CN104696950B - 一种具有多组燃尽风喷口的w火焰锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有多组燃尽风喷口的W火焰锅炉，在上炉膛的下部设置多个燃尽风喷口组，每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口分别设置在上炉膛的前墙、后墙上，并且，由每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口吹出的风在上炉膛的中心都形成一个假想切圆；每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口的数量为3个或3个以上。本发明的具有多组燃尽风喷口的W火焰锅炉，可加强上炉膛区域内的空气与未燃尽的煤粉混合，加强上炉膛区域的烟气充满程度，提高煤粉后期燃尽率，降低飞灰含碳量和一氧化碳含量，特别是在锅炉一次风粉偏差较大的情况下，能够在保证锅炉汽水参数正常和锅炉热效率不降低的前提下实现降低锅炉NOx排放量的目的。

Description

一种具有多组燃尽风喷口的W火焰锅炉

技术领域

本发明涉及锅炉燃烧技术领域，尤其涉及一种具有多组燃尽风喷口的W火焰锅炉。

背景技术

我国是一个以煤为主要能源的发展中国家，煤炭资源占我国能源生产和消费总量的75%左右。煤在燃烧过程中，会产生大量的污染物，其中的氮氧化物NOx对环境危害极大且难于处理。随着对环保要求的提高，我国越来越关注NOx的排放问题，环保部门先后多次修订排放标准，并于2011年颁布了新一期的《火电厂大气污染物排放标准》以加强火电厂污染物排放的控制，按照拟于2011年实施的新标准，W型火焰锅炉NOx排放量不得高于200mg/Nm³。从上世纪80年代初，我国开始引进W火焰锅炉及其制造技术，到目前为止，已经投运的容量在300MW以上的W火焰锅炉有120余台。国内的W火焰锅炉几乎包含了世界上全部的W火焰锅炉炉型，其技术分别属于美国FW、美国B&W、英国MBEL公司。这些W火焰锅炉在燃用无烟煤等燃烧性能较差煤质时有明显的优势，但其NO排放量基本都在1000mg/Nm³以上，有的甚至高达1500～1800mg/m³，远高于常规燃烧方式锅炉的排放水平，难以满足国家的排放标准。为此，W火焰锅炉采用低NOx燃烧技术（采用OFA喷口等）以降低炉膛内NOx的生成量。

如图1A、1B所示，W型火焰锅炉的燃尽风喷口1一般布置在上炉膛3下部，数量与燃烧器2一一对应，并通过独立的喷口送入炉膛，以达到分级送风和控制较低的化学当量比，降低NOx排放量的目的。这样就使下炉膛处于较低的过量空气系数下，燃料着火后在欠氧的条件下燃烧，控制NOx的生成，在上炉膛燃尽风喷口投入后，此区域的过量空气系数达到正常值，保证燃料被尽可能的燃尽，上述燃尽风喷口的设计和布置即是实现炉膛整体空气分级燃烧以达到降低锅炉NOx排放量的目的。现有的燃尽风喷口设计和布置能够实现分级燃烧降低了燃烧过程中的NOx生成，但由于W型火焰锅炉燃用煤质多为贫煤和无烟煤，不易着火和燃尽，此种燃尽风喷口设计和布置会使空气和煤粉的后期混合较差,影响煤粉后期燃烬，增加飞灰含碳量和一氧化碳含量，并会使整个炉膛火焰中心上升，导致锅炉主、再热器汽温超温，减温水增加，降低锅炉热效率等问题的出现。

对于W型火焰锅炉，燃烧器布置在前后墙的拱顶上，要求前后墙喷燃器的管道风速相同、携带煤粉量也相同，以形成对称的U形火焰，相汇合成W形火焰，使前后火焰相互得到支持，以利于煤粉着火、燃尽。但由于W型火焰锅炉大多数均采用直吹式制粉系统，使各一次风煤粉管道的风量和粉量难以通过调节达到均衡，因此一次风量和煤粉量的偏差对煤粉燃烧、特别是后期燃尽会产生较大的影响，而现有的燃尽风喷口设计和布置又无法改变上述情况的出现，会使煤粉的燃尽近一步恶化，导致燃尽风无法投运。由于W型火焰锅炉，炉膛较宽，现有的燃尽风喷口设计和布置还会导致沿锅炉宽度方向烟气温度不均匀，使锅炉尾部受热面产生吸热偏差，进而导致受热面局部壁温超温现象的出现，影响锅炉安全运行。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种具有多组燃尽风喷口的W火焰锅炉，多个燃尽风喷口组吹出的风在上炉膛的中心形成多个假想切圆。

一种具有多组燃尽风喷口的W火焰锅炉，包括下炉膛、上炉膛和炉拱，所述下炉膛和所述上炉膛都包括前墙、后墙；在所述上炉膛的下部设置多个燃尽风喷口组，每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口分别设置在所述上炉膛的前墙、后墙上，并且，每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口的中心线的延长线在所述上炉膛的中心都形成一个假想切圆。其中，每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口的数量为3个或3个以上。

根据本发明的一个实施例，进一步的，由每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口吹出的风在上炉膛的中心都形成一个旋转方向为顺时针方向或逆时针方向的假想切圆。

根据本发明的一个实施例，进一步的，在所述上炉膛的下部设置2个燃尽风喷口组，每个燃尽风喷口组都包括4个燃尽风喷口；其中，每个燃尽风喷口组中的4个燃尽风喷口分别设置在所述上炉膛的前墙、后墙上，并且在所述上炉膛的前墙、后墙上分别设置每个燃尽风喷口组中的2个燃尽风喷口。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述2个燃尽风喷口组中每个燃尽风喷口组的4个燃尽风喷口的中心线的延长线都在所述上炉膛的中心形成一个假想切圆；从所述2个燃尽风喷口组的8个燃尽风喷口吹出的风在所述上炉膛的中心形成旋转方向分别为顺时针方向和逆时针方向的2个假想切圆。

根据本发明的一个实施例，进一步的，在所述炉拱上设置多个燃烧器，所述多个燃烧器相对于下炉膛的中心线均匀设置。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述燃尽风喷口的形状为圆形或矩形。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述燃尽风喷口为带有导流叶片的喷口。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述燃尽风喷口为直流式喷口或旋流式喷口。

本发明的具有多组燃尽风喷口的W火焰锅炉，可加强上炉膛区域内的空气与未燃尽的煤粉混合，加强上炉膛区域的烟气充满程度，提高煤粉后期燃尽率，降低飞灰含碳量和一氧化碳含量，特别是在锅炉一次风粉偏差较大的情况下，能够在保证锅炉汽水参数正常和锅炉热效率不降低的前提下实现降低锅炉NOx排放量的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A和1B为现有技术中的W火焰锅炉的燃尽风喷口布置示意图；其中，图1A为主视图，图1B为俯视图；

图2A和2B为根据本发明的具有多组燃尽风喷口的W火焰锅炉的一个实施例的示意图，其中，图2A为主视图，图2B为俯视图；

其中，1－燃尽风喷口，2－燃烧器，3－上炉膛，4－下炉膛，5－拱顶。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。

下文为了叙述方便，下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致。

如图2A和2B所示，具有多组燃尽风喷口的W火焰锅炉，包括下炉膛13、上炉膛14和炉拱15，下炉膛和上炉膛都包括前墙、后墙，其中，上炉膛包括前墙16、后墙17。

在上炉膛14的下部设置多个燃尽风喷口组，每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口11分别设置在上炉膛的前墙16、后墙17上，由每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口吹出的风在上炉膛的中心都形成一个假想切圆，每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口的中心线的延长线在所述上炉膛的中心都形成一个假想切圆。

根据本发明的一个实施例，在上炉膛的中心形成的假想切圆的旋转方向为顺时针方向或逆时针方向。可以根据设计的需要设计2，3，4等个燃尽风喷口组，并且每个燃尽风喷口组中的喷口数可以为3，4，5个等等。每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口的数量为3个或3个以上。每个燃尽风喷口组形成的假想切圆的方向可以根据设计的需要，都为顺时针或逆时针等等。

本发明的燃尽风喷口布置，可加强上炉膛区域内的空气与未燃尽的煤粉混合，加强上炉膛区域的烟气充满程度，提高煤粉后期燃尽率，降低飞灰含碳量和一氧化碳含量，特别是在锅炉一次风粉偏差较大的情况下，能够在保证锅炉汽水参数正常和锅炉热效率不降低的前提下实现降低锅炉NOx排放量的目的。

根据本发明的一个实施例，在上炉膛下部设置2个燃尽风喷口组C、D，每个燃尽风喷口组都包括4个燃尽风喷口11。每个燃尽风喷口组中的4个燃尽风喷口分别设置上炉膛的前墙16、后墙17上，并且上炉膛的前墙16、后墙17上分别设置每个燃尽风喷口组中的2个燃尽风喷口。

从2个燃尽风喷口组C、D的每组中的4个燃尽风喷口吹出的风在上炉膛的中心形成2个假想切圆20，21，2个假想切圆20，21的旋转方向分别为顺时针方向和逆时针方向。

根据本发明的一个实施例，燃尽风喷口布置在上炉膛下部，沿炉膛宽度方向分为两组C、D，呈八角布置，每组燃尽风分别由4个燃尽风喷口组成，燃尽风喷口组C在上炉膛左半部分中心形成逆时针旋向的假想切圆20，燃尽风喷口组D在上炉膛右半部分中心形成顺时针旋向的假想切圆21，使烟气在上炉膛旋转上升，延长了烟气在上炉膛的行程，未燃尽的煤粉在上炉膛停留时间增长，烟气充满程度高，能最高效利用上炉膛容积，为煤粉燃尽创造良好条件，同时切向燃尽风射流组合能够抵消由于一次风粉分配不均匀导致的锅炉尾部受热面壁温偏差等问题的出现，即具有适度的抗干扰作用，即体现为对直吹式制粉系统风粉分配没有过高要求等方面。

根据本发明的一个实施例，在炉拱上设置多个燃烧器12，多个燃烧器12相对于下炉膛的中心线均匀设置。

根据本发明的一个实施例，燃尽风喷口11的形状为圆形或矩形。燃尽风喷口11为带有导流叶片的喷口。燃尽风喷口11为直流式喷口或旋流式喷口。

本发明的具有多组燃尽风喷口的W火焰锅炉采用新型的燃尽风布置方式，可以延长烟气在上炉膛的行程，增加了未燃尽煤粉在上炉膛停留时间增长，最高效利用上炉膛容积，为煤粉燃尽创造良好条件，同时切向燃尽风射流组合能够大部分抵消由于一次风粉分配不均匀导致的锅炉尾部受热面壁温偏差等问题的出现，即具有适度的抗干扰作用，即体现为对直吹式制粉系统风粉分配没有过高要求等方面。

本发明的具有多组燃尽风喷口的W火焰锅炉，也可加强上炉膛区域内的空气与未燃尽的煤粉混合，加强上炉膛区域的烟气充满程度，提高煤粉燃尽率，降低飞灰含碳量和一氧化碳含量，特别是在锅炉一次风粉偏差较大的情况下，能够在保证锅炉汽水参数正常和锅炉热效率不降低的前提下实现降低锅炉NOx排放量的目的。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接（例如使用螺栓或螺钉连接），也可以理解为：不可拆卸的固定连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式结构（例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外）。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种具有多组燃尽风喷口的W火焰锅炉，包括下炉膛、上炉膛和炉拱，所述下炉膛和所述上炉膛都包括前墙、后墙；其特征在于：

在所述上炉膛的下部设置多个燃尽风喷口组，每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口分别设置在所述上炉膛的前墙、后墙上，并且，每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口的中心线的延长线在所述上炉膛的中心都形成一个假想切圆,由每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口吹出的风在上炉膛的中心都形成一个旋转方向为顺时针方向或逆时针方向的假想切圆；

其中，每个燃尽风喷口组中的多个燃尽风喷口的数量为3个或3个以上，所述燃尽风喷口为带有导流叶片的喷口。

2.如权利要求1所述的锅炉，其特征在于：

在所述上炉膛的下部设置2个燃尽风喷口组，每个燃尽风喷口组都包括4个燃尽风喷口；

其中，每个燃尽风喷口组中的4个燃尽风喷口分别设置在所述上炉膛的前墙、后墙上，并且在所述上炉膛的前墙、后墙上分别设置每个燃尽风喷口组中的2个燃尽风喷口。

3.如权利要求2所述的锅炉，其特征在于；

所述2个燃尽风喷口组中每个燃尽风喷口组的4个燃尽风喷口的中心线的延长线都在所述上炉膛的中心形成一个假想切圆；

从所述2个燃尽风喷口组的8个燃尽风喷口吹出的风在所述上炉膛的中心形成旋转方向分别为顺时针方向和逆时针方向的2个假想切圆。

4.如权利要求3所述的锅炉，其特征在于：

在所述炉拱上设置多个燃烧器，所述多个燃烧器相对于下炉膛的中心线均匀设置。

5.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于：

所述燃尽风喷口的形状为圆形或矩形。

6.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于：

所述燃尽风喷口为直流式喷口或旋流式喷口。