CN102705819A - 一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统，二次风从空气预热器的出口引出，前部分二次风通过第一二次风道与主燃烧器连接，后部分二次风通过第二二次风道与分离燃尽风风箱连接；热一次风从空气预热器的出口引出，其特征在于：所述热一次风分为两部分，第一部分热一次风通过热一次风管道与磨煤机连接；第二部分热一次风通过贴壁风管道与设于一次风/煤粉喷嘴两侧的贴壁风喷嘴连接。本发明提供的一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统克服了现有技术的不足，通过在一次风/煤粉喷嘴的两侧布置贴壁风喷嘴，将热一次风的一部分作为贴避风，能防止炉膛结渣和高温腐蚀，且适用于高硫煤，增加了锅炉对煤种变化的适应性。

Description

一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统
技术领域
本发明涉及一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统，属于锅炉燃烧装置技术领域。
背景技术
氮氧化物(NOx，包括NO、NO2、N2O)是能造成大气环境严重污染的气体，被认为是大气污染的主要来源之一。每年在世界范围因燃烧化石燃料而排放的NOx在所有NOx排放中占有很大的比例。日益严格的环保法规要求研究开发先进的燃烧技术，以减少NOx等污染物的排放。目前我国能源构成的最大特点是以煤炭为主(占70％以上)，煤炭燃烧将产生大量的NOx，对经济高效增长及生态环境都会产生负面影响。
目前已有的控制常规燃煤电站锅炉NOx排放的技术措施可分为烟气净化技术和低NOx燃烧技术两类。烟气净化技术是通过脱除烟气中NOx来降低NOx的最终排放量。火电厂NOx减排主要通过先进的运行操作方式、低NOx燃烧技术与尾部烟气脱硝技术来实现。尾部烟气脱硝技术比较彻底，但其投资与运行维护费用昂贵。目前先进低NOx燃烧技术可将排放浓度降低到150～350mg/m3以下，而且随着炉内NOx生成量的减少，也会降低尾部脱硝装置的运行成本。低NOx燃烧技术的核心之一是分级燃烧技术，包括空气分级和燃料分级两种，燃料分级技术又称为燃料再燃技术。国内外煤粉锅炉采用最广泛、技术最为成熟的主流低NOx燃烧技术是空气分级技术，它在我国的电站锅炉已得到普遍采用。
炉膛整体空气分级是将燃烧所需的空气量分成两级送入，第一级燃烧区为燃烧器提供占煤粉完全燃烧所需总风量的60％～90％的空气，燃料先在缺氧的富燃料条件下燃烧。二级燃烧区将剩余风量以二次空气(燃尽风)形式输入，成为富氧燃烧区。一、二级燃烧区中间设有平均氧浓度接近零的具有还原性气氛的还原区，这一区域的还原介质对于还原已经生成的NOx有重要作用。炉内整体空气分级技术可使NOx生成量降低30％～70％，空气分级的程度越大，即燃尽风所占的份额越大，NOx减排的程度越大。
由于第一级燃烧区中为燃烧器提供的空气占煤粉完全燃烧所需要量的60％～90％，整个主燃烧器区域的过量空气系数小于1.0，处于还原性气氛，在此气氛下，煤的灰熔点将降低50℃～100℃，这容易导致炉膛水冷壁出现严重结渣的情况；而且还原性气体中的H2S等腐蚀性气体，容易导致炉膛水冷壁出现严重高温腐蚀的情况。为防止出现上述情况，现有技术是通过减小一次风/煤粉气流的假想切圆、采用一次风/煤粉气流反切的布置方式等措施，来减小火球的直径、防止一次风/煤粉气流冲刷水冷壁，从而防止炉膛水冷壁出现结渣和高温腐蚀的情况。
以某600MW超临界锅炉为例，现有燃烧设备的一次风/煤粉喷嘴、二次风喷嘴、燃尽风喷嘴的布置方式如图1所示，图2为图1的I-I剖视图，表示一次风系统；图3为图1的II-II剖视图，表示二次风系统。每台锅炉1配置6台磨煤机3，编号分别为A、B、C、D、E、F。炉膛2由四面水冷壁7组成，在炉膛2的每个角上布置有一组主燃烧器8，每组主燃烧器8沿垂直方向间隔布置6个一次风/煤粉喷嘴5，如某一角6个一次风/煤粉喷嘴5的编号分别为A1、B1、C1、D1、E1、F1。每组燃烧器8沿垂直方向布置2个二次风喷嘴6和5个二次风喷嘴16。四角燃烧器8的一次风/煤粉喷嘴5的中心线在炉膛2内形成假想切圆9，第一四角二次风喷嘴6的中心线在炉膛内也形成小假想切圆9，第二四角二次风喷嘴16的中心线在炉膛内形成直径更大的大假想切圆17。磨煤机3通过煤粉管道4与一次风/煤粉喷嘴5连接，每台磨煤机3出口有四根煤粉管道4，与同一标高的4个一次风/煤粉喷嘴5连接，比如磨煤机A与编号为A1，A2，A3，A4共四个一次风/煤粉喷嘴5连接。
热一次风从空气预热器13引出，通过热一次风管道18，进入制粉系统磨制煤粉，磨煤机出口的一次风/煤粉气流，通过煤粉管道4和一次风/煤粉喷嘴5喷入炉膛2。
二次风从空气预热器13引出，通过第一二次风道14与主燃烧器8中的第一四角二次风喷嘴6、第二四角二次风喷嘴16，以及一次风/煤粉喷嘴5四周的间隙相连接，这部分二次风加上一次风总的燃烧空气量，小于通过一次风/煤粉喷嘴5喷入炉膛2的煤粉完全燃烧所需要的理论空气量，也就是主燃烧器8区域的过量空气系数小于1.0。剩下的部分二次风通过第二二次风道15与分离燃尽风风箱10连接，通过设置在分离燃尽风风箱10中的分离燃尽风喷嘴12喷入炉膛，完成整个燃烧的过程。通过这样的燃烧组织方式，可以使主燃烧器区域的过量空气系数小于1.0，降低NOx的生成量。
在上述的现有设计例中，为了将锅炉的NOx排放量降低到较低值，需要加大燃尽风的比例，这将导致主燃烧器区域的整体过量空气系数较低，最低可能达到0.60～0.70。虽然采取了减小一次风/煤粉气流的假想切圆、采用一次风/煤粉气流反切的布置方式等措施，现场测试的贴壁烟气成分，往往不能满足保证贴壁烟气中氧气含量≥0.5％且H2S含量≤100ppm的要求。如何保证锅炉在达到低NOx排放的同时，保证炉膛中安全的贴壁烟气成分，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有低NOx排放量、低炉膛结渣倾向和低炉膛水冷壁高温腐蚀倾向的锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统，二次风从空气预热器的出口引出，前部分二次风通过第一二次风道与主燃烧器连接，前部分二次风又分为两股，第一股通过主燃烧器中的第一二次风喷嘴和第二二次风喷嘴喷入炉膛，第二股通过主燃烧器中的一次风/煤粉喷嘴四周的周界风喷嘴喷入炉膛；后部分二次风通过第二二次风道与分离燃尽风风箱连接，并通过设于分离燃尽风风箱中的分离燃尽风喷嘴喷入炉膛；热一次风从空气预热器的出口引出，其特征在于：所述热一次风分为两部分，第一部分热一次风通过热一次风管道与磨煤机连接；第二部分热一次风通过贴壁风管道与设于一次风/煤粉喷嘴两侧的贴壁风喷嘴连接。
优选地，所述第二部分热一次风压力为8000～10000Pa。
优选地，所述贴壁风喷嘴的第二部分热一次风出口速度为50～120m/s。
本发明提供的一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统通过在一次风/煤粉喷嘴的两侧布置贴壁风喷嘴，将热一次风分为两部分，其中一部分作为贴壁风，由于热一次风的压力较高，可以选择50～120m/s的贴壁风风速，贴壁风保护水冷壁的范围较广。运行中调节贴壁风的风量，能在获得低的NOx生成量的同时，满足贴壁烟气中氧气含量≥0.5％且H2S含量≤100ppm的要求。
本发明提供的一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统克服了现有技术的不足，通过在一次风/煤粉喷嘴的两侧布置贴壁风喷嘴，将热一次风的一部分作为贴避风，能防止炉膛结渣和高温腐蚀，且适用于高硫煤，增加了锅炉对煤种变化的适应性。
附图说明
图1为现有燃烧器配风方式的立面图；
图2为图1中I-I剖视图；
图3为图1中II-II剖视图；
图4为本发明提供的一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统示意图；
图5为图4的局部放大图；
附图标记说明
1-锅炉；2-炉膛；3-磨煤机；4-煤粉管道；5-一次风/煤粉喷嘴；6-第一二次风喷嘴；7-水冷壁；8-燃烧器；9-小假想切圆；10-分离燃尽风风箱；11-贴壁风喷嘴；12-分离燃尽风喷嘴；13-空气预热器；14-第-二次风道；15-第二二次风道；16-第二二次风喷嘴；17-大假想切圆；18-热一次风管道；19-贴壁风管道。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
结合图1～图3，每台锅炉1配置6台磨煤机3，编号分别为A、B、C、D、E、F。炉膛2由四面水冷壁7组成，在炉膛2的每个角上布置有一组主燃烧器8，每组主燃烧器8沿垂直方向间隔布置6个一次风/煤粉喷嘴5，如某一角6个一次风/煤粉喷嘴5的编号分别为A1、B1、C1、D1、E1、F1。每组燃烧器8沿垂直方向布置2个二次风喷嘴6和5个二次风喷嘴16。四角燃烧器8的一次风/煤粉喷嘴5的中心线在炉膛2内形成假想切圆9，第一四角二次风喷嘴6的中心线在炉膛内也形成小假想切圆9，第二四角二次风喷嘴16的中心线在炉膛内形成直径更大的大假想切圆17。磨煤机3通过煤粉管道4与一次风/煤粉喷嘴5连接，每台磨煤机3出口有四根煤粉管道4，与同一标高的4个一次风/煤粉喷嘴5连接，比如磨煤机A与编号为A1，A2，A3，A4共四个一次风/煤粉喷嘴5连接。
二次风从空气预热器13的出口引出，前部分二次风通过第一二次风道14与主燃烧器8连接。前部分二次风又分为两股，第一股通过主燃烧器8中的第一二次风喷嘴6和第二二次风喷嘴16喷入炉膛2；第二股通过主燃烧器8中的一次风/煤粉喷嘴5四周的周界风喷嘴喷入炉膛2。后部分二次风通过第二二次风道15与分离燃尽风风箱10连接，并通过设于分离燃尽风风箱10中的分离燃尽风喷嘴12喷入炉膛2。
结合图4和图5，热一次风从空气预热器13引出，热一次风分为两部分，第一部分热一次风通过热一次风管道18与磨煤机3连接；第二部分热一次风作为贴避风，通过贴壁风管道19与设于一次风/煤粉喷嘴5两侧的贴壁风喷嘴11连接。
本发明将部分热一次风作为贴壁风，由于热一次风的压头较高，为8000～10000Pa，可以选择较高的贴壁风风速50～120m/s，贴壁风的保护水冷壁的范围较广，可以取得更好的防止炉膛出现结渣和高温腐蚀的效果。

Claims (3)

1.一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统，二次风从空气预热器(13)的出口引出，前部分二次风通过第一二次风道(14)与主燃烧器(8)连接，前部分二次风又分为两股，第一股通过主燃烧器(8)中的第一二次风喷嘴(6)和第二二次风喷嘴(16)喷入炉膛(2)，第二股通过主燃烧器(8)中的一次风/煤粉喷嘴(5)四周的周界风喷嘴喷入炉膛(2)；后部分二次风通过第二二次风道(15)与分离燃尽风风箱(10)连接，并通过设于分离燃尽风风箱(10)中的分离燃尽风喷嘴(12)喷入炉膛(2)；热一次风从空气预热器(13)的出口引出，其特征在于：所述热一次风分为两部分，第一部分热一次风通过热一次风管道(18)与磨煤机(3)连接；第二部分热一次风通过贴壁风管道(19)与设于一次风/煤粉喷嘴(5)两侧的贴壁风喷嘴(11)连接。
2.如权利要求1所述的一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统，其特征在于：所述第二部分热一次风压力为8000～10000Pa。
3.如权利要求1所述的一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统，其特征在于：所述贴壁风喷嘴(11)的第二部分热一次风出口速度为50～120m/s。
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