CN103216821A - 锅炉一、二次风多级分层燃烧系统及方法 - Google Patents

锅炉一、二次风多级分层燃烧系统及方法 Download PDF

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CN103216821A CN2013101511847A CN201310151184A CN103216821A CN 103216821 A CN103216821 A CN 103216821A CN 2013101511847 A CN2013101511847 A CN 2013101511847A CN 201310151184 A CN201310151184 A CN 201310151184A CN 103216821 A CN103216821 A CN 103216821A
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Abstract

本发明公开了一种锅炉一、二次风多级分层燃烧系统及方法,其燃烧系统包括设于炉膛四角的燃烧器和燃尽风装置,每个燃烧器均包括二次风箱、至少一个一次风管和至少一个主二次风喷口,每个燃尽风装置均包括燃尽风箱、至少一个燃尽风喷口,二次风箱和燃尽风箱通过各自的风管与主风道相连,并将一次风管喷口分为浓一次风喷口和淡一次风喷口,将主二次风喷口分为二次直吹风喷口和二次偏向风喷口,将燃尽风喷口分为燃尽直吹风喷口和燃尽偏向风喷口,通过对一、二次风的多级分层,在燃烧时形成风包粉的效果;本发明既能保证NOX的超低排放,又能提高煤粉燃烧效率,并防止水冷壁的结渣与高温腐蚀,以及减小炉膛出口受热面的热偏差。

Description

锅炉一、二次风多级分层燃烧系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种锅炉的燃烧系统,特别是对一、二次风进行多级分层的燃烧系统。背景技术
[0002] 对于燃煤锅炉,将四列燃烧器和四列燃尽风装置按四角切圆方式布置,其燃烧方式是将一次风粉和二次风在炉膛四角与炉膛中心一假想切圆相切的方式喷入炉膛,实现煤粉的切圆燃烧。四角切圆直流燃烧技术形成的四角射流火焰可以相互支持,燃烧产生的烟气在炉内旋转上升,具有火焰行程长、炉内混合好、燃烧经济性好、煤种适应性广等特点,并易于实现空气分级供应 、燃料分级燃烧,分级燃烧是通过改变送风方式,控制炉内空气量的分布,使煤粉在着火阶段强化燃烧的同时保证氧不过剩,尽可能降低氮氧化物(NOx)的生成量,而已生成的NOx又能在主燃区上部的还原区大部分被还原,未燃尽的碳粒在炉膛上部的燃尽区与燃尽风混合并燃烧完全,因此,空气分级的直流燃烧技术对于目前污染物减排,特别是NOx的减排极为重要的应用价值。目前,燃煤电厂的直流燃烧器四角切圆布置方式与空气分级相结合是必须采用的技术路线,以达到有效低代价的减排NOx的目的。
[0003] 但是,四角切圆布置燃烧方式也存在一些问题,其一大特征是在炉内形成一个整体的主旋转气流,它会使一、二次风等射流出现偏斜现象,即从燃烧器射出的气流在某种程度偏离气流的设计方向,也即偏离了喷口的几何轴线,偏离严重时会引起炉内火焰的冲墙贴壁,使水冷壁结渣,并产生还原性气氛,在燃烧高硫煤时还容易发生水冷壁的高温腐蚀等问题,尤其在炉内空气深度分级应用时,主燃烧器区域往往处于较低的欠过量空气系数下,这些问题更易出现;四角切圆燃烧方式固有的炉内气流场形式一般会使炉膛出口的烟气残余旋转动量比较大,造成炉膛出口烟气偏差较大,导致炉膛出口受热面的热偏差较大,增大了减温水的用量;加上近年来我国电厂用煤品质在不断下降,火力发电厂的煤质多变,使得稳燃问题比较突出,同时环保法规的日益严格,对低NOx的排放浓度和总量控制的要求不断提高,现有的燃烧系统难以满足需要。
发明内容
[0004] 本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足,提供一种锅炉一、二次风多级分层燃烧系统及方法,它可实现整体空气分级燃烧和多层次空气分级燃烧,既能保证NOx的超低排放,又能提高煤粉燃烧效率,并防止水冷壁的结渣与高温腐蚀,以及减小炉膛出口受热面的热偏差。
[0005] 为达到上述目的,本发明的锅炉一、二次风多级分层燃烧系统,包括设于炉膛下部四角的燃烧器、设于炉膛上部四角的燃尽风装置,每个燃烧器均包括二次风箱、至少一个一次风管和至少一个主二次风喷口,每个燃尽风装置均包括燃尽风箱、至少一个燃尽风喷口,二次风箱和燃尽风箱通过各自的风管与主风道相连,其特征在于一次风管和主二次风喷口在二次风箱内纵向排列,一次风管内均设有隔板,将一次风管的喷口分为水平排列的浓一次风喷口和淡一次风喷口,相对于炉膛内的主旋气流旋向,淡一次风喷口轴线正向指向炉膛,浓一次风喷口轴线反向指向炉膛,也即两轴线分别位于所在角落处炉膛对角线的两侧;主二次风喷口均设有隔板,将主二次风喷口分为二次直吹风喷口和二次偏向风喷口,二次直吹风喷口轴线和二次偏向风喷口轴线均正向指向炉膛,二轴线与所在角落炉膛对角线的夹角比淡一次风喷口轴线与炉膛对角线的夹角依次增大,二次偏向风喷口轴线更偏向炉墙的水冷壁方向;燃尽风喷口均设有隔板,将燃尽风喷口分为燃尽直吹风喷口和燃尽偏向风喷口,燃尽直吹风喷口轴线反向指向炉膛,燃尽偏向风喷口轴线正向指向炉膛。
[0006] 本发明适用于上述燃烧系统的燃烧方法为:使用时,将煤粉浓缩器与一次风管相连,在炉膛四角将一次风在主燃区被分成至少一层、每层在水平方向上被分成浓、淡两股煤粉气流,一次风速为20〜35m/s,相对于炉膛内的主旋气流旋向,淡一次风正向射入炉膛,浓一次风反向射入炉膛;同时在炉膛四角将主二次风在主燃区被分成至少一层、每层被分成直吹风和偏向风,二次风速为40〜55m/s,二次直吹风和二次偏向风均正向射入炉膛,主二次风占二次风风量质量百分比(以下同)的50%〜80%,其余二次风风量为燃尽风;二次直吹风的射流轴线切圆大于淡一次风的射流轴线切圆,其风量占当地二次风风量的60%〜80%; 二次偏向风的射流轴线与所在角落对角线的夹角大于二次直吹风的射流轴线与所在角落对角线的夹角,偏向水冷壁方向射出,其风量占当地二次风风量的20%〜40% ;每层一次风均与主二次风层相邻;2)在主燃区上方、炉膛四角将燃尽风分成直吹风和偏向风两部分,风速为45〜60m/s,燃尽直吹风反向射入炉膛,燃尽偏向风正向射入炉膛;· 采用上述燃烧方法,一次风在水平方向上被分级,浓一次风反向射入炉内,其携带的一次风中的大部分煤粉能在初始射流方向上不断减速、停滞、折向过程中接触上游旋转的来流高温烟气,形成极好的点火、稳燃条件,煤粉的初期燃烧得以大大强化,在此期间停留时间也大大延长,利于加速煤粉的燃尽,从而提高主燃烧区生成份额,利于后期对NOx的还原控制。此外,煤粉的初期运动方向和折向过程会使大部分煤粉,尤其是粒径大的煤粉深入炉内中心区域,远离水冷壁面,大部分煤粉不易进入壁面附近;浓一次风的设置也会抵消部分正旋气流动量,减小炉膛出口受热面的热偏差;二次风则在竖直方向上与水平方向上被多级分层:在竖直方向上,二次风以主二次风、燃尽风的形式被送入相应区域,在水平方向上,二次风被再次分级分为两部分,对于主二次风,其二次直吹风正向射入炉膛,其射流轴线切圆略大于淡一次风切圆,导致淡一次风包裹浓一次风、二次直吹风包裹淡一次风,形成风包粉的态势,煤粉更不易进入水冷壁壁附近;同时二次直吹风与淡一次风共同组成炉内正旋空气动力场;二次偏向风偏向水冷壁方向射出,进一步达到分级燃烧、降低燃烧区区域温度峰值的目的,并为水冷壁降温,将水冷壁附近的煤粉吹离,使煤粉尽可能远离水冷壁燃烧,保证水冷壁的氧化性气氛,提高此区域的灰熔点,以防止水冷壁结渣以及高温腐蚀等问题;对于燃尽风同样被分为两部分,燃尽直吹风反向射入炉膛以抵消部分炉内正旋动量,进一步减小炉膛出口受热面的热偏差,燃尽偏向风正向射入炉内并加强燃尽区风粉混合,并起到保护水冷壁的作用;二次风速和燃尽风速大于一次风速,使得炉内流场分布合理、动量比适宜,更易形成风包粉的燃烧态势;
作为本发明燃烧系统的进一步改进,上述每个燃烧器均包括纵向排列的数个一次风管和数个主二次风喷口,两个相邻的一次风管之间均设有一个主二次风喷口,在最下方的一次风管下方的二次风箱内还设有两个主二次风喷口,在最上方的一次风管上方的二次风箱内还设有两个主二次风喷口 ;该燃烧器可以实现一次风和二次风的充分混合,可减少用风量及排烟;最下方的两个主二次风喷口可托住下落的未燃尽煤粉,使燃烧进行充分;最上方的主二次风喷口可起到底部燃尽风喷口的作用;
作为本发明燃烧系统的进一步改进,在所有燃尽风喷口下方的燃尽风箱内还设有还原风喷口,在还原风喷口的进风口设有风门,在还原风喷口内设有隔板,将还原风喷口分为还原直吹风喷口和还原偏向风喷口,还原直吹风喷口轴线和还原偏向风喷口轴线均正向指向炉膛,还原偏向风喷口轴线与炉膛对角线的夹角比还原直吹风喷口轴线与炉膛对角线的夹角更大;与此相对应的,燃烧时,在主燃区和燃尽风之间的炉膛四角还通入至少一层还原风,还原风速为40〜55m/s,还原风风量占二次风风量5%〜15%,通过风门控制还原风风量,使得它与烟气混合后将还原区平均氧浓度控制在2%以下,每层还原风分为还原直吹风和还原偏向风,它们均正向射入炉膛,还原偏向风的射流轴线与炉膛对角线的夹角比还原直吹风的射流轴线与炉膛对角线的夹角更大;燃烧器对应的主燃区出口的过量空气系数为
0.66〜0.96,燃尽区出口的过量空气系数为1.1〜1.2。
[0007] 相对于现有技术,本发明较低的过量空气系数,使得还原反应在微氧、低氮的条件下进行,这将使得焦炭对NOx的还原反应更加快速的进行,进一步降低NOx ;还原偏向风偏向水冷壁方向喷出,既可以为水冷壁降温,又保证水冷壁的氧化性气氛,使焦炭的还原反应在远离水冷壁的区域进行;两股不同方向的还原风形成了大范围的射流影响区,更利于风粉快速充分混合;还原风的风量和配置可视煤的燃烧特性及反应情况优化调节;
作为本发明燃烧系统的进一步改进,上述主二次风喷口、还原风喷口和燃尽风喷口内的隔板均可横向设置,形成上、下排列二次直吹风喷口和二次偏向风喷口、还原直吹风喷口和还原偏向风喷口、燃尽直吹风喷口和燃尽偏向风喷口,每个直吹风喷口和偏向风喷口内还设有数个纵向的导流板;数个导流板可减小风压的偏差,提高出风的均勻性;
作为本发明燃烧系统的进一步改进,上述主二次风喷口、还原风喷口和燃尽风喷口内的隔板也均可纵向设置,形成水平排列二次直吹风喷口和二次偏向风喷口、还原直吹风喷口和还原偏向风喷口、燃尽直吹风喷口和燃尽偏向风喷口,每个直吹风喷口和偏向风喷口内还数个横向的导流板;可形成更好的风包粉效果;
作为本发明燃烧系统的进一步改进,上述淡一次风喷口轴线与所在角落炉膛对角线的夹角为2°〜6°,浓一次风喷口轴线与淡一次风喷口轴线夹角为7°〜22° ;二次直吹风喷口轴线与炉膛对角线的夹角比淡一次风喷口轴线与炉膛对角线的夹角大1°〜8°,二次偏向风喷口与二次直吹风喷口轴线的夹角为15°〜30° ;燃尽直吹风喷口轴线与炉膛对角线的夹角为2°〜8° ,燃尽偏向风喷口轴线与燃尽直吹风喷口轴线的夹角为10°〜30° ;还原直吹风喷口轴线与炉膛对角线的夹角为3°〜10°,还原偏向风喷口轴线与还原直吹风喷口轴线夹角为15°〜30° ;根据煤的燃烧特性及反应情况,上述各喷口的角度可在一定徂围内调节;
作为本发明的进一步改进,在燃尽风箱与主风道相连的风管上设有增压风机;相对应的,燃烧时,还原直吹风和燃尽直吹风经增压后再射入炉膛;可保证还原直吹风和燃尽直吹风射流有足够的刚性,能够深入炉膛深处与烟气充分的混合;
综上所述,本发明可实现整体空气分级燃烧和多层次空气分级燃烧,既能保证NOx的超低排放,又能提高煤粉燃烧效率, 并防止水冷壁的结渣与高温腐蚀,以及减小炉膛出口受热面的热偏差。附图说明
[0008] 图1为本发明燃烧系统实施例一的结构示意图。
[0009] 图2为本发明燃烧系统实施例一之炉膛一角喷口端面示意图。
[0010] 图3为图2的A-A剖面图。
[0011] 图4为图2的B-B剖面图。
[0012] 图5为图2的C-C剖面图。
[0013] 图6为本发明实施例一主燃区水平方向一、二次风的射流示意图。
[0014] 图7为本发明实施例一燃尽区水平方向燃尽风的射流示意图。
[0015]图8为本发明燃烧系统实施例二的结构示意图。
[0016] 图9为本发明燃烧系统实施例二之炉膛一角喷口端面示意图。
[0017] 图10为图9的E-E剖面图。
[0018] 图11为图9的F-F剖面图。
[0019] 图12为本发明实施例二主燃区水平方向一、二次风的射流示意图。
[0020] 图13为本发明实施例二燃尽区水平方向燃尽风的射流示意图。
[0021] 图14为本发明实施例二还原区水平方向的还原风的射流示意图。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0023] 实施例一
如图1至图7所示,该锅炉一、二次风多级分层燃烧系统,包括分设于炉膛I下部四角的四个燃烧器2、分设于炉膛I上部四角的四个燃尽风装置3,燃烧器2和燃尽风装置3按四角切圆方式布置,每个燃烧器2均包括二次风箱4、纵向设于二次风箱4内的五个一次风管5和八个主二次风喷口 6,两个主二次风喷口设于最下方的一次风管的下方,相邻两个一次风管5之间均设有一个主二次风喷口 6,两个主二次风喷口 6位于最上方,最下方两个主二次风喷口 6可托住下落的未燃尽煤粉,使燃烧进行得充分;一次风管5内均设有纵向的隔板9,将一次风管的喷口分为在水平排列的浓一次风喷口 10和淡一次风喷口 11,相对于炉膛内的主旋气流旋向,淡一次风喷口轴线13正向指向炉膛,它与炉膛对角线夹角为5°,浓一次风喷口轴线12反向指向炉膛,它与淡一次风喷口轴线13夹角为15°,也即两轴线12、13分别位于所在角落炉膛对角线的两侧;主二次风喷口 6均设有横向的隔板14,将主二次风喷口 6分为上方的二次直吹风喷口 6a和下方的二次偏向风喷口 6b,每个二次直吹风喷口6a和二次偏向风喷口 6b内还设有数个纵向的导流板17或18,导流板17或18与各自的喷口轴线同向,二次直吹风喷口轴线15和二次偏向风喷口轴线16均正向指向炉膛,二次直吹风喷口轴线16与炉膛对角线的夹角比淡一次风喷口轴线13与炉膛对角线的夹角大5°,二次偏向风喷口轴线16与炉膛对角线的夹角比二次直吹风喷口轴线15与炉膛对角线的夹角大20°,二次偏向风喷口轴线16更偏向炉墙的水冷壁方向;每个燃尽风装置3均包括燃尽风箱7、两个燃尽风喷口 8,二次风箱4和燃尽风箱7通过各自的风管与主风道(未示出)相连,在燃尽风箱7与主风道相连的风管上设有增压风机(未示出);每个燃尽风喷口均设有横向的隔板19,将燃尽风喷口 8分为上方的燃尽直吹风喷口 8a和下方的燃尽偏向风喷口 8b,每个燃尽直吹风喷口 8a和燃尽偏向风喷口 8b内还设有数个纵向的导流板20或21,导流板20或21与各自的喷口轴线同向,燃尽直吹风喷口轴线22反向指向炉膛,燃尽偏向风喷口轴线23正向指向炉膛,即两轴线22、23位于所在角落炉膛对角线的两侧,燃尽直吹风喷口轴线22与炉膛对角线的夹角5°,燃尽偏向风喷口轴线23与燃尽直吹风喷口轴线22的夹角为28° ;
适用于上述燃烧系统的燃烧方法为:使用时,将煤粉浓缩器与五个一次风管5相连,在炉膛四角将一次风在主燃区通过五个一次风管5被分成五层、每层在水平方向上被分成浓、淡两股煤粉气流,相对于炉膛内的主旋气流旋向,淡一次风以与炉膛对角线呈5°的夹角正向射入炉膛,浓一次风以与淡一次风喷口呈15°的夹角反向射入炉膛,一次风速为20〜35m/s ;同时在炉膛四角将主二次风在主燃区通过八个主二次风口 6被分成八层、每层被分成直吹风和偏向风,主二次风占二次风风量质量百分比(以下同)的50%〜80%,二次直吹风和二次偏向风均正向射入炉膛,二次直吹风的射流方向与炉膛对角线的夹角比淡一次风射流方向与炉膛对角线的夹角大5° , 二次直吹风的射流轴线切圆大于淡一次风的射流轴线切圆,二次偏向风的射流方向与炉膛对角线的夹角比二次直吹风射流方向与炉膛对角线的夹角大20°,偏向水冷壁方向射出,通过控制流通截面积,使得二次直吹风的风量占二次风箱中二次风风量的60%〜80%,二次偏向风的风量占二次风箱中二次风风量的20%〜40%,二次风速为40〜55m/s 次风在纵向与主二次风间隔设置,充分混合均匀,可减少用风量及排烟,降低锅炉的负荷;2)在主燃区上方、炉膛四角将燃尽风通过风机增压后、经燃尽风喷口 8分成燃尽直吹风和燃尽偏向风两部分,燃尽直吹风以与炉膛对角线呈5°的夹角反向射入炉膛,燃尽偏向风以与燃尽直吹风呈28°的夹角正向射入炉膛,燃尽风风量占二次风风量的20%-50%,其风速45〜60m/s ;
采用上述燃烧方法,一次风在水平方向上被分级,浓一次风反向射入炉内,其携带的一次风中的大部分煤粉能在初始射流方向上不断减速、停滞、折向过程中接触上游旋转的来流高温烟气,形成极好的点火、稳燃条件,煤粉的初期燃烧得以大大强化,在此期间停留时间也大大延长,利于加速煤粉的燃尽,从而提高主燃烧区生成份额,利于后期对NOX的还原控制。此外,煤粉的 初期运动方向和折向过程会使大部分煤粉,尤其是粒径大的煤粉深入炉内中心区域,远离水冷 壁面,大部分煤粉不易进入壁面附近;浓一次风的设置也会抵消部分正旋气流动量,减小炉膛出口受热面的热偏差;二次风则在竖直方向上与水平方向上被多级分层:在竖直方向上,二次风以主二次风、燃尽风的形式被送入相应区域,在水平方向上,二次风被再次分级分为两部分;对于主二次风,其二次直吹风正向射入炉膛,其射流轴线切圆略大于淡一次风切圆,形成淡一次风包裹浓一次风、二次直吹风包裹淡一次风的效果,形成风包粉的态势,煤粉更不易进入水冷壁壁附近,使得煤粉集聚在炉膛中央分级燃烧,初始燃烧时的缺氧状态抑制了 NOx的生成;同时二次直吹风与淡一次风共同组成炉内正旋空气动力场;二次偏向风偏向水冷壁方向射出,进一步达到分级燃烧、降低燃烧区区域温度峰值的目的,并为水冷壁降温,将水冷壁附近的煤粉吹离,使煤粉尽可能远离水冷壁燃烧,保证水冷壁的氧化性气氛,提高此区域的灰熔点,以防止水冷壁结渣以及高温腐蚀等问题;燃尽风经增压后射流穿透力强,搅拌区域大,能够深入炉膛深处与烟气充分的混合,燃尽直吹风反向喷入炉内,与旋转上升的主气流形成正交气流,由于它对主气流有一个推向炉膛中心的横向推力,使相对切圆直径减小,较小的相对切圆直径会减小炉内主旋气流的旋转动量,可减轻或消除大容量锅炉炉膛出口的残余旋转动量,进一步减小炉膛出口受热面的热偏差,又使得煤粉后期充分燃烧;燃尽偏向风正向射入炉内并形成大切圆搅拌,加强燃尽区风粉混合,并起到保护水冷壁的作用;二次风速和燃尽风速大于一次风速,使得炉内流场分布合理、动量比适宜,更易形成风包粉的燃烧态势。
[0024] 实施例二
如图8至图14所示,该实施例与实施例一相比,其燃烧系统的差别在于:1)一次风管5内的淡一次风喷口轴线33与炉膛对角线夹角改为2°,浓一次风喷口轴线32与淡一次风喷口轴线33夹角改为10° ;主二次风喷口 6均设有纵向的隔板24,将主二次风喷口 6分为水平排列的二次直吹风喷口 6c和二次偏向风喷口 6d,二次直吹风喷口 6c和二次偏向风喷口6d内均设有数个横向的导流板26,二次直吹风喷口轴线35与炉膛对角线的夹角比淡一次风喷口轴线33与炉膛对角线的夹角大7°,二次偏向风喷口轴线36与炉膛对角线的夹角比二次直吹风喷口轴线35与炉膛对角线的夹角大15° ;2)在每个燃尽风喷口 8内均设有纵向的隔板27,形成水平排列的燃尽直吹风喷口 8c和燃尽偏向风喷口 8d,二喷口内均设有数个横向的导流板28,燃尽直吹风喷口轴线37与炉膛对角线的夹角也改为3°,燃尽偏向风喷口轴线38与燃尽直吹风喷口轴线37夹角也改为20° ;3)在燃尽风箱7内并位于所有燃尽风喷口 8的下方增设有还原风喷口 29,在还原风喷口 29的进风口设有风门(未示出),在还原风喷口 29内设有横向的隔板30,将还原风喷口 29分为上方的还原直吹风喷口和下方的还原偏向风喷口,两喷口内均设有数个纵向的导流板,还原直吹风喷口轴线39和还原偏向风喷口轴线40均正向指向炉膛,还原直吹风喷口轴线39与炉膛对角线夹角为5°,还原偏向风喷口轴线40更偏向炉墙的水冷壁方向,它与还原直吹风喷口轴线39的夹角为25° ;
相比于实施例一,用于本实施例的燃烧方法区别在于:通过水平排列的二次直吹风喷口 6c和二次偏向风喷口 6d、燃尽直吹风喷口 8c和燃尽偏向风喷口 8d,偏向风可更好的包裹直吹风,形成更佳的风包粉效果,进一步抑制了 NOx的生成和防止水冷壁结渣以及高温腐蚀;在主燃区和燃尽风之 间的炉膛四角通过还原风喷口 29通入还原风,还原风速为40〜55m/s,还原风风量占二次风风量5%〜15%,此时主二次风占二次风风量50%〜80%,燃尽风占二次风风量15%〜35% ;通过风门控制还原风风量,使得它与烟气混合后将还原区平均氧浓度控制在2%以下,还原风通过还原直吹风喷口和还原偏向风喷口分为还原直吹风和还原偏向风,还原直吹风以与炉膛对角线呈5°的夹角正向射入炉膛,还原偏向风以与还原直吹风呈25°的夹角正向射入炉膛;四个燃烧器2对应的主燃区出口的过量空气系数为
0.66〜0.96,燃尽区出口的过量空气系数为1.1〜1.2。
[0025] 相对于现有技术,本发明较低的过量空气系数,使得还原反应在微氧、低氮的条件下进行,这将使得焦炭对NOx的还原反应更加快速的进行,进一步降低NOx ;还原偏向风偏向水冷壁方向喷出,既可以为水冷壁降温,又保证水冷壁的氧化性气氛,使焦炭的还原反应在远离水冷壁的区域进行;两股不同方向的还原风形成了大范围的射流影响区,更利于风粉快速充分混合;
本发明不限于上述实施方式,如一次风口和主二次风口的数量和排列方式也可多种多样;在实施例一中,如根据需要也可将二次直吹风喷口 6a和二次偏向风喷口 6b、燃尽直吹风喷口 8a和燃尽偏向风喷口 Sb上、下颠倒设置;各喷口的喷射角度也可取权利要求6中所述的两极限位置,淡一次风喷口轴线与炉膛对角线夹角为2°或6°,浓一次风喷口轴线与淡一次风喷口轴线夹角为7°或22°,二次直吹风喷口轴线与炉膛对角线的夹角比淡一次风喷口轴线与炉膛对角线的夹角大1°或8°,二次偏向风喷口与二次直吹风喷口轴线夹角为15°或30° ;燃尽直吹风喷口轴线与炉膛对角线夹角为2°或8°,燃尽偏向风喷口轴线与燃尽直吹风喷口轴线夹角为10°或30° ;还原直吹风喷口轴线与炉膛对角线的夹角为3°或10°,还原偏向风喷 口轴线与还原直吹风喷口轴线夹角为15°或30°,它们与主二次风、燃尽风和还原风的风量可视煤的燃烧特性及反应情况进行调节;只要采用权利要求1或8所述的技术方案,均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锅炉一、二次风多级分层燃烧系统,包括设于炉膛下部四角的燃烧器、设于炉膛上部四角的燃尽风装置,每个燃烧器均包括二次风箱、至少一个一次风管和至少一个主二次风喷口,每个燃尽风装置均包括燃尽风箱、至少一个燃尽风喷口,二次风箱和燃尽风箱通过各自的风管与主风道相连,其特征在于一次风管和主二次风喷口在二次风箱内纵向排列,一次风管内均设有隔板,将一次风管的喷口分为水平排列的浓一次风喷口和淡一次风喷口,相对于炉膛内的主旋气流旋向,淡一次风喷口轴线正向指向炉膛,浓一次风喷口轴线反向指向炉膛;主二次风喷口均设有隔板,将主二次风喷口分为二次直吹风喷口和二次偏向风喷口,二次直吹风喷口轴线和二次偏向风喷口轴线均正向指向炉膛,二轴线与所在角落炉膛对角线的夹角比淡一次风喷口轴线与炉膛对角线的夹角依次增大,二次偏向风喷口轴线更偏向炉墙的水冷壁方向;燃尽风喷口均设有隔板,将燃尽风喷口分为燃尽直吹风喷口和燃尽偏向风喷口,燃尽直吹风喷口轴线反向指向炉膛,燃尽偏向风喷口轴线正向指向炉膛。
2.如权利要求1所述的锅炉一、二次风多级分层燃烧系统,其特征在于所述每个燃烧器均包括纵向排列的数个一次风管和数个主二次风喷口,两个相邻的一次风管之间均设有一个主二次风喷口,在最下方的一次风管下方的二次风箱内还设有两个主二次风喷口,在最上方的一次风管上方的二次风箱内还设有两个主二次风喷口。
3.如权利要求1或2所述的锅炉一、二次风多级分层燃烧系统,其特征在于在所有燃尽风喷口下方的燃尽风箱内还设有还原风喷口,在还原风喷口的进风口设有风门,在还原风喷口内设有隔板,将还·原风喷口分为还原直吹风喷口和还原偏向风喷口,还原直吹风喷口轴线和还原偏向风喷口轴线均正向指向炉膛,还原偏向风喷口轴线与炉膛对角线的夹角比还原直吹风喷口轴线与炉膛对角线的夹角更大。
4.如权利要求3所述的锅炉一、二次风多级分层燃烧系统,其特征在于所述主二次风喷口、还原风喷口和燃尽风喷口内的隔板均横向设置,形成上、下排列的二次直吹风喷口和二次偏向风喷口、还原直吹风喷口和还原偏向风喷口、燃尽直吹风喷口和燃尽偏向风喷口,每个直吹风喷口和偏向风喷口内还设有数个纵向的导流板。
5.如权利要求3所述的锅炉一、二次风多级分层燃烧系统,其特征在于所述主二次风喷口、还原风喷口和燃尽风喷口内的隔板均纵向设置,形成水平排列的二次直吹风喷口和二次偏向风喷口、还原直吹风喷口和还原偏向风喷口、燃尽直吹风喷口和燃尽偏向风喷口,每个直吹风喷口和偏向风喷口内还数个横向的导流板。
6.如权利要求4或5所述的锅炉一、二次风多级分层燃烧系统,其特征在于所述淡一次风喷口轴线与所在角落炉膛对角线的夹角为2°〜6°,浓一次风喷口轴线与淡一次风喷口轴线夹角为7°〜22° ;二次直吹风喷口轴线与炉膛对角线的夹角比淡一次风喷口轴线与炉膛对角线的夹角大1°〜8°,二次偏向风喷口与二次直吹风喷口轴线的夹角为15°〜30° ;燃尽直吹风喷口轴线与炉膛对角线的夹角为2°〜8°,燃尽偏向风喷口轴线与燃尽直吹风喷口轴线的夹角为10°〜30° ;还原直吹风喷口轴线与炉膛对角线的夹角为3°〜10°,还原偏向风喷口轴线与还原直吹风喷口轴线夹角为15°〜30°。
7.如权利要求6所述的锅炉一、二次风多级分层燃烧系统,其特征在于在燃尽风箱与主风道相连的风管上设有增压风机。
8.一种锅炉一、二次风多级分层燃烧方法,其特征在于包括以下步骤:1)在炉膛四角将一次风在主燃区被分成至少一层、每层在水平方向上被分成浓、淡两股煤粉气流,一次风速为20〜35m/s,相对于炉膛内的主旋气流旋向,淡一次风正向射入炉膛,浓一次风反向射入炉膛;同时在炉膛四角将主二次风在主燃区被分成至少一层、每层被分成直吹风和偏向风,二次风速为40〜55m/s,二次直吹风和二次偏向风均正向射入炉膛,主二次风占二次风风量质量百分比(以下同)的50%〜80%,其余二次风风量为燃尽风;二次直吹风的射流轴线切圆大于淡一次风的射流轴线切圆,其风量占当地二次风风量的60%〜80% ;二次偏向风的射流轴线与所在角落对角线的夹角大于二次直吹风的射流轴线与所在角落对角线的夹角,偏向水冷壁方向射出,其风量占当地二次风风量的20%〜40% ;每层一次风均与主二次风层相邻;2)在主燃区上方、炉膛四角将燃尽风分成直吹风和偏向风两类,风速为45〜60m/s,燃尽直吹风反向射入炉膛,燃尽偏向风正向射入炉膛。
9.如权利要求8所述的一种锅炉一、二次风多级分层燃烧方法,其特征在于在主燃区和燃尽风之间的炉膛四角还通入至少一层还原风,还原风速为40〜55m/s,还原风风量占二次风风量5%〜15%,将还原区平均氧浓度控制在2%以下,每层还原风分为还原直吹风和还原偏向风,它们均正向射入炉膛,还原偏向风的射流轴线与炉膛对角线的夹角比还原直吹风的射流轴线与炉膛对角线的夹角更大;主燃区出口的过量空气系数为0.66〜0.96,燃尽区出口的过量空气系数为1.1〜1.2。
10.如权利要求8或9所述的一种锅炉一、二次风多级分层燃烧方法,其特征在于所述燃尽风和还原风经增压后再射入炉膛。
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