CN103335304A

CN103335304A - 四角切圆煤粉锅炉燃烧系统

Info

Publication number: CN103335304A
Application number: CN2013102706289A
Authority: CN
Inventors: 李德波
Original assignee: Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: CN103335304B

Abstract

本发明公开了一种四角切圆煤粉锅炉燃烧系统，对四角切圆煤粉锅炉现有的燃烧器进行再燃改造，经过改造，减小了炉内切圆半径，减少了煤粉与炉膛避免碰撞的可能性，故而降低了炉内结焦、结渣的可能性，同时大幅降低了NO生成量，减少了污染物排放，达到了良好的减排效果。

Description

四角切圆煤粉锅炉燃烧系统

技术领域

本发明涉及锅炉发电技术领域，特别是涉及一种四角切圆煤粉锅炉燃烧系统。

背景技术

我国是一个以煤炭为主要一次能源的国家。目前我国煤炭生产总量已居世界首位，占总能源消耗的75.3%。尽管随着能源利用技术的发展，新的能源和可再生能源将会持续增加，煤炭的消费比重会逐渐下降，但其总量仍会上升。预计在2050年以前，预测其比重将仍在55%以上。作为国民经济发展先导的电力工业，我国燃煤电站同样占据主导地位，燃煤火电站的装机容量和发电量都占到80%以上，预计燃煤发电的比例即使到2015年仍高达75%。

但目前电站锅炉存在污染物排放高，单位发电量煤耗较高等问题。我国能源消费占世界的8%～9%，但SO₂排放占到世界的15.1%，NO_x占到10.1%，CO₂占到13.2%。其中，我国煤燃烧所释放的SO₂占到全国总排放的85%，CO₂占到85%，NO_x占到60%，粉尘占到70%。酸雨地域己超过国土面积的40%。因此，电站锅炉的改良对我国“节能减排”目标的实现起着决定性作用。

另外，锅炉在燃用部分煤种时，运行中经常出现较为严重的结焦、结渣现象，这也是亟待解决的问题。

发明内容

基于上述情况，本发明提出了一种四角切圆煤粉锅炉燃烧系统，以降低污染物排放，同时解决炉内结焦问题。

一种四角切圆煤粉锅炉燃烧系统，

包括四组燃烧器，每组布置在煤粉锅炉的四个对角上；

燃烧器每组分八层布置，从上至下分别为高位燃尽风喷口、紧凑型燃尽风喷口、三次风喷口、上二次风喷口、上一次风喷口、中二次风喷口、下一次风喷口、下二次风喷口，一层风喷口背火侧布置侧边风，三次风喷口按每侧之分系统乏气喷口对角布置；

主燃烧器在炉膛内形成的切圆直径为476mm，高位燃尽风喷口对冲布置，并下倾3-5度；

下一次风为上浓下淡，上一次风为下浓上淡。

本发明四角切圆煤粉锅炉燃烧系统，对四角切圆煤粉锅炉现有的燃烧器进行再燃改造，经过改造，减小了炉内切圆半径，减少了煤粉与炉膛避免碰撞的可能性，故而降低了炉内结焦、结渣的可能性，同时大幅降低了NO生成量，减少了污染物排放，达到了良好的减排效果。

附图说明

图1为四角切圆煤粉锅炉截面示意图；

图2为再燃改造后每组燃烧器各个喷口的示意图。

具体实施方式

根据锅炉运行中较难适应结焦煤种，NO_x排放量较高的实际情况，发明人经反复论证，制定出燃烧器改造的如下方案。

本发明四角切圆煤粉锅炉燃烧系统：

包括四组燃烧器，每组布置在煤粉锅炉的四个对角上，如图1所示；

燃烧器每组分八层布置，如图2所示，从上至下分别为高位燃尽风喷口、紧凑型燃尽风喷口、三次风喷口、上二次风喷口、上一次风喷口、中二次风喷口、下一次风喷口、下二次风喷口，一层风喷口背火侧布置侧边风，三次风喷口按每侧之分系统乏气喷口对角布置；

下一次风为上浓下淡，上一次风为下浓上淡。

再燃改造中，一次风管及三次风管位置不变。

作为一个优选的实施例，本燃烧系统采用双尺度放渣低NO_X燃烧系统。

作为一个优选的实施例，燃烧器设计参如表1所示。

表1 燃烧器参数

注：以上各风口尺寸均为近似水力半径下的转换尺寸，经过简化处理，与实际燃烧器各进风口尺寸有差别，但保证简化后的总风量与实际总风量的误差在3%左右。

如图1所示，作为一个优选的实施例，对于同一组燃烧器，上下两个喷口的间隔除所述紧凑型燃尽风喷口和所述三次风喷口之间的间隔外均为550mm，所述紧凑型燃尽风喷口和所述三次风喷口之间的间隔为1000mm。

采用数值模拟的方法验证再燃改造后的煤粉锅炉的气流场、温度场、组分场及NO_X在炉膛内的分布，得到如下结论：

(1)再燃改造后，炉内气流场总体未有太大变化，但切圆半径和切圆最大风速沿炉膛高度不断变化；

(2)再燃改造后，炉膛平均温度和炉膛出口处温度均有所提高，炉膛高温区温度有所降低，但整个炉膛温度分布更均匀；

(3)改造后炉内的CO₂和CO浓度有所提高，而O₂浓度有所降低，这是由于主燃区和再燃区过量空气系数降低所致；

(4)再燃改造并不会影响煤粉燃尽率；

(5)再燃改造可大幅降低NO生成量，但降低数值并未达到预测值，这可能归结于以下三个原因：

①再燃区过量空气系数不合理；

②再燃喷口位置偏低；

③该煤种着火偏迟，不适宜作再燃燃料。

(6)再燃区过量空气系数为0.95时，NO_x减排效果最好。此时炉膛出口处NO浓度为203mg/m³；

(7)在再燃区过量空气系数为0.95的条件下，当再燃喷口距上二次风喷口的高度为1050mm时，NO_x减排效果最好，此时炉膛出口处NO浓度为196mg/m³，减排效果达31.4%。

结合上述第(6)点结论，作为一个优选的实施例，再燃区过量空气系数为0.95。

结合上述第(7)点结论，作为一个优选的实施例，再燃喷口距上二次风喷口的高度为1050mm。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种四角切圆煤粉锅炉燃烧系统，其特征在于，

包括四组燃烧器，每组布置在煤粉锅炉的四个对角上；

下一次风为上浓下淡，上一次风为下浓上淡。

2.根据权利要求1所述的四角切圆煤粉锅炉燃烧系统，其特征在于，所述四角切圆煤粉锅炉燃烧系统为双尺度放渣低NO_X燃烧系统。

3.根据权利要求1或2所述的四角切圆煤粉锅炉燃烧系统，其特征在于，

所述高位燃尽风喷口的风率、风速、风温和尺寸依次为：10%、45m/s、310℃、200*350mm²；

所述紧凑型燃尽风喷口的风率、风速、风温和尺寸依次为：8%、45m/s、310℃、200*280mm²；

所述三次风喷口的风率、风速、风温和尺寸依次为：22%、57m/s、60℃、260*3280mm²；

所述上二次风喷口的风率、风速、风温和尺寸依次为：6%、45m/s、310℃、200*210mm²；

所述上一次风喷口的风率、风速、风温和尺寸依次为：11.5%、31m/s、230℃、360*340mm²；

所述上一次风侧边风喷口的风率、风速、风温和尺寸依次为：3%、45m/s、310℃、360*60mm²；

所述中二次风喷口的风率、风速、风温和尺寸依次为：6%、45m/s、310℃、200*210mm²；

所述下一次风喷口的风率、风速、风温和尺寸依次为：11.5%、31m/s、230℃、360*340mm²；

所述下一次风侧边风喷口的风率、风速、风温和尺寸依次为：3%、45m/s、310℃、360*60mm²；

所述下二次风喷口的风率、风速、风温和尺寸依次为：15%、45m/s、310℃、265*400mm²。

4.根据权利要求1或2所述的四角切圆煤粉锅炉燃烧系统，其特征在于，再燃区过量空气系数为0.95。

5.根据权利要求4所述的四角切圆煤粉锅炉燃烧系统，其特征在于，再燃喷口距上二次风喷口的高度为1050mm。

6.根据权利要求1或2所述的四角切圆煤粉锅炉燃烧系统，其特征在于，同一组的燃烧器，上下两个喷口的间隔除所述紧凑型燃尽风喷口和所述三次风喷口之间的间隔外均为550mm，所述紧凑型燃尽风喷口和所述三次风喷口之间的间隔为1000mm。