CN103134050B - 一种带有间隙风的多煤种低氮煤粉燃烧装置 - Google Patents

一种带有间隙风的多煤种低氮煤粉燃烧装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种带有间隙风的多煤种低氮煤粉燃烧装置，包括锅炉，热二次风管道与大风箱连接，热二次风管道还通过燃尽风风道与设于炉壁上的分离燃尽风风箱连接，热一次风管道与磨煤机连接，至少一层所述一次风喷嘴的上侧和/或下侧设有间隙风喷嘴，热一次风管道通过间隙风管道与间隙风喷嘴连接。本发明提供的装置克服了现有技术的不足，煤种适应性强，独立灵活调节性强，且能进一步降低NOX排放。

Description

一种带有间隙风的多煤种低氮煤粉燃烧装置
技术领域
本发明涉及一种带有间隙风的多煤种低氮煤粉燃烧装置，属于锅炉燃烧技术领域。
背景技术
我国幅员辽阔，煤种地理分布复杂，成份涵盖范围广，不像欧美发达国家的煤种成份那样单一，而我国大陆区域现有的电站煤粉锅炉大都是通过引进技术消化吸收设计而成的，这类锅炉的燃烧器仅是针对某一煤种设计的，比如贫煤、次烟煤、烟煤、褐煤等，均需对燃烧器进行特殊设计，这样设计的结果就导致单一模式的燃烧器在煤种发生变化时无法达到预期的燃烧效果，煤种适应性很不广泛，同时锅炉受热面也无法达到最佳的换热效果。虽然，入炉煤种发生变化时可以通过汽水侧及燃烧侧的配风调整在一定范围内适应燃烧调整，但现有的燃烧器均不具备灵活独立的调节性，因此，基于电站锅炉稳定燃烧和安全运行为前提，合理组织燃烧就要求有更加灵活、独立调节性更强的煤粉燃烧装置。
氮氧化物(NOx，包括NO、NO2、N2O)是一类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氮氧化物在所有氮氧化物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，我国的能源构成的最大特点是以煤炭为主，占70％以上，这将产生大量的氮氧化物气体，因此，这样的能源结构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低NOx燃烧技术和烟气净化技术两类。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燃烧技术可降低排放浓度到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，第一级燃烧区中为燃烧器提供的空气占煤粉完全燃烧所需总风量的60％～90％，燃料先在缺氧的富燃料条件下燃烧。在二级燃烧区内，将燃烧用的空气的剩余部分以二次空气(燃尽风)输入，成为富氧燃烧区。在一、二级燃烧区的中间是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作用很明显。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。
目前，切圆燃烧锅炉整体空气分级多采用的布置方式主要包括锅炉本体、炉膛、磨煤机、煤粉管道、一次风煤粉喷嘴、二次风喷嘴、主燃烧器、分离燃尽风喷嘴及炉膛水平出口屏式过热器等。炉膛由四面水冷壁组成，在炉膛的每个角上布置有一组主燃烧器，每组主燃烧器沿垂直方向间隔布置一次风煤粉喷嘴和二次风喷嘴，每个一次风喷嘴的上、下方各有一个二次风喷嘴，四角燃烧器的一次风煤粉喷嘴的中心线在炉膛内形成假想切圆，磨煤机通过煤粉管道与一次风煤粉喷嘴相连接，每台磨煤机出口有四根煤粉管道与同一个标高的四个一次风煤粉喷嘴连接，二次风从空气预热器引出，一部分二次风通过第一、二次风道与主燃烧器中的二次风喷嘴以及一次风煤粉喷嘴中的间隙相连接，剩下一部分二次风作为燃尽风通过分离燃尽风喷嘴喷入炉膛。
这种布置方式主要存在以下缺点：
(1)煤种适应性差，当煤种偏离设计煤种，例如燃用高灰分、高水分等低热值煤时，制粉系统出力不足，风粉混合物流量波动大，一次风刚性不足，容易被相邻的高速的二次风打散，破坏煤粉气流的凝聚性，导致煤粉冲刷水冷壁，切圆燃烧无法建立；
(2)燃烧器灵活独立调节性差，一、二次风的混合时间无法精确控制，从而燃烧的着火点无法控制，主燃区不同区域的氧气含量也无法精确控制，这些都不利于煤粉稳定燃烧以及氮氧化物排放的进一步降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种煤种适应性强、独立灵活调节性强且能进一步降低NOX排放的煤粉燃烧装置。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种带有间隙风的多煤种低氮煤粉燃烧装置，包括锅炉，由四面水冷壁组成的炉膛的每个角上均设有一组主燃烧器，每组主燃烧器沿垂直方向间隔布置一次风喷嘴和二次风喷嘴，一次风喷嘴和二次风喷嘴均设于大风箱中，一次风喷嘴四周设有周界风喷嘴；磨煤机通过煤粉管道与一次风喷嘴相连，空气预热器连接热二次风管道和热一次风管道；热二次风管道与大风箱连接，热二次风管道还通过燃尽风风道与设于炉壁上的分离燃尽风风箱连接，分离燃尽风风箱中设有分离燃尽风喷嘴；热一次风管道与磨煤机连接，其特征在于：至少一层所述一次风喷嘴的上侧和/或下侧设有间隙风喷嘴，热一次风管道通过间隙风管道与间隙风喷嘴连接。
优选地，所述间隙风管道上设有流量调节阀。
优选地，所述间隙风管道上设有流量测量装置。
本发明提供的一种带有间隙风的多煤种低氮煤粉燃烧装置相比现有技术，具有如下有益效果：
(1)具有很强的煤种适应性。通过调节间隙风风量，可以精确调节一、二次风的混合时间，从而有效地控制燃烧着火点。当燃用贫煤等挥发份含量低、难点燃的煤种时，可降低间隙风风量，使一、二次风尽快混合，为析出的挥发份提供充足的氧量，保证燃烧，进而为剩余固定碳的燃烧提供充足的热源和氧量。当燃用烟煤等挥发份含量高、易点燃的煤种时，可提高间隙风风量，同时根据实际情况降低大风箱二次风进入炉膛的风量，延迟一、二次风的混合时间，增加煤粉在贫氧的还原性气氛下的停留时间，既保证了高的燃烧效率，又有利于降低氮氧化物的生成。
(2)独立灵活调节性强。间隙风从热一次风管道引入，风压高，可以增强一次风火焰的刚性，防止被二次风打散，切圆燃烧能够正常建立，保证煤粉燃烧的稳定性。
(3)能进一步降低NOX排放。通过更细化的空气分级，可以精确控制主燃区不同区域内的氧气量，得到最优的一、二次风和间隙风的配比，最大程度降低氮氧化物排放，试验证明，使用本发明可在现有锅炉NOX排放最低值的基础上再降低10％～20％。
本发明提供的装置克服了现有技术的不足，煤种适应性强，独立灵活调节性强，且能进一步降低NOX排放。
附图说明
图1为实施例1中带有间隙风的多煤种低氮煤粉燃烧装置配风方式的立面图；
图2为图1中的I-I剖视图；
图3为图1中的II部分局部放大图；
图4为实施例2中带有间隙风的多煤种低氮煤粉燃烧装置配风方式的立面图；
图5为实施例3中带有间隙风的多煤种低氮煤粉燃烧装置配风方式的立面图；
附图标记说明
1-锅炉；2-炉膛；3-磨煤机；4-煤粉管道；5-一次风喷嘴；6-二次风喷嘴；7-水冷壁；8-主燃烧器；9-大风箱；10-分离燃尽风风箱；11-分离燃尽风喷嘴；12-空气预热器；13-热一次风管道；14-间隙风管道；15-热二次风管道；16-分离燃尽风管道；17-间隙风喷嘴；18-流量调节阀；19-流量测量装置。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以三个优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
如图1所示，每台锅炉1配置六台磨煤机3，编号分别为A、B、C、D、E、F。炉膛2由四面水冷壁7组成，结合图2和图3，在炉膛2的每个角上均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六个一次风喷嘴5和七个二次风喷嘴6，磨煤机3通过煤粉管道4与一次风喷嘴5相连接，每台磨煤机3出口有四根煤粉管道4，分别与同一标高的四个一次风喷嘴5连接。每个一次风喷嘴5的上、下两侧均布置有间隙风喷嘴17
热一次风X从空气预热器12的出口引出。在这部分热一次风中，一分为二，大部分热一次风，通过热一次风管道13与磨煤机3相连接，提供磨制煤粉所需要的热一次风。小部分热一次风作为间隙风，通过间隙风管道14与布置在一次风喷嘴5上、下两侧的间隙风喷嘴17连接。间隙风管道14上布置有流量调节阀18和流量测量装置19，可以控制喷入炉膛2的间隙风量。
热二次风Y也从空气预热器12的出口引出，这部分热二次风中，又一分为二，大部分热二次风通过热二次风管道15与大风箱9连接，再通过设置在大风箱9中的二次风喷嘴6以及一次风喷嘴5四周的周界风喷嘴，喷入炉膛。剩下的一部分二次风通过燃尽风风道16与分离燃尽风风箱10连接，再通过设置在分离燃尽风风箱10中的分离燃尽风喷嘴11喷入炉膛。
本发明将部分热一次风作为间隙风，由于热一次风压头高，为8000～10000Pa，间隙风风速可以选择的范围很广，为40～130m/s。从间隙风喷嘴17喷入炉膛的间隙风总量不超过锅炉总燃烧空气量的10％。
实施例2
结合图4，本实施例与实施例1的区别在于，将实施例1中间隙风喷嘴17的布置位置从一次风喷嘴5的上、下两侧更改为仅布置在一次风喷嘴5的上侧。其他结构同实施例1。
实施例3
结合图5，本实施例与实施例1的区别在于，只在上三层一次风喷嘴5的上、下两侧布置间隙风喷嘴17，下三层一次风喷嘴5的上、下两侧不布置间隙风喷嘴17。其他结构同实施例1。

Claims (3)

1.一种带有间隙风的多煤种低氮煤粉燃烧装置，包括锅炉(1)，由四面水冷壁(7)组成的炉膛(2)的每个角上均设有一组主燃烧器(8)，每组主燃烧器(8)沿垂直方向间隔布置一次风喷嘴(5)和二次风喷嘴(6)，一次风喷嘴(5)和二次风喷嘴(6)均设于大风箱(9)中，一次风喷嘴(5)四周设有周界风喷嘴；磨煤机(3)通过煤粉管道(4)与一次风喷嘴(5)相连，空气预热器(12)连接热二次风管道(15)和热一次风管道(13)；热二次风管道(15)与大风箱(9)连接，热二次风管道(15)还通过燃尽风风道(16)与设于炉壁上的分离燃尽风风箱(10)连接，分离燃尽风风箱(10)中设有分离燃尽风喷嘴(11)；热一次风管道(13)与磨煤机(3)连接，其特征在于：至少一层所述一次风喷嘴(5)的上侧和/或下侧设有间隙风喷嘴(17)，热一次风管道(13)通过间隙风管道(14)与间隙风喷嘴(17)连接。
2.如权利要求1所述的一种带有间隙风的多煤种低氮煤粉燃烧装置，其特征在于：所述间隙风管道(14)上设有流量调节阀(18)。
3.如权利要求1或2所述的一种带有间隙风的多煤种低氮煤粉燃烧装置，其特征在于：所述间隙风管道(14)上设有流量测量装置(19)。
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