CN103672863B - 中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置的使用方法 - Google Patents
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Abstract
中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置的使用方法。方法是通过以下步骤实现的：一、将四个中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置布置在炉膛的四个角、四面水冷壁或六个角上；二、下三次风喷口和上三次风喷口的风速控制在最高不超过40m/s～50m/s；三、底部风喷口气流与对角线成3～6°方向正切喷入炉内；一次风喷口的风粉气流在炉膛截面上与对角线成2～5°方向正切喷入炉内；三次风喷口的风粉气流中心线在炉膛截面上与一次风气流中心线一致或小角度0～5°反切；四、油风喷口仅在锅炉点火和低负荷稳燃时候使用；五、上燃尽风喷口可布置一级或多级，燃尽风的方向为水平和垂直摆动。本发明用于中储仓式热风送粉锅炉的高效燃烧。
Description
技术领域
本发明涉及一种热风送粉锅炉的燃烧装置的使用方法，具体涉及一种中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置的使用方法。
背景技术
中储仓式热风送粉锅炉，因热风送粉可以提高煤粉的着火性能，因此广泛用于燃烧性能中等以下的贫煤和无烟煤，另外也有部分满足条件的烟煤锅炉采用该制粉系统。这种制粉系统由细粉分离器分离大部分的煤粉储存在粉仓中，并利用经空预器加热后的热空气作为一次风输送到炉内参与燃烧。而由细粉分离器排出的乏气携带部分细煤粉(约占10～15％总煤粉量)作为三次风输入到炉内进行燃烧。三次风具有湿度大，温度低，速度高等特点，其携带的煤粉浓度低、粒度细(<30μm)。
由于三次风速度高(一般大于50m/s)，温度低，对于炉内燃烧会产生较大的干扰，较低的温度也影响了煤粉的燃尽。一种降低燃煤锅炉三次风燃烧生成的氮氧化物的装置(中国专利申请第201120263247.4号)中提到，根据某项目的工程经验，对于设有三次风的燃烧系统中，在磨煤机运行，三次风输入炉膛的情况下，NOx排放浓度为350mg/Nm3，而停磨的工况下(即无三次风输入炉膛)，NOx可以降至200mg/Nm3。文献《我国燃煤电站锅炉NOx排放的现状分析和应对措施》(期刊《动力工程》2005年第1期)中也提到在对多重富集型低NOx燃烧器的运行测试结果显示：磨煤机工作时，投三次风时的锅炉尾气NOx值显著增大，NOx的排放值为520mg/Nm3左右，比不投三次风增加了近120mg/Nm3。主要就是三次风细粉中的燃料氮在大过量空气系数下氧化造成的，另外一个原因是三次风的射入常有一定的向下倾角为(15°)，压迫一次风构成的主燃区，相对地缩短了挥发份在主燃区的停留空间和时间，降低了挥发份在主燃区中还原NOx的能力造成的。
针对三次风对锅炉NOx控制造成的困难，一种降低燃煤锅炉三次风燃烧生成的氮氧化物的装置(中国专利申请第201120263247.4号)提出在在三次风喷口前的三次风风道上装有浓淡分离装置，将三次风分为浓淡两股并上下布置(浓煤粉气流在下)输入炉膛，使浓煤粉气流可以在局部欠氧环境中燃烧，降低燃烧生成的NOx。同样，中间仓储式制粉系统煤粉锅炉及其三次风布置结构(中国专利申请第201120172697.2号)也提到采用浓缩煤粉的方法获得浓煤粉气流，并采用墙式布置的方法将喷口置于最上层一次风喷口标高到淡三次风喷口之间。
但是，文献《三次风中超细煤粉浓缩方法研究》(阮涛，2006年浙江大学硕士论文)中也提到，对于三次风中含有的超细煤粉颗粒，由于粒子太细，惯性较小，采用弯管与分离器组合的分离装置浓缩效果不明显，而只有采用动态分离器才能够较有效地浓缩超细煤粉。这就大大增加了锅炉系统的复杂性和运行的可靠性。
垂直方向上的空气分级(燃尽风)技术是通过在主燃烧区欠氧燃烧来控制NOx的生成及总体排放浓度。两阶段分级燃烧燃尽风的煤粉锅炉(中国专利申请第201120491651.7号)中提到采用低位和高位远离型燃尽风控制NOx的生成，但未对中储仓式热风送粉锅炉中的燃烧方式进行说明。对中储仓热风送粉锅炉若采用燃尽风设置，当三次风运行时要达到25％的燃尽风率，则势必要大大增加总风量，这就降低了锅炉的热效率，否则就需要控制燃尽风率。
针对中储仓式热风送粉锅炉高速低温三次风对燃烧和NOx生成造成的影响，需要开发出一种设备简单，燃烧迅速稳定的适于中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置。
发明内容
本发明为解决中储仓式热风送粉锅炉的高速低温三次风中含有超细煤粉颗粒，导致锅炉NOx排放浓度较高的问题，而提供一种中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置的使用方法。
一种中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置的使用方法：
所述方法是通过以下步骤实现的：
步骤一、当采用四角切圆锅炉或墙式切圆锅炉时，将四个中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置布置在炉膛的四个角或四面水冷壁上；当采用六角切圆锅炉时，将六个中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置布置在炉膛的六个角上；
步骤二、下三次风喷口和上三次风喷口的风速控制在最高不超过40m/s～50m/s；
步骤三、底部风喷口气流与对角线成3～6°方向正切喷入炉内；一次风喷口的风粉气流在炉膛截面上与对角线成2～5°方向正切喷入炉内；三次风喷口的风粉气流中心线在炉膛截面上与一次风气流中心线一致或小角度0～5°反切；炉膛主燃区为逆时针旋转流动；一次风采用浓淡燃烧形式；
步骤四、油风喷口仅在锅炉点火和低负荷稳燃时候使用，正常工况下关到最小；
步骤五、根据锅炉容量的大小，上燃尽风喷口可布置一级或多级，燃尽风的方向为水平和垂直摆动。
所述步骤一中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置包括底部风喷口、数个一次风喷口、数个二次风喷口和数个油风喷口，数个一次风喷口、数个二次风喷口、数个油风喷口和底部风喷口由上至下设置，其特征在于：所述装置还包括下三次风喷口、上三次风喷口、下燃尽风喷口和上燃尽风喷口，上燃尽风喷口、下燃尽风喷口和上三次风喷口由上至下依次设置在最上层一次风喷口的上面，下三次风喷口紧靠在最上层的一次风喷口之上，下三次风喷口和上三次风喷口均为齿状喷口。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明通过三次风喷口置换最上层一次风上下的二次风喷口，增加燃尽风，使得主燃区过量空气系数得到控制，进而较大幅度的减少了NOx的生成。同时由于三次风分为下三次风喷口与上三次风喷口及二者的距离拉开，下三次风喷口与浓淡燃烧产生的高温气流迅速混合升温，挥发分快速析出，即强化了三次风着火和燃尽度，又能避免一次性输入大量的三次风导致燃烧不稳定；当磨煤机停运，无三次风输入时候，燃烧器与燃尽风之间又可以保证较大的还原区间。这些对于中储仓式热风送粉锅炉的NOx控制和高效燃烧是有益的。
附图说明
图1是本发明燃烧装置单角各层喷口布置图(下三次风喷口2在上一次风喷口的上方)；
图2是本发明燃烧装置单角各层喷口布置图(下三次风喷口2在上一次风喷口的下方)；
图3是本发明燃烧装置单角各层喷口布置图(下三次风喷口2分成两股分布在上一次风喷口的上、下方)；
图4是本发明的下三次风喷口2或上三次风喷口3的结构示意图；
图5是具体实施方式九的四角切圆锅炉燃尽风布置示意图。
图6是本发明应用在某200MW锅炉上，炉膛过量空气系数分布图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括下三次风喷口2、上三次风喷口3、下燃尽风喷口4、上燃尽风喷口5、底部风喷口6、数个一次风喷口1、数个二次风喷口7和数个油风喷口8，数个一次风喷口1、数个二次风喷口7、数个油风喷口8和底部风喷口6由上至下设置，数个一次风喷口1、数个二次风喷口7和数个油风喷口8的排序可根据锅炉的需要组合，例如某200MW机组锅炉：两个一次风喷口1、一个二次风喷口7、一个油风喷口8、一个二次风喷口7、一个一次风喷口1、一个二次风喷口7、一个一次风喷口1、一个油风喷口8和底部风喷口6由上至下依次设置，见图1，上燃尽风喷口5、下燃尽风喷口4和上三次风喷口3由上至下依次设置在最上层一次风喷口1的上面，下三次风喷口2紧靠在最上层的一次风喷口1之上，最上层的一次风喷口1上下都不布置二次风喷口7，下三次风喷口2和上三次风喷口3均为齿状喷口9，齿状喷口9可强化着火和燃烧。见图1，下燃尽风喷口4和上燃尽风喷口5具有垂直和水平方向摆动的功能。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式包括下三次风喷口2、上三次风喷口3、下燃尽风喷口4、上燃尽风喷口5、底部风喷口6、数个一次风喷口1、数个二次风喷口7和数个油风喷口8，数个一次风喷口1、数个二次风喷口7、数个油风喷口8和底部风喷口6由上至下设置，数个一次风喷口1、数个二次风喷口7和数个油风喷口8的排序可根据锅炉的需要组合，例如某200MW机组锅炉：两个一次风喷口1、一个二次风喷口7、一个油风喷口8、一个二次风喷口7、一个一次风喷口1、一个二次风喷口7、一个一次风喷口1、一个油风喷口8和底部风喷口6由上至下依次设置，见图2，上燃尽风喷口5、下燃尽风喷口4和上三次风喷口3由上至下依次设置在最上层一次风喷口1的上面，下三次风喷口2紧靠在最上层的一次风喷口1的下面，最上层的一次风喷口1上下都不布置二次风喷口7，下三次风喷口2和上三次风喷口3均为齿状喷口9，齿状喷口9可强化着火和燃烧。见图2，下燃尽风喷口4和上燃尽风喷口5具有垂直和水平方向摆动的功能。
具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式包括下三次风喷口2、上三次风喷口3、下燃尽风喷口4、上燃尽风喷口5、底部风喷口6、数个一次风喷口1、数个二次风喷口7和数个油风喷口8，数个一次风喷口1、数个二次风喷口7、数个油风喷口8和底部风喷口6由上至下设置，数个一次风喷口1、数个二次风喷口7和数个油风喷口8的排序可根据锅炉的需要组合，例如某200MW机组锅炉：两个一次风喷口1、一个二次风喷口7、一个油风喷口8、一个二次风喷口7、一个一次风喷口1、一个二次风喷口7、一个一次风喷口1、一个油风喷口8和底部风喷口6由上至下依次设置，见图3，上燃尽风喷口5、下燃尽风喷口4和上三次风喷口3由上至下依次设置在最上层一次风喷口1的上面，下三次风喷口2分成两股布置在最上层一次风喷口1的上、下方，最上层的一次风喷口1上下都不布置二次风喷口7，下三次风喷口2和上三次风喷口3均为齿状喷口9，齿状喷口9可强化着火和燃烧。下燃尽风喷口4和上燃尽风喷口5具有垂直和水平方向摆动的功能。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的下三次风喷口2中心与上三次风喷口3中心的间距T1为1.5m～3m，上三次风喷口3中心与下燃尽风喷口4中心的间距T2为1.5m～3m，下燃尽风喷口4中心与上燃尽风喷口5中心的间距T3为1.5m～3m。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图2说明本实施方式，本实施方式的下三次风喷口2中心与上三次风喷口3中心的间距T4为2.5m～4m，上三次风喷口3中心与下燃尽风喷口4中心的间距T2为1.5m～3m，下燃尽风喷口4中心与上燃尽风喷口5中心的间距T3为1.5m～3m。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式的下三次风喷口2的上股中心与上三次风喷口3中心的间距T1为1.5m～3m，上三次风喷口3中心与下燃尽风喷口4中心的间距T2为1.5m～3m，下燃尽风喷口4中心与上燃尽风喷口5中心的间距T3为1.5m～3m。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式七：结合图1、图2或图3说明本实施方式，本实施方式的二次风喷口7为缩口式。现有二次风喷口为直口式，同一次风同宽度，直口式二次风喷口的风量比较大；在增加燃尽风，减少二次风时二次风速度就会降得比较低，刚性弱，对于炉内流动与燃烧是不利的。二次风喷口7采用缩口式的目的是减少二次风风量的同时保证射流刚性，从而有效地推迟空气与煤粉的混合，减少燃烧过程中含N基团与O2反应机会，有效降低NOx生成量。其它组成及连接关系与具体实施方式四、五或六相同。
具体实施方式八：结合图1、图2或图3说明本实施方式，本实施方式的底部风喷口6的喷嘴面积为缩口式喷嘴面积的1.5倍～2倍。使其具有较大出口二次风动量，起到在最下层托粉的作用，减少炉膛底部的掉渣量和大渣的含碳量。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：结合图5说明本实施方式，本实施方式是通过以下步骤实现的：
步骤一、当采用四角切圆锅炉或墙式切圆锅炉时，将四个中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置布置在炉膛的四个角或四面水冷壁上；当采用六角切圆锅炉时，将六个中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置布置在炉膛的六个角上；
步骤二、下三次风喷口2和上三次风喷口3的风速控制在最高不超过40m/s～50m/s；
步骤三、底部风喷口6气流与对角线成3～6°方向正切喷入炉内；一次风喷口1的风粉气流在炉膛截面上与对角线成2～5°方向正切喷入炉内；三次风喷口3的风粉气流中心线在炉膛截面上与一次风气流中心线一致或小角度0～5°反切；炉膛主燃区为逆时针旋转流动；其中，一次风采用浓淡燃烧形式，强化着火和燃烧，促进三次风中的煤粉燃烧；
步骤四、油风喷口8仅在锅炉点火和低负荷稳燃时候使用，正常工况下关到最小(仅保留冷却喷口所需风量)；
步骤五、根据锅炉容量的大小，上燃尽风喷口5可布置一级或多级，燃尽风的方向为水平和垂直摆动，以较好的调节汽温。
具体实施方式十：结合图5说明本实施方式，本实施方式是步骤二中的下三次风喷口2和上三次风喷口3采用大喷口设计，风速控制在最高不超过45m/s。其它步骤与具体实施方式九相同。
本发明的应用实例：将本发明应用在某200MW锅炉上，数个一次风喷口1、数个二次风喷口7和数个油风喷口8的布置方式为：两个一次风喷口1、一个二次风喷口7、一个油风喷口8、一个二次风喷口7、一个一次风喷口1、一个二次风喷口7、一个一次风喷口1、一个油风喷口8和底部风喷口6由上至下依次设置(见图2)；三次风喷口2、上三次风喷口3、下燃尽风喷口4和上燃尽风喷口5的布置方式分别见图1、图2和图3，炉膛过量空气系数通过图6可以明显看出，改造前主燃区过量空气系数整体较高，因而生成了大量的NOx。改造后(采用本发明的装置后)，实现了较明显的主燃区、还原区和燃尽区三区分布，NOx的排放浓度得到较大幅度的降低。
当本发明应用在小容量锅炉上时，可取消上三次风喷口3，只有一个下三次风喷口2，此时，下燃尽风喷口4和上燃尽风喷口5整体下移一个高度T2。
Claims (2)
1.一种中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置的使用方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：
步骤一、当采用四角切圆锅炉或墙式切圆锅炉时，将四个中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置布置在炉膛的四个角或四面水冷壁上；当采用六角切圆锅炉时，将六个中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置布置在炉膛的六个角上；
步骤二、下三次风喷口(2)和上三次风喷口(3)的风速控制在最高不超过40m/s～50m/s；
步骤三、底部风喷口(6)气流与对角线成3～6°方向正切喷入炉内；一次风喷口(1)的风粉气流在炉膛截面上与对角线成2～5°方向正切喷入炉内；三次风喷口(3)的风粉气流中心线在炉膛截面上与一次风气流中心线一致或小角度0～5°反切；炉膛主燃区为逆时针旋转流动；一次风采用浓淡燃烧形式；
步骤四、油风喷口(8)仅在锅炉点火和低负荷稳燃时候使用，正常工况下关到最小；
步骤五、根据锅炉容量的大小，上燃尽风喷口(5)可布置一级或多级，燃尽风的方向为水平和垂直摆动；
所述步骤一中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置包括底部风喷口(6)、数个一次风喷口(1)、数个二次风喷口(7)和数个油风喷口(8)，数个一次风喷口(1)、数个二次风喷口(7)、数个油风喷口(8)和底部风喷口(6)由上至下设置，其特征在于：所述装置还包括下三次风喷口(2)、上三次风喷口(3)、下燃尽风喷口(4)和上燃尽风喷口(5)，上燃尽风喷口(5)、下燃尽风喷口(4)和上三次风喷口(3)由上至下依次设置在最上层一次风喷口(1)的上面，下三次风喷口(2)紧靠在最上层的一次风喷口(1)之上，下三次风喷口(2)和上三次风喷口(3)均为齿状喷口(9)。
2.根据权利要求1所述的中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置的使用方法，其特征在于：所述步骤二中的下三次风喷口(2)和上三次风喷口(3)的风速控制在最高不超过45m/s。
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