CN103697463B - 上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置 - Google Patents

Abstract

上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置，它涉及一种煤粉燃烧装置。本发明为解决目前高一次风率煤粉锅炉的NOx排放浓度控制困难的问题。一次风喷口由上至下设置至少三层，一次风喷口位于两层燃油辅助二次风喷口之间，位于下层的燃油辅助二次风喷口的下方布置有托底二次风喷口，位于上层的燃油辅助二次风的上方布置有紧凑式燃尽风喷口，紧凑式燃尽风喷口的上方依次设置有下分离式燃尽风喷口、上分离式燃尽风喷口，每层一次风喷口的中部水平设置有钝体，钝体的上部的喷口为浓煤粉一次风喷口，钝体下部的喷口为淡煤粉一次风喷口，浓煤粉一次风喷口内设有一对稳燃齿，一次风喷口沿周边设置有周界风。本发明用于高一次风率煤粉锅炉的高效低污染燃烧。

Description

上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置

技术领域

本发明属于煤粉炉切向燃烧技术，具体涉及一种上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置。

背景技术

煤粉炉切向燃烧技术一般指煤粉气流从布置在炉膛4角（或6角、8角）的直流式燃烧器引入炉膛进行燃烧的方式。通过各角来的风粉混合物协同动作，在炉内形成一个强旋流火球燃烧。一般一、二次风口常为间隔布置，各风口的几何中心线都分别与中央的一个或几个假想圆相切。

在这种锅炉中，一部分锅炉因为燃煤高水分、低热值（如褐煤、次烟煤等），或者因为一次风温不足等而导致干燥能力不够，还包括防止煤粉管道堵煤等原因，造成具体运行过程不得不采用超过设计值（约占总风量的25%～35%，一次风速20～24m/s）较多的一次风率（如40%～50%，29～34m/s）。这导致火焰燃烧不稳定，NOx控制难度大大增加。在此情况下除去5%的锅炉漏风，总二次风率只剩下45%～55%，如果分出20%～25%的风量作为燃尽风以控制NOx生成，则主燃区二次风量仅剩下约25%～30%。这些风量很难同时满足端部风、周界风、油风和主二次风的需要，整体二次风速的降低导致射流刚性不足，对炉膛流动、燃烧和NOx生成控制都造成了不良影响。

上下浓淡燃烧技术已经广泛应用于直流切向煤粉燃烧领域。它是将一次风在高度方向上进行浓淡分级，形成浓煤粉气流和淡煤粉气流，浓煤粉气流在燃烧时，由于着火热减少，挥发分析出快，燃烧迅速，有利于煤粉的着火和燃烧，同时由于浓煤粉气流和淡煤粉气流都偏离了化学当量比燃烧，所以可以降低NOx的生成。具体在燃烧器的开发上，美国CE公司研制了宽调节比（WR）燃烧器，利用弯头的离心分离作用形成浓淡煤粉气流，然后浓淡煤粉气流通过设置在喷嘴体内的水平隔板进入炉膛；日本三菱重工业株式会社（MHI）研制的低污染（PM）燃烧器，主要由一次风管、弯头、浓煤粉喷口和淡煤粉喷口组成，一次风粉气流经弯头时在离心力的作用下进行分离，浓煤粉气流由上喷嘴进入炉膛，淡煤粉气流由下喷嘴进入炉膛，从而实现煤粉上下浓淡燃烧。但实际运行过程中也发现，采用上下浓淡燃烧时一次风容易发生偏斜，在发生偏斜时，浓一次风煤粉气流在离水冷壁较近的区域燃烧，造成水冷壁结渣和高温腐蚀等现象。

发明内容

本发明为解决目前高一次风率煤粉锅炉的NOx排放浓度控制困难的问题，进而提供了一种上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置包括一次风喷口、托底二次风喷口、紧凑式燃尽风喷口、下分离式燃尽风喷口、上分离式燃尽风喷口和两层燃油辅助二次风喷口，一次风喷口由上至下设置至少三层，一次风喷口位于两层燃油辅助二次风喷口之间，位于下层的燃油辅助二次风喷口的下方布置有托底二次风喷口，位于上层的燃油辅助二次风的上方布置有紧凑式燃尽风喷口，紧凑式燃尽风喷口的上方依次设置有下分离式燃尽风喷口、上分离式燃尽风喷口；一次风喷口的中部水平设置有钝体，钝体的上部的喷口为浓煤粉一次风喷口，钝体下部的喷口为淡煤粉一次风喷口，浓煤粉一次风喷口内设有一对稳燃齿，一次风喷口沿周边设置有周界风。

本发明的有益效果是：

本发明的上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置的是针对高一次风率（40-50%）煤粉锅炉而设计，通过在主燃烧器区域不布置主二次风，以此保证有足够的燃尽风（占总风量20-25%）；实行浓淡分离燃烧，并采用相对较小的浓一次风喷口可以降低浓一次风的风煤比，对于稳定燃烧和降低NOx都是有利的。较高的一次风速和背火侧大周界风可以保证一次风射流不偏斜，防止高浓度煤粉气流刷壁造成结渣和高温腐蚀，充足的燃尽风也可以使得主燃烧器区域形成低氧燃烧，进而起到减少20%～40%的NOx总体排放浓度的作用；

本发明在主燃烧器区域不布置主二次风，燃烧器间距调整余地扩大，可减少因燃尽风的设置导致的汽温变化。

附图说明

图1是本发明的上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置的单角分层布置图；图2是具体实施方式一中一次风喷口1的结构示意图；图3是具体实施方式九中的四角切圆锅炉燃尽风布置示意图；图4是具体实施方式九中的六角切圆锅炉一次风布置示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1～2所示，本实施方式的上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置包括一次风喷口1、托底二次风喷口3、紧凑式燃尽风喷口4、下分离式燃尽风喷口5、上分离式燃尽风喷口6和两层燃油辅助二次风喷口2，一次风喷口1由上至下设置至少三层，集中布置的一次风喷口1位于两层燃油辅助二次风喷口之间，位于下层的燃油辅助二次风喷口2的下方布置有托底二次风喷口3，位于上层的燃油辅助二次风2的上方布置有紧凑式燃尽风喷口4，紧凑式燃尽风喷口4的上方依次设置有下分离式燃尽风喷口5、上分离式燃尽风喷口6；一次风喷口1的中部水平设置有钝体10，钝体10的上部的喷口为浓煤粉一次风喷口7，钝体10下部的喷口为淡煤粉一次风喷口8，浓煤粉一次风喷口7内设有一对稳燃齿11，一次风喷口1沿周边设置有周界风9。

下分离式燃尽风喷口5与上分离式燃尽风喷口6风量之和占总风量的20%～25%；本实施方式所述两两燃烧器对称布置，形成淡-浓-浓-淡-淡-浓---的连续布置。

具体实施方式二：如图2所示，本实施方式所述一次风喷口1的高宽比H/B的范围是1.2～1.5，浓煤粉一次风喷口7面积与淡煤粉一次风喷口8面积的比值为0.55～0.8，当一次风喷口1的总和风量占锅炉总风量的40%～50%时，一次风喷口1的风速控制在24m/s～30m/s。这样设置用以高一次风率时，在不增加一次风喷口1安装通道横向距离的基础上增加一次风喷口面积，将实际一次风速控制在24～30m/s。同时可以设置较大面积的背火侧周界风喷口，保证一次风射流不冲壁面，本实施方式中的浓煤粉一次风喷口7面积与淡煤粉一次风喷口8面积的比值为0.55～0.8，可以减低浓煤粉一次风中的风煤比。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：如图2所示，本实施方式所述一次风喷口1左侧的周界风9为背火侧周界风9-1，所述一次风喷口1右侧周界风9为向火侧周界风9-2，背火侧周界风9-1面积为向火侧周界风9-2面积的3～6倍。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：如图2所示，本实施方式所述一次风喷口1上的上周界风9-3面积与下周界风9-4面积相同。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：如图2所示，本实施方式背火侧周界风9-1面积为上周界风9-3面积的4～8倍。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或四相同。

具体实施方式六：如图1所示，本实施方式托底二次风喷口3喷嘴面积为上层燃油辅助二次风2面积的1.5倍～2倍。底部风喷口3采用大喷口设计，起到最下层托粉和起始旋转的作用。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：如图1所示，本实施方式所述紧凑式燃尽风喷口4中心与下分离式燃尽风喷口5中心的间距T1为2m～4m。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、四或六相同。

具体实施方式八：如图1所示，本实施方式所述下分离式燃尽风喷口5与上分离式燃尽风喷口6中心的间距T2为2m～4m。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。

工作原理：

参见图1-4，当采用四角切圆锅炉或墙式切圆锅炉时，将四个一次风集中布置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，将六个一次风集中布置的低氮燃烧装置布置在炉膛的六个角上，当采用八角切圆锅炉时，将八个一次风集中布置的低氮燃烧装置布置在炉膛的八个角上；当一次风喷口1的总和风量占锅炉总风量的40%～50%时，一次风速控制在24～30m/s；一次风采用上下浓淡燃烧技术并集中布置，浓一次风喷口比淡一次风喷口小，同时一次风燃烧器采用两两对称布置；底部风喷口3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；紧凑式燃尽风喷口4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；上油二次风喷口2和下油二次风喷口13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）；根据锅炉容量的大小，紧凑式燃尽风喷口4可布置一级或两级，下分离式燃尽风喷口5和上分离式燃尽风喷口6可布置一级或多级，燃尽风的方向为水平和垂直摆动，以较好的调节温度。

Claims (6)

1.一种上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置，其特征在于：所述燃烧装置包括一次风喷口(1)、托底二次风喷口(3)、紧凑式燃尽风喷口(4)、下分离式燃尽风喷口(5)、上分离式燃尽风喷口(6)和两层燃油辅助二次风喷口(2)，一次风喷口(1)由上至下设置至少三层，一次风喷口(1)位于两层燃油辅助二次风喷口之间，位于下层的燃油辅助二次风喷口(2)的下方布置有托底二次风喷口(3)，位于上层的燃油辅助二次风喷口(2)的上方布置有紧凑式燃尽风喷口(4)，紧凑式燃尽风喷口(4)的上方依次设置有下分离式燃尽风喷口(5)、上分离式燃尽风喷口(6)；一次风喷口(1)的中部水平设置有钝体(10)，钝体(10)的上部的喷口为浓煤粉一次风喷口(7)，钝体(10)下部的喷口为淡煤粉一次风喷口(8)，浓煤粉一次风喷口(7)内设有一对稳燃齿(11)，一次风喷口(1)沿周边设置有周界风(9)；所述一次风喷口(1)的高宽比H/B的范围是1.2～1.5，浓煤粉一次风喷口(7)面积与淡煤粉一次风喷口(8)面积的比值为0.55～0.8；所述一次风喷口(1)左侧的周界风(9)为背火侧周界风(9-1)，所述一次风喷口(1)右侧周界风(9)为向火侧周界风(9-2)，背火侧周界风(9-1)面积为向火侧周界风(9-2)面积的3～6倍。

2.根据权利要求1所述的一种上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置，其特征在于：所述一次风喷口(1)上的上周界风(9-3)面积与下周界风(9-4)面积相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置，其特征在于：背火侧周界风(9-1)面积为上周界风(9-3)面积的4～8倍。

4.根据权利要求3所述的一种上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置，其特征在于：托底二次风喷口(3)喷嘴面积为上层燃油辅助二次风喷口(2)面积的1.5倍～2倍。

5.根据权利要求1、2或4述的一种上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置，其特征在于：所述紧凑式燃尽风喷口(4)中心与下分离式燃尽风喷口(5)中心的间距(T1)为2m～4m。

6.根据权利要求5所述的一种上下浓淡一次风集中布置的燃烧装置，其特征在于：所述下分离式燃尽风喷口(5)与上分离式燃尽风喷口(6)中心的间距(T2)为2m～4m。