CN103292318B - 布置于拱上翼墙上方的w型火焰锅炉缝隙式燃尽风装置 - Google Patents

Abstract

布置于拱上翼墙上方的W型火焰锅炉缝隙式燃尽风装置，它涉及一种锅炉燃尽风装置。该装置解决W火焰锅炉在增加燃尽风降低NO_X排放的同时却引起飞灰可燃物含量比较高，四角燃烧器不能全部投运和侧墙及翼墙侧水冷壁壁面超温，甚至是该区域水冷壁撕裂的问题。每个翼墙上设有一组缝隙式翼墙燃尽风喷口，每组缝隙式翼墙燃尽风喷口对应装有翼墙燃尽风风箱，每组缝隙式拱上燃尽风喷口对应装有拱上燃尽风风箱，风机的出风口和二次风管的一端连通，二次风管的另一端依次穿过主燃烧器风箱，二次风管的侧壁通过多个引凤管分别与拱上燃尽风风箱和翼墙燃尽风风箱连通。本发明用于W型火焰锅炉。

Description

布置于拱上翼墙上方的W型火焰锅炉缝隙式燃尽风装置

技术领域

本发明涉及一种锅炉燃尽风装置。

背景技术

W型火焰锅炉是我国燃烧劣质烟煤和无烟煤的主力炉型，目前国内总装机容量约41000MW。但由于W型火焰锅炉下炉膛温度偏高，普遍存在着NO_x排放水平明显偏高的问题，国内现役的W型火焰锅炉NOx排放量大多在1000mg/m³(折6％O₂)以上，这对环境造成了严重污染。根据我国最新颁布的、并于2014年7月1日开始执行的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，W型火焰锅炉NOx最高允许排放浓度为200mg/m³(折6％O₂)，因而在进行尾部脱硝的同时，W型火焰锅炉还必须组织炉内低NOx燃烧。

在W型火焰锅炉上增加燃尽风装置，能减少下炉膛的氧量，使之处于还原性气氛，从而降低NOx的排放量，国内已有部分研究。发明专利《在炉拱上布置有缝隙式燃尽风喷口的W型火焰锅炉》(中国专利号200910309113.9、授权公告日2011年2月16日、授权公告号CN101694295B，)提出在靠近炉膛喉口的炉拱上设置缝隙式燃尽风，与布置在上炉膛的燃尽风装置相比在一定程度上增加了煤粉的燃烧时间，提高了锅炉效率。实际应用成果表明，该专利提出的燃尽风布置方式在一定程度上降低了锅炉NOx排放，但在锅炉实际运行中出现飞灰可燃物含量比较高，四角燃烧器不能全部投运和侧墙及翼墙侧水冷壁壁面超温，甚至是该区域水冷壁撕裂的问题。具体分析如下：1、飞灰可燃物含量比较高，锅炉效率降低。燃尽风布置在炉拱上靠近炉膛中心处并与水平方向成20-35°角向下送入下炉膛上部中心区域，此时翼墙区域无风，锅炉下炉膛出口处在锅炉宽度方向上的过量空气系数分布不均匀，翼墙区域煤粉对应的风少，前后墙煤粉对应的风多。在燃尽风喷入之前下炉膛的过量空气系数为0.96，下炉膛出口的平均过量空气系数为1.2。在燃尽风喷入后，前墙对应的下炉膛出口的过量空气系数为1.33，过量空气系数大会导致排烟损失大，锅炉效率降低；翼墙部分对应的过量空气系数仍为0.9，翼墙区域煤粉无法完全燃烧，造成飞灰可燃物含量比较高；2、翼墙和侧墙水冷壁面超温严重。由于翼墙区域无风，没有冷风对侧墙和翼墙进行冷却，造成翼墙和侧墙水冷壁面超温严重，甚至水冷壁撕裂；3、四角燃烧器无法全部投运。由于翼墙区域无风，此时如果四角燃烧器全部投运，会使该区域燃烧更不完全并且使该区域的水冷壁壁面超温更加严重，因此四角燃烧器不能全部投运。四角燃烧器不投运会导致前后墙中间的几组燃烧器煤投运量增大，靠近侧墙的风需要正常喷入，用来冷却燃烧器喷口和侧墙，防止其超温，在保证锅炉出口过量空气系数不变时前后墙中间区域出现风少煤多的情况，煤粉颗粒燃烧不充分，从而使锅炉效率下降，同时造成前后墙局部热负荷集中，前后墙局部超温，靠近侧墙停运燃烧器的二次风和三次风仍旧供入，因此水冷壁冷却较好，壁温较低，而前后墙水冷壁由于热负荷集中就会超温，这样相邻的水冷壁之间就会温差过大，温度差过大到一定程度时会造成水冷壁撕裂，影响锅炉的安全运行；

而如果增大前后墙中间区域的供风量会使锅炉出口的过量空气系数偏大，烟气量增大，带走更多的热量，排烟损失增大，会使锅炉效率下降。如果采取减少投煤量的方法使锅炉负荷降低从而降低翼墙及翼墙侧水冷壁壁面温度，则会减少每年该锅炉的发电量，从而造成较大的经济损失。因此，在采用低NOx燃烧方式的前提下，如何解决W型火焰翼墙侧燃烧不充分及水冷壁壁面超温已成为迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种布置于拱上翼墙上方的W型火焰锅炉缝隙式燃尽风装置，为解决W火焰锅炉在增加燃尽风降低NOx排放的同时却引起飞灰可燃物含量比较高，四角燃烧器不能全部投运和侧墙及翼墙侧水冷壁壁面超温，甚至是该区域水冷壁撕裂的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述W型火焰锅炉包括由下炉体、上炉体和两个炉拱构成的炉体以及多个一次风喷口、多个乏气喷口、多个二次风喷口、多个缝隙式拱上燃尽风喷口和两个主燃烧器风箱，下炉体由前墙、后墙、两个侧墙和四个翼墙围成，多个二次风喷口分成两组，两组二次风喷口沿炉体的中心线对称设置，在每个炉拱上沿其长度方向平行设有一组二次风喷口，多个二次风喷口均与下炉体的下炉膛连通，每组二次风喷口中相邻两个二次风喷口为一小组，每小组中的两个二次风喷口之间设有呈一字形布置的一次风喷口和乏气喷口，呈一字形布置的一次风喷口和乏气喷口与二次风喷口平行设置，且乏气喷口设置在远离炉膛中心的炉拱上，一次风喷口和乏气喷口均与下炉体的下炉膛连通，两个二次风喷口、一次风喷口和乏气喷口上装有主燃烧器风箱；多个缝隙式拱上燃尽风喷口分成两组，两组缝隙式拱上燃尽风喷口沿炉体的中心线对称设置，在每个靠近炉膛喉口的炉拱上对应设有一组缝隙式拱上燃尽风喷口，所述一组缝隙式拱上燃尽风喷口沿炉拱的长度方向平行设置并均与下炉体的下炉膛连通，所述W型火焰锅炉还包括两个拱上燃尽风风箱、四个翼墙燃尽风风箱和二次风管，每个翼墙上设有一组缝隙式翼墙燃尽风喷口，每组缝隙式翼墙燃尽风喷口对应装有翼墙燃尽风风箱，每组缝隙式拱上燃尽风喷口对应装有拱上燃尽风风箱，风机的出风口和二次风管的一端连通，二次风管的另一端依次穿过主燃烧器风箱，二次风管的侧壁通过多个引风管分别与拱上燃尽风风箱和翼墙燃尽风风箱连通。

本发明具有以下有益效果：1、在不改变锅炉出口处平均过量空气系数的前提下，对燃尽风进行了重新的风量分配，前后墙下炉膛出口的过量空气系数降低，翼墙对应的过量空气系数升高，使整个炉膛宽度方向上空气均匀分布，达到合理分配风的目的，很好的解决了煤粉燃烧不充分的问题，降低了飞灰可燃物含量；2、由于通入冷风的冷却作用，降低了侧墙和翼墙水冷壁面温度，防止该区域水冷壁撕裂；3、由于翼墙区域通风，提高了翼墙部分对应的过量空气系数，煤粉颗粒可以在此正常燃烧，因此四角燃烧器可以全部投运，减少了前后墙中间几组燃烧器煤的投运量，使锅炉整体的配风更加合理，煤粉燃烧更加充分，锅炉热负荷更加均匀，同时也避免了水冷壁管之间的温差过大，防止了水冷壁撕裂，从而既提高了锅炉效率也保证了锅炉的安全运行。

附图说明

图1是本发明W型火焰锅炉整体结构示意图，图2是图1的B向视图，图3是图1的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的W型火焰锅炉包括由下炉体11、上炉体12和两个炉拱13构成的炉体以及多个一次风喷口4、多个乏气喷口2、多个二次风喷口3、多个缝隙式拱上燃尽风喷口6和两个主燃烧器风箱10，下炉体11由前墙14、后墙15、两个侧墙16和四个翼墙17围成，多个二次风喷口3分成两组，两组二次风喷口3沿炉体的中心线对称设置，在每个炉拱13上沿其长度方向平行设有一组二次风喷口3，多个二次风喷口3均与下炉体11的下炉膛连通，每组二次风喷口3中相邻两个二次风喷口3为一小组，每小组中的两个二次风喷口3之间设有呈一字形布置的一次风喷口4和乏气喷口2，呈一字形布置的一次风喷口4和乏气喷口2与二次风喷口3平行设置，且乏气喷口2设置在远离炉膛中心的炉拱13上，一次风喷口4和乏气喷口2均与下炉体11的下炉膛连通，两个二次风喷口3、一次风喷口4和乏气喷口2上装有主燃烧器风箱10；多个缝隙式拱上燃尽风喷口6分成两组，两组缝隙式拱上燃尽风喷口6沿炉体的中心线对称设置，在每个靠近炉膛喉口的炉拱13上对应设有一组缝隙式拱上燃尽风喷口6，所述一组缝隙式拱上燃尽风喷口6沿炉拱13的长度方向平行设置并均与下炉体11的下炉膛连通，所述W型火焰锅炉还包括两个拱上燃尽风风箱5、四个翼墙燃尽风风箱8和二次风管9，每个翼墙17上设有一组缝隙式翼墙燃尽风喷口7，每组缝隙式翼墙燃尽风喷口7对应装有翼墙燃尽风风箱8，每组缝隙式拱上燃尽风喷口6对应装有拱上燃尽风风箱5，风机的出风口和二次风管9的一端连通，二次风管9的另一端依次穿过主燃烧器风箱，二次风管9的侧壁通过多个引风管分别与拱上燃尽风风箱5和翼墙燃尽风风箱8连通。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的缝隙式翼墙燃尽风喷口7的横截面是长宽比为(5～7)：1的矩形。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的缝隙式拱上燃尽风喷口6与相对应的一次风喷口4之间的距离是1-2m，此结构的优点是燃尽风与一次风距离较远，不会和下射的一次风混合，从而保证分级燃烧降低NOx，同时燃尽风在下炉膛给入，保证煤粉燃烧需要的氧气，促进煤粉的燃尽。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式的装置还包括多个挡板阀18，二次风管9内设有多个挡板阀18，燃尽风以15-30m/s风速斜向下喷入翼墙区域，翼墙上方燃尽风占总风量1％-2％，风量的大小可以由挡板阀9调节。其它实施方式与具体实施方式一相同。

工作原理：二次风管将风从二次风箱引到翼墙上方的燃尽风喷口处，然后由缝隙式翼墙燃尽风喷口7喷入翼墙区域，与未燃尽分颗粒燃烧，燃尽更加充分，同时使侧墙和翼墙的水冷壁壁面温度趋于正常。从图3中看到燃尽风射流与未燃尽煤粉颗粒的混合点10，可以看出加装缝隙式翼墙燃尽风喷口7后，未燃尽煤粉颗粒与燃尽风反应时间进一步延长，燃尽更加充分。

通过在拱上翼墙上方增加缝隙式翼墙燃尽风喷口7，在不改动锅炉主燃烧器结构的情况下能够很好的解决翼墙侧燃烧不充分，水冷壁壁面超温，飞灰可燃物含量比较高和四角燃烧器不能全部投运的问题。

Claims (4)

1.一种布置于拱上翼墙上方的W型火焰锅炉缝隙式燃尽风装置，所述W型火焰锅炉包括由下炉体(11)、上炉体(12)和两个炉拱(13)构成的炉体以及多个一次风喷口(4)、多个乏气喷口(2)、多个二次风喷口(3)、多个缝隙式拱上燃尽风喷口(6)和两个主燃烧器风箱(10)，下炉体(11)由前墙(14)、后墙(15)、两个侧墙(16)和四个翼墙(17)围成，多个二次风喷口(3)分成两组，两组二次风喷口(3)沿炉体的中心线对称设置，在每个炉拱(13)上沿其长度方向平行设有一组二次风喷口(3)，多个二次风喷口(3)均与下炉体(11)的下炉膛连通，每组二次风喷口(3)中相邻两个二次风喷口(3)为一小组，每小组中的两个二次风喷口(3)之间设有呈一字形布置的一次风喷口(4)和乏气喷口(2)，呈一字形布置的一次风喷口(4)和乏气喷口(2)与二次风喷口(3)平行设置，且乏气喷口(2)设置在远离炉膛中心的炉拱(13)上，一次风喷口(4)和乏气喷口(2)均与下炉体(11)的下炉膛连通，两个二次风喷口(3)、一次风喷口(4)和乏气喷口(2)上装有主燃烧器风箱(10)；多个缝隙式拱上燃尽风喷口(6)分成两组，两组缝隙式拱上燃尽风喷口(6)沿炉体的中心线对称设置，在每个靠近炉膛喉口的炉拱(13)上对应设有一组缝隙式拱上燃尽风喷口(6)，所述一组缝隙式拱上燃尽风喷口(6)沿炉拱(13)的长度方向平行设置并均与下炉体(11)的下炉膛连通，其特征在于所述W型火焰锅炉还包括两个拱上燃尽风风箱(5)、四个翼墙燃尽风风箱(8)和二次风管(9)，每个翼墙(17)上设有一组缝隙式翼墙燃尽风喷口(7)，每组缝隙式翼墙燃尽风喷口(7)对应装有翼墙燃尽风风箱(8)，每组缝隙式拱上燃尽风喷口(6)对应装有拱上燃尽风风箱(5)，风机的出风口和二次风管(9)的一端连通，二次风管(9)的另一端依次穿过主燃烧器风箱，二次风管(9)的侧壁通过多个引风管分别与拱上燃尽风风箱(5)和翼墙燃尽风风箱(8)连通。

2.根据权利要求1所述布置于拱上翼墙上方的W型火焰锅炉缝隙式燃尽风装置，其特征在于缝隙式翼墙燃尽风喷口(7)的横截面是长宽比为(5～7)：1的矩形。

3.根据权利要求1所述布置于拱上翼墙上方的W型火焰锅炉缝隙式燃尽风装置，其特征在于缝隙式拱上燃尽风喷口(6)与相对应的一次风喷口(4)之间的距离是1-2m。

4.根据权利要求1所述布置于拱上翼墙上方的W型火焰锅炉缝隙式燃尽风装置，其特征在于所述装置还包括多个挡板阀(18)，二次风管(9)内设有多个挡板阀(18)。