燒的角式切向燃燒煤粉鍋爐的低NOx燃燒裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤粉爐切向燃燒技術(shù)一般指煤粉氣流從布置在爐膛4角或6角的直流式燃燒器引入爐膛進(jìn)行燃燒的方式。通過各角來的風(fēng)粉混合物協(xié)同動(dòng)作，在爐內(nèi)形成一個(gè)強(qiáng)旋流火球燃燒。隨著風(fēng)量的逐層加入，水平截面上的空氣流量不斷增加，實(shí)際旋轉(zhuǎn)切圓不斷增大，而同時(shí)隨著高度的增加(煤粉的逐層投入)燃燒溫度不斷提高，這導(dǎo)致煤粉顆粒被甩出旋轉(zhuǎn)氣流到水冷壁上的幾率也同時(shí)增加，而高溫又使灰粒在壁面附近結(jié)焦的可能性大幅提高。對于那些灰熔點(diǎn)較低的易結(jié)焦煤質(zhì)，由于采用空氣分級(jí)(增加了燃盡風(fēng))，主燃區(qū)風(fēng)量減少導(dǎo)致還原性氣氛大大增強(qiáng)，灰熔點(diǎn)相應(yīng)降低，則隨著爐膛高度的增加水冷壁結(jié)焦的可能性也逐漸增加。在鍋爐日常運(yùn)行中表現(xiàn)為結(jié)焦區(qū)域主要集中在中上部燃燒器區(qū)域以及燃燒器到燃盡風(fēng)這段主還原區(qū)的水冷壁上。
[0003]針對燃用易結(jié)焦煤質(zhì)煤粉鍋爐存在的結(jié)焦問題，專利“具有附壁二次風(fēng)和網(wǎng)格燃盡風(fēng)的煤粉鍋爐”(中國專利申請第201210236354.7號(hào))在主燃區(qū)和還原區(qū)采用一層到多層的附壁二次風(fēng)，來破壞射流形成的尾渦，擴(kuò)大水冷壁附近的氧化性氣氛，進(jìn)而提高水冷壁抗結(jié)渣和高溫腐蝕的能力。專利“一種鍋爐燃燒器貼壁風(fēng)燃燒系統(tǒng)”(中國專利申請第201210209230.X號(hào))在一次風(fēng)燃燒器的兩側(cè)設(shè)置大壓頭(8000?1000Pa)的高速(50?120m/s)貼壁風(fēng)來防止水冷壁產(chǎn)生結(jié)渣和高溫腐蝕現(xiàn)象，同時(shí)采用二次風(fēng)比一次風(fēng)假想切圓更大的設(shè)計(jì)來強(qiáng)化防結(jié)渣效果。中國專利公開號(hào)CN201262392Y(—種煤粉鍋爐防結(jié)焦的二次風(fēng)裝置)中提到將二次風(fēng)在出口處分流，分成一股直流和一股偏轉(zhuǎn)射流來形成貼墻風(fēng)，進(jìn)而起到防結(jié)焦和降低鍋爐NOx排放的作用。專利“切向燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行方法”(中國專利公開號(hào)CN1331788A，國際專利公開號(hào)W000/37853英)中將主燃區(qū)內(nèi)的所有主二次風(fēng)采用偏轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，來控制鍋爐NOx的生成。
[0004]對于采用偏置二次風(fēng)，在強(qiáng)化爐內(nèi)水平方向的空氣分級(jí)控制NOx生成方面，以及對于強(qiáng)化水冷壁附近的氧化性氣氛減少該區(qū)域的結(jié)渣等方面都是有利的。但是在主燃區(qū)中下部采用偏置二次風(fēng)，容易導(dǎo)致主燃區(qū)托火不足，煤粉燃燒不完全，落入爐底的大渣量增加，且大渣含碳量也增加的問題。另外，實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)過大的偏置角度以及二次風(fēng)速度過高容易牽引一次風(fēng)射流往水冷壁方向移動(dòng)，反而增大了水冷壁結(jié)焦的可能性。對于那些一次風(fēng)采用整體反切設(shè)計(jì)同時(shí)二次風(fēng)正切設(shè)計(jì)的鍋爐，對于強(qiáng)化一次風(fēng)中的煤粉著火和空氣分級(jí)控制NOx是有利的，但是當(dāng)鍋爐負(fù)荷較低或大幅提高燃盡風(fēng)降低二次風(fēng)的時(shí)候，主燃區(qū)正向(逆時(shí)針)旋轉(zhuǎn)動(dòng)量不足，極易導(dǎo)致整體流動(dòng)反轉(zhuǎn)的問題，進(jìn)而對鍋爐的穩(wěn)定安全運(yùn)行造成影響。而對于采用引入一股大壓頭的高速貼壁風(fēng)的措施則大大增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型為解決燃用易結(jié)焦煤質(zhì)煤粉鍋爐中上層燃燒器區(qū)域、以及燃燒器與燃盡風(fēng)之間主還原區(qū)水冷壁容易結(jié)焦的問題，而提供一種角式切向燃燒煤粉鍋爐的燃燒裝置。
[0006]一種角式切向燃燒煤粉鍋爐的燃燒裝置，燃燒裝置分四組，分別布置在四角切圓煤粉鍋爐爐膛的角部位置，其中，每一組燃燒裝置由上至下依次設(shè)置有連續(xù)的分離式燃盡風(fēng)噴口、緊湊式燃盡風(fēng)噴口、至少四個(gè)一次風(fēng)噴口和至少四個(gè)主二次風(fēng)噴口、中油二次風(fēng)噴口、托底二次風(fēng)噴口與下油二次風(fēng)噴口，一次風(fēng)噴口和主二次風(fēng)噴口相互間隔布置;其特征在于，至少四個(gè)一次風(fēng)噴口在爐內(nèi)角部布置時(shí)，位于中上部的一次風(fēng)噴口布置角度連續(xù)減小，其中最上部一次風(fēng)噴口采用對沖或者反切布置方式;上部緊湊式燃盡風(fēng)噴口和分離式燃盡風(fēng)噴口均采用水平和垂直雙向擺動(dòng)結(jié)構(gòu)。
[0007]進(jìn)一步地，對于N層采用水平濃淡燃燒的一次風(fēng)噴口中的上半部分噴口，其中N24，若N為偶數(shù)，從第N/2+1個(gè)噴口開始，從下到上的一次風(fēng)噴口中心線與爐膛對角線夾角逐漸減小;若N為奇數(shù)，從第N/2+0.5個(gè)噴口開始，從下到上的一次風(fēng)噴口中心線與爐膛對角線夾角逐漸減小。
[0008]進(jìn)一步地，布置有I到2層緊湊式燃盡風(fēng)噴口，且噴口采用水平和垂直雙向擺動(dòng)結(jié)構(gòu);緊湊式燃盡風(fēng)噴口所對應(yīng)的風(fēng)箱上隔板與水冷套間留有一定的間隙以噴入一股更小的風(fēng)量。
[0009]進(jìn)一步地，在距緊湊式燃盡風(fēng)噴口中心上方距離2m?6m處開始布置2到4層分離式燃盡風(fēng)噴口，分離式燃盡風(fēng)噴口采用水平和垂直雙向擺動(dòng)結(jié)構(gòu)。
[0010]進(jìn)一步地，托底二次風(fēng)噴口、主二次風(fēng)噴口、下油二次風(fēng)噴口和中油二次風(fēng)噴口的中心線與爐膛對角線夾角布置角度與下半部分一次風(fēng)噴口布置角度相同。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0012]—、本實(shí)用新型通過將多層一次風(fēng)噴口中的上組一次風(fēng)的中心線與對角線夾角設(shè)計(jì)成從下到上逐漸減小，可以逐級(jí)有效地約束鍋爐旋轉(zhuǎn)切圓的擴(kuò)大，使煤粉更加集中在爐膛中間區(qū)域燃燒，減少顆粒游離到水冷壁附近。由于下組一次風(fēng)和整體二次風(fēng)采用正切布置，在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)氣流反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。而不設(shè)計(jì)成偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)也是為了有效控制旋轉(zhuǎn)切圓的大小，同時(shí)強(qiáng)化托火及燃燒作用減少了落入冷灰斗的大渣量并控制大渣中的含碳量。上述措施能夠在低NOx燃燒的過程中更加有效的解決水冷壁附近的結(jié)焦問題。
[0013]二、在中上部一次風(fēng)布置角度連續(xù)減小的基礎(chǔ)上，通過采用一次風(fēng)水平濃淡燃燒，既可以實(shí)現(xiàn)減少壁面附近結(jié)焦的作用，又因?yàn)閷θ剂虾涂諝膺M(jìn)行了有效分級(jí)，所以對于鍋爐NOx的生成控制也是有利的。
[0014]三、在除啟爐和低負(fù)荷投油穩(wěn)燃以外的日常運(yùn)行工況中，油二次風(fēng)風(fēng)門開度關(guān)至最小，其他二次風(fēng)和風(fēng)門開度為兩頭大中間小的縮腰型配置形式。這樣通過減少中油二次風(fēng)噴口以及附近的主二次風(fēng)噴口的風(fēng)量至最低狀態(tài)(僅用于冷卻噴口用)，形成實(shí)際隔斷的上下兩組燃燒器。這一方面拉開了連續(xù)的燃燒火焰，控制隨爐膛高度逐漸升高的溫度，另一方面則形成了初步還原區(qū)，下組燃燒器生成的NOx氣體在該段實(shí)現(xiàn)了初步還原。
[0015]四、緊湊式燃盡風(fēng)噴口采用反切擺動(dòng)時(shí)，除了減少殘余旋轉(zhuǎn)控制汽溫偏差的作用夕卜，還能夠起到約束旋轉(zhuǎn)氣流，減少灰粒子游離到壁面的作用。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型燃燒裝置單角各層噴口布置圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型燃燒裝置各層一次風(fēng)噴口射流中心線示意圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型燃燒裝置兩種燃盡風(fēng)噴口射流中心線示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的內(nèi)容僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0020]結(jié)合圖1說明本燃燒裝置的組成，共4組整體布置在四角切圓煤粉鍋爐爐膛的4個(gè)角部位置。其中，每組這樣的燃燒裝置將連續(xù)的分離式燃盡風(fēng)噴口7、緊湊式燃盡風(fēng)噴口6、至少四個(gè)的一次風(fēng)噴口 1-D、1-C、1-B、1-A和二次風(fēng)噴口(包括至少四個(gè)主二次風(fēng)噴口 3、中油二次風(fēng)噴口5)、托底二次風(fēng)噴口2與下油二次風(fēng)噴口4由上至下依次設(shè)置，一次風(fēng)噴口(Ι-β、 1-C、 1-B 、 1-A) 和主二次風(fēng)噴口 3相互間隔布置。
[0021]結(jié)合圖2說明本燃燒裝置具體布置角度，N層(N24)采用水平濃淡燃燒的一次風(fēng)噴口( 1-Da-C, 1-Βα-A)的上部噴口(若N為偶數(shù)，從第Ν/2+1個(gè)噴口開始;若N為奇數(shù)，從第Ν/2+0.5個(gè)噴口開始)中心線與對角線夾角從下到上逐漸減小。以Ν=4個(gè)噴口為例，具體一次風(fēng)噴口角度分布為:
[0022](I)適用于灰熔點(diǎn)較低的煤質(zhì)的一次風(fēng)噴口角度設(shè)置
[0023]1-A角度= α(2° < α < 4° )，1-Β角度=α，1-C角度= α-(2° ?3° )°，1-D角度= α-(3°
?5°)°。
[0024](2)適用于灰熔點(diǎn)較高的煤質(zhì)的一次風(fēng)噴口角度設(shè)置
[0025]1-A角度= α(4° < α < 7° )，1-Β角度=α，1-C角度= α-(3° ?4° )°，1-D角度= α-(5°
?7°)°。
[0026]其中α為噴口中心線與爐膛對角線的夾角。
[0027]結(jié)合圖3，本燃燒裝置的緊湊式燃盡風(fēng)噴口6和分離式燃盡風(fēng)噴口 7均采用水平和垂直雙向擺動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，用以調(diào)整爐內(nèi)火焰中心高度以及左右兩側(cè)的煙溫與汽溫偏差。其中，從所述緊湊式燃盡風(fēng)噴口 6中心距離2m?6m處開始布置2-4層分離式燃盡風(fēng)噴口 7。緊湊式燃盡風(fēng)噴口 6所在風(fēng)箱上隔板與水冷套間留有一定的間隙以噴入更小的一股風(fēng)量，利用這股低速的擴(kuò)散風(fēng)減少角部區(qū)域還原區(qū)的結(jié)焦。
[0028]結(jié)合圖2，其他各二次風(fēng)(包括托底二次風(fēng)噴口2、主二次風(fēng)噴口 3、下油二次風(fēng)噴口4和中油二次風(fēng)噴口 5)的中心線與對角線夾角布置角度都為α。
[0029]以上所述的一種角式切向燃燒煤粉鍋爐的低NOx燃燒裝置，除啟爐以及低負(fù)荷投油穩(wěn)燃外，油二次風(fēng)(下油二次風(fēng)噴口 4和中油二次風(fēng)噴口 5)風(fēng)門開度關(guān)至最小。其他二次風(fēng)(托底二次風(fēng)噴口 2、主二次風(fēng)噴口 3)風(fēng)門開度為兩頭大中間小的縮腰型配置形式。分離式燃盡風(fēng)噴口 7風(fēng)量占總風(fēng)量的20%?25%。
[0030]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本實(shí)用新型的解釋，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種角式切向燃燒煤粉鍋爐的燃燒裝置，燃燒裝置分四組，分別布置在四角切圓煤粉鍋爐爐膛的角部位置，其中，每一組燃燒裝置由上至下依次設(shè)置有連續(xù)的分離式燃盡風(fēng)噴口、緊湊式燃盡風(fēng)噴口、至少四個(gè)一次風(fēng)噴口和至少四個(gè)主二次風(fēng)噴口、中油二次風(fēng)噴口、托底二次風(fēng)噴口與下油二次風(fēng)噴口，一次風(fēng)噴口和主二次風(fēng)噴口相互間隔布置;其特征在于，至少四個(gè)一次風(fēng)噴口在爐內(nèi)角部布置時(shí)，位于中上部的一次風(fēng)噴口布置角度連續(xù)減小，其中最上部一次風(fēng)噴口采用對沖或者反切布置方式;上部緊湊式燃盡風(fēng)噴口和分離式燃盡風(fēng)噴口均采用水平和垂直雙向擺動(dòng)結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種角式切向燃燒煤粉鍋爐的燃燒裝置，其特征在于:對于N層采用水平濃淡燃燒的一次風(fēng)噴口中的上半部分噴口，其中4，若N為偶數(shù)，從第N/2+1個(gè)噴口開始，從下到上的一次風(fēng)噴口中心線與爐膛對角線夾角逐漸減小;若N為奇數(shù)，從第N/2+0.5個(gè)噴口開始，從下到上的一次風(fēng)噴口中心線與爐膛對角線夾角逐漸減小。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種角式切向燃燒煤粉鍋爐的燃燒裝置，其特征在于:布置有I至IJ2層緊湊式燃盡風(fēng)噴口，且噴口采用水平和垂直雙向擺動(dòng)結(jié)構(gòu);緊湊式燃盡風(fēng)噴口所對應(yīng)的風(fēng)箱上隔板與水冷套間留有一定的間隙以噴入一股更小的風(fēng)量。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種角式切向燃燒煤粉鍋爐的燃燒裝置，其特征在于:在距緊湊式燃盡風(fēng)噴口中心上方距離2m?6m處開始布置2到4層分離式燃盡風(fēng)噴口，分離式燃盡風(fēng)噴口采用水平和垂直雙向擺動(dòng)結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種角式切向燃燒煤粉鍋爐的燃燒裝置，其特征在于:托底二次風(fēng)噴口、主二次風(fēng)噴口、下油二次風(fēng)噴口和中油二次風(fēng)噴口的中心線與爐膛對角線夾角布置角度與下半部分一次風(fēng)噴口布置角度相同。
【文檔編號(hào)】F23C5/14GK205535763SQ201620121353
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月4日
【發(fā)明人】李本鋒, 張國柱, 張鈞泰, 劉玉龍, 王正陽, 任立立, 陸葉, 杜大全
【申請人】大唐(北京)能源管理有限公司, 北京國電龍高科環(huán)境工程技術(shù)有限公司