CN104791775B - 燃烧器底置的立式煤粉锅炉 - Google Patents

Abstract

一种立式煤粉锅炉，包括：炉膛，所述炉膛的下部呈锥形而形成炉膛下部锥段；和煤粉预热燃烧器，其中：煤粉预热燃烧器设置在炉膛下部锥段下方，煤粉预热燃烧器的燃烧器出口向上延伸到所述炉膛下部锥段中，一次风和煤粉自燃烧器出口自下而上喷入炉膛下部锥段中。自所述燃烧器出口喷入炉膛下部锥段中的燃烧用风可仅包括一次风。本发明提供的燃烧器底置的煤粉锅炉，燃烧器布置在锅炉底部，充分利用炉膛锥段、形成燃烧空间，炉膛锥段的温度大幅度提高，使锥段水冷壁换热面积得以充分利用，可减少锅炉钢材消耗量；同时二次风与燃烧器完全分离、直接供入炉膛，大大简化了燃烧器的配风，降低了燃烧器的设计难度与运行操控难度。

Description

燃烧器底置的立式煤粉锅炉

技术领域

本发明涉及煤粉锅炉，尤其涉及一种立式煤粉锅炉。

背景技术

煤粉锅炉主要包括燃烧器、炉膛和尾部烟道等重要部件，其中燃烧器是保证煤粉着火、稳燃和清洁燃烧的重要部件。一次风携带煤粉经燃烧器一次风通道喷入炉膛，二次风经燃烧器二次风通道喷入炉膛，二次风紧密包围在一次风外围，以尽早和一次风携带的煤粉混合，促进煤粉的着火和燃烧，同时避免煤粉在炉膛内的沉积。

燃烧器包括直流燃烧器和旋流燃烧器。在直流燃烧器中，二次风通道内设置摆动叶片，以调节煤粉燃烧区域和火焰大小；在旋流燃烧器中，二次风旋流强度影响煤粉燃烧的稳定性和污染物排放水平。现有燃烧器的一次风通道、二次风通道的结构对燃料的着火、燃烧和污染物排放特性等有着十分重要的影响。为了强化燃烧和降低污染物排放，直流燃烧器中还设计了夹心风、周边风等多种二次风通道，旋流燃烧器中设计了内二次风、外二次风等多种结构，燃烧器的结构和配风十分复杂。

此外，现有煤粉锅炉以立式锅炉为主，炉膛下部呈锥段，用于排出炉膛内的积灰。锥段空间中几乎没有燃料燃烧份额，温度较低，锥段的水冷壁无法有效利用，浪费了钢材。

发明内容

为了克服现有技术中的技术问题的至少一个方面，提出本发明。

根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种立式煤粉锅炉，包括：炉膛，所述炉膛的下部呈锥形而形成炉膛下部锥段；和煤粉预热燃烧器，其中：煤粉预热燃烧器设置在炉膛下部锥段下方，煤粉预热燃烧器的燃烧器出口向上延伸到所述炉膛下部锥段中，一次风和煤粉自燃烧器出口自下而上喷入炉膛下部锥段中。

如此，本发明提供了燃烧器底置的煤粉锅炉，通过使得燃烧器布置在锅炉底部，充分利用了炉膛锥段以形成燃烧空间，从而炉膛锥段的温度大幅度提高，使锥段水冷壁换热面积得以充分利用，可减少锅炉钢材消耗量。

可选地，所述煤粉预热燃烧器包括依次连接的预热燃烧室、气固分离器和返料器，所述气固分离器的气体出口作为所述燃烧器出口，从气体出口喷出的煤粉颗粒的温度不小于800摄氏度。

进一步地，所述煤粉预热燃烧器包括一个预热燃烧室、一个返料器和一个气固分离器，且所述一个气固分离器的气体出口构成的所述燃烧器出口基本上布置在炉膛底部的中心。

或者，所述煤粉预热燃烧器包括一个预热燃烧室、多个返料器和多个气固分离器，且所述多个气固分离器的气体出口分别构成多个燃烧器出口。

可选地，所述煤粉预热燃烧器包括多个煤粉预热燃烧器，每一个煤粉预热燃烧器包括一个预热燃烧室、一个返料器和一个气固分离器，且多个气固分离器的气体出口分别构成多个燃烧器出口，从气体出口喷出的煤粉颗粒的温度不小于800摄氏度。

在上述的立式煤粉锅炉中，可选地，自所述燃烧器出口喷入炉膛下部锥段中的燃烧用风仅包括一次风。进一步地，炉膛下部锥段的底部或侧壁设置有二次风口。另外的二次风口还可布置在炉膛的直段的侧壁上。进一步地，所有的二次风口分层布置。如此，二次风从炉膛侧墙或底部供入炉膛，不经过燃烧器，从而二次风与燃烧器完全分离、直接供入炉膛，大大简化了燃烧器的配风，降低了燃烧器的设计难度与运行操控难度。

附图说明

图1为本发明的一个示例性实施例的燃烧器底置的立式煤粉锅炉的示意图。

图2为本发明的另一个示例性实施例的燃烧器底置的立式煤粉锅炉的示意图。

图3为本发明的一个示例性实施例的底置燃烧器的示意图，其中上图为正视图，下图为俯视图。

图4为本发明的另一个示例性实施例的底置燃烧器的示意图，其中上图为正视图，下图为俯视图。

图5为本发明的再一个示例性实施例的底置燃烧器的示意图，其中上图为正视图，下图为俯视图。

图6为本发明的又一个示例性实施例的底置燃烧器的示意图，其中上图为正视图，下图为俯视图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

如图1和图2所示的燃烧器底置的煤粉锅炉，为立式锅炉，炉膛4下部呈锥形，以下称之为炉膛下部锥段。炉膛4底部设有煤粉预热燃烧器，来自燃烧器的一次风和煤粉从炉膛4底部向上喷入炉膛。

煤粉预热燃烧器包括依次连接的预热燃烧室21、气固分离器22和返料器23，一次风携带煤粉从预热燃烧室21或返料器23通入；通过控制一次风的含氧量少于煤粉的理论燃烧空气量，而使只有部分煤粉燃烧放热、并将煤粉预热至800℃以上，少量高温煤粉被气固分离器22捕集、经返料器23送回预热燃烧室21；其余被预热至高温的煤粉随一次风从气固分离器的气体出口24由炉膛4底部向上喷入炉膛；气固分离器的气体出口24即为燃烧器出口。

由于煤粉预热燃烧器可将煤粉预热至800℃以上再喷入炉膛，因而煤粉的着火不再成为燃烧器配风设计所需要考虑的重点问题，燃烧器不需要配置二次风，因而本发明的煤粉锅炉二次风配风与燃烧器分离，也即二次风不经过燃烧器、直接从炉膛侧墙或底部供入炉膛即可。

在可选的实施例中，至少一部分二次风从炉膛下部锥段供入炉膛，喷入的二次风与预热燃料相遇后，快速燃烧，可使炉膛下部锥段的温度达到1000℃以上，从而将原本温度较低的炉膛下部锥段也变为燃烧空间，使该区域水冷壁换热面积充分利用起来，从而可减少炉膛整体水冷壁面积，降低了锅炉钢耗。图1示出的是全部二次风从炉膛下部锥段部分的炉膛侧墙的二次风风口3供入炉膛的情形。

在可选的实施例中，二次风可分多层供入炉膛，如分多层从炉膛下部锥段供入炉膛，或部分从锥段供入、其余部分从炉膛直段供入，从而达到控制炉膛温度分布和降低NOx排放的目的。图2示出的是部分二次风从炉膛下部锥段上的二次风风口3供入炉膛、其余二次风分两次从炉膛直段上的二次风口3供入的情形。

由于煤粉预热燃烧器设置在炉膛底部，与常规的设置在炉膛侧壁上相比，炉膛下部锥段的气流顺畅、均为向上流动，加之二次风布置大大简化、避免了燃烧器配风设计不当或运行操控不当导致的掉粉等问题，因此炉膛底部不需要设置排灰装置，简化了炉膛结构，并减少了锅炉热损失。

图1-2中的燃烧器可以采用CN101158468A中公开的煤粉高温预热方法。

需要指出的是，作为设置在立式煤粉锅炉底部的燃烧器，其不限于附图1-2中示出的燃烧器，而是可以包括任何能够将一次风和煤粉预热燃烧器出口自下而上喷入炉膛下部锥段中的燃烧器。

如此，本发明提出了一种立式煤粉锅炉，包括：炉膛，所述炉膛的下部呈锥形而形成炉膛下部锥段；和煤粉预热燃烧器，其中：煤粉预热燃烧器设置在炉膛下部锥段下方，煤粉预热燃烧器的燃烧器出口向上延伸到所述炉膛下部锥段中，一次风和煤粉自燃烧器出口自下而上喷入炉膛下部锥段中。

进一步可选地，所述煤粉预热燃烧器包括依次连接的预热燃烧室、气固分离器和返料器，所述气固分离器的气体出口作为所述燃烧器出口，从气体出口喷出的煤粉颗粒的温度不小于800摄氏度。

可选地，所述煤粉预热燃烧器包括一个预热燃烧室、一个返料器和一个气固分离器，且所述一个气固分离器的气体出口构成的所述燃烧器出口基本上布置在炉膛底部的中心。

或者可选地，所述煤粉预热燃烧器包括一个预热燃烧室、多个返料器和多个气固分离器，且所述多个气固分离器的气体出口分别构成多个燃烧器出口。具体地：

如图3所示，一个预热燃烧室21配备有两个返料器23和两个气固分离器22。在图3中，预热燃烧室21横截面为圆形，两个气固分离器22轴对称的布置在预热燃烧室21两侧，即气固分离器入口均从预热燃烧室上部同侧引出、并引向相反的两个方向，两气固分离器22所连接的返料器23则将捕集到的固体物料从预热燃烧室21两侧返送回预热燃烧室21。该煤粉预热燃烧器具有两个通往炉膛的炉膛喷口、即燃烧器出口24。

如图4所示，一个预热燃烧室21配备有两个返料器23和两个气固分离器22。在图4中，预热燃烧室21横截面为圆形，两个气固分离器22中心对称布置在预热燃烧室21两侧，对称中心为预热燃烧室的圆心，两气固分离器22所连接的返料器23则将捕集到的固体物料从预热燃烧室21两侧返送回预热燃烧室21。该煤粉预热燃烧器具有两个通往炉膛的炉膛喷口、即燃烧器出口24。

如图5所示，预热燃烧室21横截面为圆形，三个气固分离器22以预热燃烧室中心为圆心、依次隔开120°设置在预热燃烧室外围的同心圆上；返料器23与预热燃烧室相连的返料点也是关于预热燃烧室中心点中心对称的。该煤粉预热燃烧器具有3个通往炉膛的炉膛喷口、即燃烧器出口24。

如图6所示，预热燃烧室21横截面为正方形，四个气固分离器22以预热燃烧室中心点为圆心、依次隔开90°设置在预热燃烧室外围的同心圆上，也即四个气固分离器从预热燃烧室的每个侧壁上引出、并中心对称的布置在其周边，对称中心为其横截面的中心点；返料器23与预热燃烧室相连的返料点也是关于预热燃烧室中心点中心对称的。该煤粉预热燃烧器具有4个通往炉膛的炉膛喷口、即燃烧器出口24。

或者可选地，在空间足够的情况下，所述煤粉预热燃烧器包括多个煤粉预热燃烧器，每一个煤粉预热燃烧器包括一个预热燃烧室、一个返料器和一个气固分离器，且多个气固分离器的气体出口分别构成多个燃烧器出口。

下面简要地示例性说明煤粉预热燃烧器的运行。在煤粉预热燃烧器运行时，向预热燃烧室或返料器加入粒径小于200μm的煤粉，同时加入与煤粉比例为0.5～1.5kg煤粉：1m³空气的一次风，煤粉部分燃烧，将煤粉加热到800℃以上，气体携带高温煤粉流入各气固分离器，部分颗粒被分离器捕集，经返料器送回预热室、点燃新加入的煤粉，未被捕集的颗粒从分离器的气体出口、也即预热燃料器出口喷入炉膛。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种立式煤粉锅炉，包括：

炉膛，所述炉膛的下部呈锥形而形成炉膛下部锥段；和

煤粉预热燃烧器，

其中：

煤粉预热燃烧器设置在炉膛下部锥段下方，煤粉预热燃烧器的燃烧器出口向上延伸到所述炉膛下部锥段中，少于煤粉的理论燃烧空气量的一次风和煤粉自燃烧器出口自下而上喷入炉膛下部锥段中，二次风不经过煤粉预热燃烧器，而是从炉膛直段侧壁和/或炉膛下部锥段直接供入炉膛，从而二次风与煤粉预热燃烧器完全分离，

其中，所述煤粉预热燃烧器包括依次连接的预热燃烧室、气固分离器和返料器，所述气固分离器的气体出口作为所述燃烧器出口，从气体出口喷出的煤粉颗粒的温度不小于800摄氏度。

2.根据权利要求1所述的立式煤粉锅炉，其中：

所述煤粉预热燃烧器包括一个预热燃烧室、一个返料器和一个气固分离器，且所述一个气固分离器的气体出口构成的所述燃烧器出口基本上布置在炉膛底部的中心。

3.根据权利要求1所述的立式煤粉锅炉，其中：

所述煤粉预热燃烧器包括一个预热燃烧室、多个返料器和多个气固分离器，且所述多个气固分离器的气体出口分别构成多个燃烧器出口。

4.根据权利要求1所述的立式煤粉锅炉，其中：

所述煤粉预热燃烧器包括多个煤粉预热燃烧器，每一个煤粉预热燃烧器包括一个预热燃烧室、一个返料器和一个气固分离器，且多个气固分离器的气体出口分别构成多个燃烧器出口，从气体出口喷出的煤粉颗粒的温度不小于800摄氏度。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的立式煤粉锅炉，其中：

自所述燃烧器出口喷入炉膛下部锥段中的燃烧用风仅包括一次风。

6.根据权利要求5所述的立式煤粉锅炉，其中：

炉膛下部锥段的底部或侧壁设置有二次风口。

7.根据权利要求6所述的立式煤粉锅炉，其中：

另外的二次风口布置在炉膛的直段的侧壁上。

8.根据权利要求6或7所述的立式煤粉锅炉，其中：

所有的二次风口分层布置。