CN102454982A - 燃尽风喷口布置结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于墙式对冲燃烧煤粉锅炉的燃尽风喷口布置结构，墙式对冲燃烧煤粉锅炉的前墙和/或后墙的燃烧器区域包括多层燃烧器，在燃烧器区域的上方布置两层燃尽风喷口，包括上层的主燃尽风喷口和下层的辅助燃尽风喷口，主燃尽风喷口或辅助燃尽风喷口的数量与每层燃烧器的数量相同并且主燃尽风喷口或辅助燃尽风喷口在竖直方向上与每层的各个燃烧器一一对准，两层燃尽风喷口数量相差一个，主燃尽风喷口相对于辅助燃尽风喷口在竖直方向上呈错列地布置。通过本发明，总燃尽风风量较高，达到较好的抑制NOx生成的效果；同时两层燃尽风喷口在竖直方向上错列布置，增大了燃尽风气流的覆盖范围，增强了燃尽风气流对烟气中未燃尽物质的捕捉能力。
Description
技术领域
本发明属于煤粉燃烧技术领域，具体涉及一种燃尽风喷口布置结构，用于墙式对冲燃烧煤粉锅炉。
背景技术
空气分级燃烧技术是美国在50年代发展起来的一种煤粉锅炉燃烧技术。其原理是：将燃料的燃烧过程分阶段完成。在第一阶段，将从煤粉燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70％～75％，使燃料在缺氧富燃料的燃烧条件下燃烧。此时，过量空气系数α＜1，从而降低了燃烧区域内的燃烧速度和温度水平，不仅延迟了燃烧过程，而且在还原气氛中降低了生成NOx的反应率，抑制了NOx在这一区域的生成。其余燃烧所需的空气在距煤粉燃烧器上方一定距离处通过专门的空气喷口OFA(Over Fire Air)送入炉膛，与第一级燃烧区域产生的烟气混合，在α＞1的条件下完成全部燃烧过程。
该技术的关键在于：燃尽风风量、喷口安装位置及布置方式的选取。当燃尽风风量选取过低时，煤粉燃烧器内的二次风风量就难以降低至空气分级燃烧所需数值，使燃烧器区域内的过量空气系数仍旧接近1，不能达到良好的抑制氮氧化物生成的效果。
当燃尽风风量足够时，炉膛内煤粉燃烧器对应的区域处于欠氧状态，煤粉在这种条件下燃烧可大幅度抑制氮氧化物的生成。但是，由于没有足够的氧气，燃料不能完全燃烧，从而产生较多的未燃尽碳和CO气体。如果燃尽风喷口安装位置或布置方式选取不当，煤粉燃烧器区域内生成的未燃尽碳和CO气体在炉膛内不能与燃尽风内的氧气充分掺混，从而影响了燃料的燃尽程度，最终导致锅炉整体燃烧效率的降低。
目前，300～600MW级别墙式燃烧煤粉锅炉燃烧设备的布置方式通常为：每层等距布置4～6只旋流煤粉燃烧器，前、后墙(或仅前墙)各设3～4层煤粉燃烧器，在燃烧器区域的上方一定距离处设置一层OFA喷口，其数量与每层燃烧器数量相等，并且在水平方向一一对应。为保护炉膛侧墙，最外侧燃烧器距侧墙通常较远。这使得外侧燃尽风喷口与侧墙之间很容易形成“烟气走廊”，即煤粉燃烧器区域生成的烟气在向上运动过程中，受燃尽风气流扰动影响，偏向两侧墙处“溜走”，致使燃尽风气流与烟气中未燃尽物质的混合程度下降，影响了燃料的燃烧效率。而且，由于这部分烟气中含有较多H2S，在缺少燃尽风中氧气的保护时，易在侧墙水冷壁上形成高温腐蚀，影响锅炉安全运行。
图1为一种已知的常规墙式燃烧煤粉锅炉燃烧器中燃尽风喷口布置的示意图。如图1所示，煤粉燃烧器02喷出的煤粉及二次风进入炉膛内的主燃区101后开始着火、燃烧。由于部分二次风作为燃尽风从主燃区101上方一定距离的燃尽风喷口03喷入炉膛，使得主燃区101内处于一定的欠氧状态，煤粉燃烧不彻底，其生成物含有大量的CO气体、未燃尽碳颗粒等物质。这些物质随烟气04上升，在燃尽区102内受燃尽风气流影响而发生偏折，部分未燃尽物质从相邻两燃尽风喷口03之间或者从燃尽风喷口03与侧墙水冷壁01之间通过，未能与燃尽风中的氧气充分混合、反应，致使锅炉整体燃烧效率降低。实际运行中，从经济效益角度考虑，经常将燃尽风喷口03关小，以使主燃区101内的氧量提高，从而影响了抑制NOx生成的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于墙式对冲燃烧煤粉锅炉的燃尽风喷口布置结构，用于解决燃尽风量较高时容易出现的燃烧效率下降及侧墙高温腐蚀等问题，以实现其深度的空气分级燃烧，进而在确保燃烧效率不降低的前提下降低锅炉NOx生成量。
本发明是这样实现的：用于墙式对冲燃烧煤粉锅炉的燃尽风喷口布置结构，墙式对冲燃烧煤粉锅炉的前墙和/或后墙的燃烧器区域包括多层燃烧器，在燃烧器区域的上方布置两层燃尽风喷口，包括上层的主燃尽风喷口和下层的辅助燃尽风喷口，主燃尽风喷口的数量与每层燃烧器的数量相同并且主燃尽风喷口在竖直方向上与每层的各个燃烧器一一对准，或者，辅助燃尽风喷口的数量与每层燃烧器的数量相同并且辅助燃尽风喷口在竖直方向上与每层的各个燃烧器一一对准，两层燃尽风喷口数量相差一个，主燃尽风喷口相对于辅助燃尽风喷口在竖直方向上呈错列地布置。目的是减小烟气走廊的影响。
优选地，主燃尽风喷口数量与每层燃烧器数量相同，且辅助燃尽风喷口数量较主燃尽风喷口数量多一个。高温腐蚀多发区为最上层燃烧器到燃尽风之间处，下层多一个可扩大覆盖面积，即最外侧两个距侧墙更近，有利于保护其不发生高温腐蚀。
优选地，主燃尽风喷口数量与每层燃烧器数量相同，且辅助燃尽风喷口数量较主燃尽风喷口数量多一个。
优选地，主燃尽风喷口直径大于辅助燃尽风喷口直径。
优选地，主燃尽风喷口和辅助燃尽风喷口分别设置在单独的风箱中，各风箱内设有独立的流量调节装置，用于分别调节主燃尽风喷口和辅助燃尽风喷口的风量。
本发明的有益效果为：两层燃尽风喷口同时使用时，总燃尽风风量较高，可以使主燃烧区域的过量空气系数降低至空气分级技术所要求的程度，达到较好的抑制NOx生成的效果。同时，由于两层燃尽风喷口在竖直方向上错列布置，增大了燃尽风气流的覆盖范围，增强了燃尽风气流对烟气中未燃尽物质的捕捉能力。下层燃尽风正对上行的烟气吹出，由于气流刚性较强，使烟气气流轨迹产生偏斜，从相邻燃尽风喷口间通过。上层燃尽风喷口恰好能够捕捉到这些烟气。
附图说明
图1为一种已知的常规墙式燃烧煤粉锅炉燃烧器中燃尽风喷口布置的示意图；
图2为按本发明的一种燃尽风喷口错列布置的示意图；
图3为按本发明的一种燃尽风风箱布置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的优选实施例进行详细介绍。
图2为按本发明的燃尽风喷口错列布置的示意图。如图2所示，在墙式对冲燃烧煤粉锅炉的前墙和/或后墙上，燃尽风分为上、下两层射入炉膛。其中，下层燃尽风喷口31的数量与每层煤粉燃烧器02的数量相等，并且下层燃尽风喷口31在竖直方向上与煤粉燃烧器02一一对准。上层燃尽风喷口32的数量较下层燃尽风喷口31的数量多一个，并且上层燃尽风喷口32在竖直方向上与下层燃尽风喷口31呈错列布置。下层燃尽风喷口31的直径相对较小，最大风量较低，称为“辅助燃尽风”；上层燃尽风喷口32的直径相对较大，风量较大，称为“主燃尽风”。
煤粉在主燃烧区域101内不完全燃烧生成的CO气体及未燃尽碳颗粒等物质随烟气上升，在燃尽区102内受辅助燃尽风喷口31喷出的风的影响而发生偏折，部分经由相邻的辅助燃尽风喷口31之间或者经由辅助燃尽风喷口31与侧墙水冷壁01之间通过。这部分未燃尽物质恰好与主燃尽风喷口32喷出的气流相混合，进而充分燃烧。
由于采用了两层燃尽风喷口，燃尽风风量得以提高，确保主燃区101内的过量空气系数低于1，呈现欠氧燃烧条件，能够有效降低NOx的生成量。而且，两层燃尽风喷口呈错列布置形式，可高效捕捉烟气中的未燃尽物质，确保燃烧效率。
图3为一种燃尽风风箱布置示意图。如图3所示，上、下两层燃尽风喷口32、31分别处于不同高度位置的两组风箱06、05中，风箱内设有独立的流量调节装置07，可分别调整两组燃尽风喷口的风量。
上层的主燃尽风喷口32数量与每层燃烧器数量相同，并且主燃尽风喷口32与每层燃烧器在竖直方向上一一对准，下层的辅助燃尽风喷口31数量较主燃尽风喷口32数量多一个，辅助燃尽风喷口31相对于主燃尽风喷口32在竖直方向上呈错列布置。
Claims (5)
1.一种用于墙式对冲燃烧煤粉锅炉的燃尽风喷口布置结构，墙式对冲燃烧煤粉锅炉的前墙和/或后墙的燃烧器区域包括多层燃烧器，在燃烧器区域的上方布置两层燃尽风喷口，包括上层的主燃尽风喷口(32)和下层的辅助燃尽风喷口(31)，主燃尽风喷口(32)的数量与每层燃烧器的数量相同并且主燃尽风喷口(32)在竖直方向上与每层的各个燃烧器(02)一一对准，或者，辅助燃尽风喷口(31)的数量与每层燃烧器的数量相同并且辅助燃尽风喷口(31)在竖直方向上与每层的各个燃烧器(02)一一对准，两层燃尽风喷口数量相差一个，主燃尽风喷口(32)相对于辅助燃尽风喷口(31)在竖直方向上呈错列地布置。
2.如权利要求1所述的燃尽风喷口布置结构，其特征在于，主燃尽风喷口(32)数量与每层燃烧器数量相同，且辅助燃尽风喷口(31)数量较主燃尽风喷口(32)数量多一个。
3.如权利要求1所述的燃尽风喷口布置结构，其特征在于，辅助燃尽风喷口(31)数量与每层燃烧器数量相同，且主燃尽风喷口(32)数量较辅助燃尽风喷口(31)数量多一个。
4.如权利要求1所述的燃尽风喷口布置结构，其特征在于，主燃尽风喷口(32)直径大于辅助燃尽风喷口(31)直径。
5.如权利要求1至4中任一项所述的燃尽风喷口布置结构，其特征在于，主燃尽风喷口(32)和辅助燃尽风喷口(31)分别设置在单独的风箱(05、06)中，各风箱内设有独立的流量调节装置(07)，用于分别调节主燃尽风喷口(32)和辅助燃尽风喷口(31)的风量。
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