CN101806450B - 一种适用于不同负荷煤粉型锅炉的燃尽风装置 - Google Patents

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Abstract

适用于不同负荷煤粉型锅炉的燃尽风装置，它涉及一种燃尽风装置。解决了现有使用现有燃尽风装置的煤粉型锅炉在不同负荷时尤其是低负荷运行时，燃尽风动量降低，穿透力减弱，燃尽风在流场中混合不均匀，导致烟气中飞灰可燃物含量高，NOx含量高等问题。内燃尽风风道的入口处设置有内风道阀门，中间燃尽风风道的入口处设置有中间风道阀门，外燃尽风风道的入口处设置有外风道阀门。中间燃尽风风道和外燃尽风风道的连通处设有共用风道阀门。中间燃尽风风道的入口处设置有中间风道阀门，外燃尽风风道的入口处设置有外风道阀门。本发明通过调整阀门开度，在高、低负荷下，在降低NOx的同时，有很好的燃烧效果。

Description

一种适用于不同负荷煤粉型锅炉的燃尽风装置
技术领域
本发明涉及一种燃尽风装置，属于煤粉型锅炉燃烧技术领域。
背景技术
火力发电厂排放的NOx是三大烟气污染物(SOx，NOx及总悬浮颗粒物TSP)之一，已经带来了一系列的环境污染问题，严重危及生态平衡与人类的生存。目前，对于大部分未使用燃尽风的国内现役锅炉，燃用烟煤的NOx排放水平大多在600mg/m3左右，燃用贫煤的NOx排放水平大多在1000mg/m3左右，燃用低挥发份煤的NOx排放水平大多在2000mg/m3左右。随着国家和地方环保政策的日趋严格，利用各种手段来降低锅炉的NOx排放越来越受到重视。
为降低炉膛烟气中NOx含量，常在煤粉型锅炉主燃烧区上部安装燃尽风装置，从二次风中抽取部分空气作为燃尽风。这样，从二次风喷口经过的二次风量减少，主燃烧区域的局部空气过量系数小于1，燃料燃烧产生了大量CO等还原性气体，主燃烧区域处于还原性气氛，抑制了燃料型NOx的产生，进而控制了NOx的排放总量，燃尽风与燃烧区域产生的炉膛烟气混合，使烟气中可燃物燃烧，减少炉膛烟气中的飞灰可燃物含量。
对于大部分安装燃尽风装置的煤粉型锅炉，在满负荷下，燃尽风在主燃烧区上部喷入炉膛，可减少炉膛烟气中的飞灰可燃物含量。但是，在低负荷情况下，由于燃尽风随空气供给的减少而相应的减少，燃尽风风量减少，风速降低，燃尽风动量降低，其穿透力相应的降低，不能与炉膛烟气充分混合，导致飞灰中可燃物含量显著增加，锅炉效率降低，经济效益偏差。如果在低负荷时停止使用燃尽风装置，就会导致炉膛烟气中NOx含量显著增加。
发明内容
本发明为解决使用现有燃尽风装置的煤粉型锅炉在不同负荷时尤其是低负荷运行时，燃尽风动量降低，穿透力减弱，燃尽风在流场中混合不均匀，导致烟气中飞灰可燃物含量高，NOx含量高等问题，进而提出一种适用于不同负荷煤粉型锅炉的燃尽风装置。此装置在不同的负荷情况下都能正常的发挥作用。
本发明的技术方案是：
本发明所述燃尽风装置包括内风管、中间风管、外风管、内风道阀门、中间风道阀门和外风道阀门；所述内风管、中间风管、外风管由内至外依次套装且三者同轴设置，内风管的内腔为内燃尽风风道，内风管的外表面和中间风管的内壁表面之间的环形空腔为中间燃尽风风道，中间风管的外表面和外风管的内壁表面之间的环形空腔为外燃尽风风道，内燃尽风风道的入口处设置有内风道阀门，中间燃尽风风道的入口处设置有中间风道阀门，外燃尽风风道的入口处设置有外风道阀门。
本发明所述所述燃尽风装置包括内风管、中间风管、外风管、内风道阀门、中间风道阀门和外风道阀门；所述内风管、中间风管、外风管由内至外依次套装且三者同轴设置，内风管的内腔为内燃尽风风道，内风管的外表面和中间风管的内壁表面之间的环形空腔为中间燃尽风风道，中间风管的外表面和外风管的内壁表面之间的环形空腔为外燃尽风风道，内燃尽风风道的入口处设置有内风道阀门，中间燃尽风风道的入口端和外燃尽风风道的入口端连通，且中间燃尽风风道和外燃尽风风道的连通处设有共用风道阀门。
本发明所述所述燃尽风装置包括内风管、中间风管、外风管、内风道阀门、中间风道阀门和外风道阀门；所述内风管、中间风管、外风管由内至外依次套装且三者同轴设置，内风管的内腔为内燃尽风风道，内风管的外表面和中间风管的内壁表面之间的环形空腔为中间燃尽风风道，中间风管的外表面和外风管的内壁表面之间的环形空腔为外燃尽风风道，中间燃尽风风道的入口处设置有中间风道阀门，外燃尽风风道的入口处设置有外风道阀门。
本发明具有以下特点：
在不同的负荷下，通过调整各燃尽风风道入口处的阀门装置，来调节各燃尽风通道的气流速度，从而调节气流的动量。加强炉内流场湍流度，使炉内烟气与燃尽风较均匀混合，从而降低煤粉型锅炉烟气中飞灰可燃物含量。发明采用三风道的设计思路，本燃尽风装置包括三个燃尽风风道以及三个阀门装置。三个燃尽风风道在煤粉型锅炉正常负荷或满负荷时阀门装置开启(如设置风道旋流叶片，便于旋流的燃尽风较近距离迅速与喷口附近的炉内烟气混合)，直流的燃尽风风速高，动量和穿透力大，在较远处与炉内烟气混合，使得整个主燃烧区上部区域烟气与燃尽风较均匀混合，增加流场的湍流度，减少炉膛烟气中由于锅炉使用燃尽风装置而增加的飞灰可燃物含量。当煤粉型锅炉低负荷运行时，调节三风道入口处阀门装置的开度，使内风道风速保持不变。这样内风道中的燃尽风的动量与锅炉高负荷情况下相差不大，使燃尽风仍能与炉膛烟气充分混合，有利于锅炉使用燃尽风装置后煤粉的充分燃烧。和其它的燃尽风装置相比，本发明在低负荷时可以增加燃尽风刚度，强化燃尽风与烟气的混合，提高煤粉的燃尽效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图(三个直流风风道，且三个风道各设有一个阀门)，图2是本发明具体实施方式二的结构示意图(两个直流风道和一个旋流风道，且三个风道各设有一个阀门)，图3是本发明具体实施方式三的结构示意图(两个旋流风道和一个直流风道，且三个风道各设有一个阀门)；图4是本发明具体实施方式四的结构示意图(外风道、中间风道共用一个阀门)，图5是本发明具体实施方式五的结构示意图(外风道、中间风道共用一个阀门，外燃尽风风道为旋流风道)；图6是本发明具体实施方式六的结构示意图(中间风道、外风道各用一个阀门)，图7是本发明具体实施方式七的结构示意图(中间风道、外风道各用一个阀门，外燃尽风风道为旋流风道)。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的适用于不同负荷煤粉型锅炉的燃尽风装置包括内风管A、中间风管B、外风管C、内风道阀门4、中间风道阀门5和外风道阀门6；所述内风管A、中间风管B、外风管C由内至外依次套装且三者同轴设置，内风管A的内腔为内燃尽风风道1，内风管A的外表面和中间风管B的内壁表面之间的环形空腔为中间燃尽风风道2，中间风管B的外表面和外风管C的内壁表面之间的环形空腔为外燃尽风风道3，内燃尽风风道1的入口处设置有内风道阀门4，中间燃尽风风道2的入口处设置有中间风道阀门5，外燃尽风风道3的入口处设置有外风道阀门6。
三个燃尽风风道(内燃尽风风道1、中间燃尽风风道2和外燃尽风风道3)上安装的阀门(阀门装置)可以独立的调整自身的阀门开度，并调节相应的燃尽风风速(改变燃尽风动量)，以适应不同负荷下的煤粉型锅炉的充分燃烧，当煤粉型锅炉满负荷或正常负荷运行时，三个燃尽风风道内阀门装置全开，保持燃尽风动量在一定的水平上，减少烟气中飞灰可燃物含量。当煤粉型锅炉低负荷运行时，通过调整各阀门的开度，以保持内风道燃尽风仍保持高风速。本实施方式的内燃尽风风道1、中间燃尽风风道2和外燃尽风风道3均作为直流风道，从直流风道流出的风为直流风；直流风轴向动量大、穿透力强，能在距燃尽风喷口较远处与炉膛烟气混合、扩散。这种布置方式适用于燃烧器间距较小的情形，即密集布置的时候，如W火焰锅炉。通过调整阀门开度，在高、低负荷下，在降低NOx的同时，有很好的燃烧效果。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述燃尽风装置还包括外风道旋流叶片7，所述外风道旋流叶片7布置在外燃尽风风道3内。本实施方式的内燃尽风风道1和中间燃尽风风道2均作为直流风道，外燃尽风风道3作为旋流风道，从旋流风道流出的风为旋流风，从直流风道流出的风为直流风；直流风轴向动量大、穿透力强，能在距燃尽风喷口较远处与炉膛烟气混合、扩散；旋流风轴向动量与直流风相比较小、且旋流风具有切向速度，能在距燃尽风喷口较近处与炉膛烟气混合、扩散。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。适合于所有的炉型。在高、低负荷下，在降低NOx的同时，有很好的燃烧效果。
在各风道入口处安装有阀门装置调节风道开度。通过各风道的燃尽风轴向风速不同，直流风和旋流风动量不同、穿透力不同。燃尽风在主燃烧区上部与炉膛烟气均匀的混合。当煤粉型锅炉高负荷或正常负荷运行时，三个燃尽风风道入口处阀门全开，直流风和旋流风以一定风速喷入炉膛，与炉膛烟气中未燃尽的烟气充分混合，在降低NOx的同时，减少烟气中飞灰可燃物含量。当煤粉型锅炉低负荷运行时，燃尽风风量减少，调整各风道阀门装置的开度，以保持直流燃尽风仍具有高风速，使直流燃尽风在离喷口较远处与炉膛烟气混合，产生的旋流风在离喷口较近处与炉膛烟气混合，从而在降低NOx的同时，降低炉膛烟气中飞灰可燃物含量，不受低负荷的影响。无论在低负荷还是高负荷，燃尽风装置始终满足工况条件，保证锅炉的出力。
具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述燃尽风装置还包括中间风道旋流叶片8，所述中间风道旋流叶片8布置在中间燃尽风风道2内。本实施方式的内燃尽风风道1作为直流风道，中间燃尽风风道2和外燃尽风风道3均作为旋流风道；从旋流风道流出的风为旋流风，从直流风道流出的风为直流风；直流风轴向动量大、穿透力强，能在距燃尽风喷口较远处与炉膛烟气混合、扩散；旋流风轴向动量与直流风相比较小、且旋流风具有切向速度，能在距燃尽风喷口较近处与炉膛烟气混合、扩散。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。适合于所有的炉型。通过调整阀门开度，在高、低负荷下，在降低NOx的同时，有很好的燃烧效果。
具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述燃尽风装置包括内风管A、中间风管B、外风管C、内风道阀门4、中间风道阀门5和外风道阀门6；所述内风管A、中间风管B、外风管C由内至外依次套装且三者同轴设置，内风管A的内腔为内燃尽风风道1，内风管A的外表面和中间风管B的内壁表面之间的环形空腔为中间燃尽风风道2，中间风管B的外表面和外风管C的内壁表面之间的环形空腔为外燃尽风风道3，内燃尽风风道1的入口处设置有内风道阀门4，中间燃尽风风道2的入口端和外燃尽风风道3的入口端连通，且中间燃尽风风道2和外燃尽风风道3的连通处设有共用风道阀门9。
本实施方式燃尽风入口处阀门可以由3个减少到2个，中间燃尽风风道2和外燃尽风风道3共用一个阀门装置(共用风道阀门9)，内燃尽风风道1单独用一个阀门。这种布置方式适用于燃烧器间距较小的情形，即密集布置的时候，如W火焰锅炉。通过调整阀门开度，在高、低负荷下，在降低NOx的同时，有很好的燃烧效果。
具体实施方式五：结合图5说明本实施方式，本实施方式所述燃尽风装置还包括外风道旋流叶片7，所述外风道旋流叶片7布置在外燃尽风风道3内。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。适合于所有的炉型。通过调整阀门开度，在高、低负荷下，在降低NOx的同时，有很好的燃烧效果。
具体实施方式六：结合图6说明本实施方式，本实施方式所述燃尽风装置包括内风管A、中间风管B、外风管C、内风道阀门4、中间风道阀门5和外风道阀门6；所述内风管A、中间风管B、外风管C由内至外依次套装且三者同轴设置，内风管A的内腔为内燃尽风风道1，内风管A的外表面和中间风管B的内壁表面之间的环形空腔为中间燃尽风风道2，中间风管B的外表面和外风管C的内壁表面之间的环形空腔为外燃尽风风道3，中间燃尽风风道2的入口处设置有中间风道阀门5，外燃尽风风道3的入口处设置有外风道阀门6。
本实施方式燃尽风入口处阀门可以由3个减少到2个，中间燃尽风风道2和外燃尽风风道3各设置一个阀门，内燃尽风风道1不设阀门。这种布置方式适用于燃烧器间距较小的情形，即密集布置的时候，如W火焰锅炉。内燃尽风风道1不设阀门，始终保证内直流风的动量，能在距燃尽风喷口较远处与炉膛烟气混合、扩散；结构简单，通过调整阀门开度，在高、低负荷下，在降低NOx的同时，有很好的燃烧效果。
具体实施方式七：结合图7说明本实施方式，本实施方式所述燃尽风装置还包括外风道旋流叶片7，所述外风道旋流叶片7布置在外燃尽风风道3内。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。适合所有炉型，内燃尽风风道1不设阀门，始终保证内直流风的动量，能在距燃尽风喷口较远处与炉膛烟气混合、扩散；结构简单，通过调整阀门开度，在高、低负荷下，在降低NOx的同时，有很好的燃烧效果。
上述实施方式所述的燃尽风装置在使用时，内燃尽风风道1、中间燃尽风风道2和外燃尽风风道3均与煤粉型锅炉的锅膛连通。
上述实施方式不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的构思所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。
工作原理
本发明由三个燃尽风风道以及各风道入口处安装的阀门装置组成。在正常负荷时，开启三个燃尽风风道尾部的阀门装置。旋流风具有一定的切向速度，易于在燃尽风喷口处与炉膛烟气混合和扩散。直流风速度较高，动量较大，穿透力大，使之易与离喷口较远处的烟气充分混合。这样的燃尽风结构可以使炉膛烟气在主燃烧区上部与燃尽风充分混合，从而降低烟气中飞灰可燃物含量。在低负荷时，燃尽风流量减少，调整各风道阀门装置的开度，以保持燃尽风装置的直流风仍具有较高风速，可使燃尽风在离喷口较远处与炉膛烟气混合，旋流风在离喷口较近处与炉膛烟气混合。这样的燃尽风装置使锅炉在不同负荷下燃尽风与炉膛主燃烧区上部区域烟气较均匀混合，促进烟气中飞灰可燃物燃尽。通过调整阀门开度，在高、低负荷下，在降低NOx的同时，有很好的燃烧效果。

Claims (7)

1.一种适用于不同负荷煤粉型锅炉的燃尽风装置，其特征在于：所述燃尽风装置包括内风管(A)、中间风管(B)、外风管(C)、内风道阀门(4)、中间风道阀门(5)和外风道阀门(6)；所述内风管(A)、中间风管(B)、外风管(C)由内至外依次套装且三者同轴设置，内风管(A)的内腔为内燃尽风风道(1)，内风管(A)的外表面和中间风管(B)的内壁表面之间的环形空腔为中间燃尽风风道(2)，中间风管(B)的外表面和外风管(C)的内壁表面之间的环形空腔为外燃尽风风道(3)，内燃尽风风道(1)的入口处设置有内风道阀门(4)，中间燃尽风风道(2)的入口处设置有中间风道阀门(5)，外燃尽风风道(3)的入口处设置有外风道阀门(6)。
2.根据权利要求1所述的适用于不同负荷煤粉型锅炉的燃尽风装置，其特征在于：所述燃尽风装置还包括外风道旋流叶片(7)，所述外风道旋流叶片(7)布置在外燃尽风风道(3)内。
3.根据权利要求2所述的适用于不同负荷煤粉型锅炉的燃尽风装置，其特征在于：所述燃尽风装置还包括中间风道旋流叶片(8)，所述中间风道旋流叶片(8)布置在中间燃尽风风道(2)内。
4.一种适用于不同负荷煤粉型锅炉的燃尽风装置，其特征在于：所述燃尽风装置包括内风管(A)、中间风管(B)、外风管(C)、内风道阀门(4)、中间风道阀门(5)和外风道阀门(6)；所述内风管(A)、中间风管(B)、外风管(C)由内至外依次套装且三者同轴设置，内风管(A)的内腔为内燃尽风风道(1)，内风管(A)的外表面和中间风管(B)的内壁表面之间的环形空腔为中间燃尽风风道(2)，中间风管(B)的外表面和外风管(C)的内壁表面之间的环形空腔为外燃尽风风道(3)，内燃尽风风道(1)的入口处设置有内风道阀门(4)，中间燃尽风风道(2)的入口端和外燃尽风风道(3)的入口端连通，且中间燃尽风风道(2)和外燃尽风风道(3)的连通处设有共用风道阀门(9)。
5.根据权利要求4所述的适用于不同负荷煤粉型锅炉的燃尽风装置，其特征在于：所述燃尽风装置还包括外风道旋流叶片(7)，所述外风道旋流叶片(7)布置在外燃尽风风道(3)内。
6.一种适用于不同负荷煤粉型锅炉的燃尽风装置，其特征在于：所述燃尽风装置包括内风管(A)、中间风管(B)、外风管(C)、内风道阀门(4)、中间风道阀门(5)和外风道阀门(6)；所述内风管(A)、中间风管(B)、外风管(C)由内至外依次套装且三者同轴设置，内风管(A)的内腔为内燃尽风风道(1)，内风管(A)的外表面和中间风管(B)的内壁表面之间的环形空腔为中间燃尽风风道(2)，中间风管(B)的外表面和外风管(C)的内壁表面之间的环形空腔为外燃尽风风道(3)，中间燃尽风风道(2)的入口处设置有中间风道阀门(5)，外燃尽风风道(3)的入口处设置有外风道阀门(6)。
7.根据权利要求6所述的适用于不同负荷煤粉型锅炉的燃尽风装置，其特征在于：所述燃尽风装置还包括外风道旋流叶片(7)，所述外风道旋流叶片(7)布置在外燃尽风风道(3)内。
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C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
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Assignee: BEIJING GUODIAN LONGGAOKE ENVIRONMENT ENGINEERING & TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: Harbin Institute of Technology

Contract record no.: 2012990000156

Denomination of invention: Over-fire-air device for different load pulverized-coal fired boilers

Granted publication date: 20110810

License type: Exclusive License

Open date: 20100818

Record date: 20120330

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
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Granted publication date: 20110810