CN105180160B - 降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置 - Google Patents

Abstract

一种降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置，包括：循环流化床炉膛(1)；旋风分离器(2)，所述旋风分离器(2)包括布置在旋风分离器(2)的大致中间的中心筒(4)和与所述中心筒连接的出口烟道(5)；返料器(3)；尾部烟道(6)；其中，在中心筒(4)和/或出口烟道上设有补风装置，以向所述中心筒和/或出口烟道内通入补充燃烧用风，使烟气中的可燃成分完全燃烧。本发明通过旋风分离器中心筒和/或出口烟道通入补充燃烧用风，为烟气中可燃成分的充分燃尽提供了空间和时间，有利于保证锅炉燃烧效率，并且补充燃烧用风为中心筒提供冷却，延长了中心筒的寿命。

Description

降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置

技术领域

本发明涉及循环流化床技术领域，具体地涉及一种降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置。

背景技术

随着对于燃煤锅炉氮氧化物排放的控制日益严格，循环流化床锅炉采用炉膛内低氧燃烧等措施可有效的控制氮氧化物的排放，但同时也带来了烟气和飞灰中可燃成分的增加，降低了锅炉的热效率。因此需要能够降低循环流化床锅炉氮氧化物排放而不影响锅炉热效率的燃烧装置。

循环流化床锅炉具有高效、环保、煤种适应性广等优势，应用越来越广泛。随着节能、环保和安全稳定运行的问题日益突出，对循环流化床锅炉关键部件的设计也提出了很高的要求。循环流化床旋风分离器的关键部件中心筒，运行于900℃以上高温烟气的强烈冲刷中，使用寿命一直较短。中心筒一般采用耐热钢Cr25Ni20加工而成，经过一段时间运行会产生变形，且制作工艺相对复杂，成本较高，维修更换麻烦。因此需要研究应对旋风分离器中心筒变形、提高其使用寿命的有效手段。现有技术提出有冷却的旋风分离器中心筒，所采用的冷却介质包括水、蒸汽和空气，但是大多采用盘管或管排拼接的方式对中心筒进行冷却，另外冷却后的介质必须引出中心筒后才能再次利用，无疑增加了加工和制造的难度，同时增加了成本。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提出一种降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置，保证烟气中的可燃成分被全部燃尽，提高燃烧效率，此外，希望能够控制旋风分离器中心筒的变形、延长其使用寿命。

根据本发明的一个方面的实施例，提出了一种降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置，包括：循环流化床炉膛，设有燃料入口和燃烧用风入口；旋风分离器，与循环流化床炉膛的出口相通，所述旋风分离器包括布置在旋风分离器的大致中间的中心筒和与所述中心筒连接的出口烟道；返料器，分别与旋风分离器的固体出口和循环流化床炉膛上的返料口相通；尾部烟道，与旋风分离器出口烟道相通；其中，在中心筒和/或出口烟道上设有补风装置，以向所述中心筒和/或出口烟道内通入补充燃烧用风，使烟气中的可燃成分完全燃烧。

根据本发明的一个优选实施例，所述补风装置包括至少一个穿过所述中心筒的壁的通风管道，每个通风管道具有设置在中心筒的内壁上的出风口。

根据本发明的一个优选实施例，所述补风装置包括：设置在中心筒上部外围的集风箱，所述集风箱包括与外部连通的入风口以及与中心筒的内部连通的出风口。

根据本发明的一个优选实施例，所述补风装置包括通风管道，所述通风管道插入到所述中心筒的大致中心，所述通风管道包括设置在顶端的入风口以及设置在底端的多个出风口。

根据本发明的一个优选实施例，所述补风装置包括通风管道，所述通风管道插入并横向贯穿所述出口烟道，包括设置在管道上的入风口和多个出风口，优选地所述通风管道是“一”字管结构或“十”字交叉管结构。

根据本发明的一个优选实施例，所述补风装置包括设置在中心筒的上部外围的集风箱，所述集风箱包括设置在外侧壁面上的至少一个入风口；所述中心筒包括构成夹套结构的内筒和外筒，在内筒和外筒之间形成通风管道，在内筒上形成上出风口和下出风口，所述入风口与所述上出风口和下出风口流体连通。

根据本发明的一个优选实施例，所述补风装置由所述中心筒的壁形成，并包括：内筒；外筒，所述内筒和外筒构成夹套结构；上密封板，所述上密封板在夹套结构的上端封闭所述内筒与所述外筒之间的空间；下密封板，所述下密封板在夹套结构的下端封闭所述内筒与所述外筒之间的空间；至少一个出风口，布置在所述内筒上；以及至少一个入风口，设置在所述外筒上。

根据本发明的一个优选实施例，所述入风口设置在所述外筒的上部，所述出风口设置在所述内筒的下部。

根据本发明的一个优选实施例，所述出风口进一步设置在所述内筒的上部。

根据本发明的一个优选实施例，在所述内筒和外筒之间的缝隙间断地焊接有加强筋板。

根据本发明的一个优选实施例，所述中心筒还包括中间隔板，所述中间隔板布置在内筒和外筒之间，使所述中心筒的壁构成双夹套结构。

根据本发明的一个优选实施例，所述中间隔板上端与上密封板相接，下端与下密封板间留有间隙，以使所述双夹套结构连通。

根据本发明的一个优选实施例，布置在所述内筒上端的出风口形成环缝。

根据本发明的一个优选实施例，在内筒和外筒之间周向地均匀设置沿轴向方向延伸的多个空气隔板，空气隔板上端与上密封板相接，下端与下密封板间留有间隙，在外筒上端布置多个入风口，在内筒上端布置多个出风口，所述入风口和出风口在周向上相对于空气隔板交错布置。

采用本发明的旋风分离器中心筒补风装置，由于旋风分离器中心筒内的高温烟气流速超过40m/s，且为强旋流烟气，出口烟道内的烟气也保持较高的流速，因此通入的补充燃烧用风在高速强旋转下迅速与烟气掺混，并迅速与烟气中的可燃成分发生燃烧反应，强化了补充燃烧，相比在其他位置通入补充燃烧用气更加具有优势。而且不再需要附加的燃烧空间(例如后燃烧室)，在已有的循环流化床燃烧装置上进行较小的改动即可实现，结构紧凑，显而易见地降低了结构改造的成本，同时结合对过量空气系数的控制，本发明保持了良好的降低氮氧化物排放的效果。

而且，本发明利用补充燃烧用风对旋风分离器中心筒进行冷却，能够降低旋风分离器中心筒的工作温度，因此降低了对旋风分离器中心筒制造材料的要求，可以采用低成本的材料，另一方面，其也减少了中心筒的变形、开裂，延长了使用寿命。

附图说明

图1为根据本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧方法的流程图；

图2为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第一实施例的示意图；

图3为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第二实施例的示意图；

图4为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第三实施例的示意图；

图5为图4所示的通风管道的放大示意图；

图6为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第四实施例的示意图；

图7为图6所示的通风管道的放大示意图；

图8为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第五实施例的示意图；

图9为图8所示的通风管道的放大示意图；

图10为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第六实施例的示意图；

图11为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第一实施例的中心筒的截面示意图；

图12为示出图11所示中心筒的安装方式的示意图；

图13为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第二实施例的中心筒的截面示意图；

图14为示出图13所示中心筒的安装方式的示意图；

图15为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第三实施例的中心筒的截面示意图；

图16为示出图15所示的中心筒的安装方式的示意图；

图17为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第四实施例的中心筒的截面示意图；

图18为图17所示中心筒的俯视图；

图19为图17所示中心筒的空气隔板以及补充燃烧用气流路的示意图；以及

图20为示出图17所示中心筒的安装方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的示例性的实施例，其中相同或相似的标号表示相同或相似的元件。另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

燃料在循环流化床内的燃烧过程中，生成的氮氧化物(NOx)主要为一氧化氮(NO)，其比例高达95％。一般煤燃烧生成的NOx的氮来源可以分为燃料N和热力N，燃料氮来自燃料中的N，热力N来自燃烧用空气中的N，只有在高温(1100℃以上)下热力N才有可能转化为NOx。对于循环流化床中煤的燃烧来说，氮氧化物的生成主要来源于煤中的氮元素。在一般燃烧条件下，煤中氮的化合物首先被热解成HCN和NH₃等中间产物，随着挥发分一同从煤中析出，称之为挥发分N，仍残留在焦炭中的氮称之为焦炭N；而在氧化性气氛中，循环流化床锅炉中煤燃烧时由挥发分N生成的氮氧化物占的比例可达60％-80％，焦炭燃烧产生的氮氧化物只占20-40％。

在循环流化床炉膛内的燃烧过程中，主要分为密相区燃烧和稀相区燃烧。在循环流化床密相区，当煤进入炉膛后，经过炉膛高温热解并析出挥发分，挥发分中包含了生成氮氧化物的前驱体HCN和NH₃等含N成分，挥发分N遇到送入炉膛内助燃空气中的氧气后，迅速被氧化生成NO。由于炉膛内没有通过足够过量的助燃空气，在燃烧过程中产生了一定浓度的CO。密相区燃烧过程的主要反应方程式如下：

C+O₂→CO₂，CO

Fuel-N→NH₃，HCN...

NH₃，HCN+O₂→NO

Fuel-N+O₂→NO

在循环流化床稀相区中，煤热解后的焦炭继续与氧气进行燃烧，在没有充分过量的助燃空气条件下，生成CO₂和CO。另外，密相区产生的NO在稀相区内被烟气中的CO和焦炭还原，即为控制氮氧化物排放的主要途径。稀相区燃烧过程的主要反应方程式如下：

C+O₂→CO₂，CO

NO+CO→CO₂+N₂

NO+C→CO₂+N₂

可见，只要能够控制循环流化床燃烧的气氛为还原性气氛，则可抑制氮氧化物的产生，但燃烧如果始终在还原性气氛下进行，则意味着燃烧不充分、燃烧效率降低。

根据本发明总体上的发明构思，提供一种降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置，包括：循环流化床炉膛1，设有燃料入口和燃烧用风入口；旋风分离器2，与循环流化床炉膛1的出口相通，所述旋风分离器2包括布置在旋风分离器2的大致中间的中心筒4和与所述中心筒连接的出口烟道5；返料器3，分别与旋风分离器2的固体出口和循环流化床炉膛1上的返料口相通；尾部烟道6，与旋风分离器出口烟道5相通；其中，在中心筒4和/或出口烟道上设有补风装置，以向所述中心筒和/或出口烟道内通入补充燃烧用风，使烟气中的可燃成分完全燃烧。

在本领域中，过量空气系数表示燃烧时实际使用的空气量与燃料充分燃烧情况下理论上应当使用的空气量的比值。由于燃烧过程中燃料与空气掺混无法达到理想中的均匀程度，过量空气系数等于1时并不能实现燃料完全燃烧，在锅炉设计和运行的工程实践中，通常炉膛出口处过量空气系数一般选择为1.2左右。因此将过量空气系数等于1时的空气用量称为理论燃烧空气量，过量空气系数等于1.2时的空气用量称为常规燃烧空气量。

图2为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第一实施例的示意图。如图2所示，本发明第一实施例的燃烧装置包括：循环流化床炉膛1；旋风分离器2，与循环流化床炉膛1的出口相通；返料器3，分别与旋风分离器2的固体出口和循环流化床炉膛1上的返料口相通；中心筒4，布置在旋风分离器2的上部大致中间的位置；出口烟道5与中心筒4相连接；以及尾部烟道6，与出口烟道5相通，尾部烟道内包含尾部受热面。中心筒4的壁设置成一层，中心筒4的壁内设有多个与外部连通的通道，通过通道的第一入风口(未示出)和布置在中心筒4的壁的内侧上的第一出风口41向中心筒4内通入补充燃烧用风。

在实现本发明实施例的燃烧方法的过程中，分别向循环流化床炉膛1内通入燃料(例如煤)和高于理论燃烧空气量但低于常规燃烧空气量的燃烧用风，使循环流化床炉膛1内的气氛保持在还原性气氛，产生包括具有少量一氧化碳的烟气和具有少量焦炭的颗粒物的气固混合物；使循环流化床炉膛1产生的气固混合物进入旋风分离器2，气固混合物中的大部分颗粒被分离、经返料器3和循环流化床炉膛1上的返料口重新送回循环流化床炉膛1，烟气夹带少量细颗粒进入中心筒4；以及向中心筒1或出口烟道5内通入补充燃烧用风，使烟气中的一氧化碳以及焦炭等可燃成分完全燃烧。

根据本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧方法，由于炉膛内输入的燃烧用风的量略高于理论燃烧空气量但低于常规燃烧空气量，能够使得循环流化床燃烧的气氛为还原性气氛，抑制了氮氧化物的产生。同时，通过向中心筒或出口烟道内通入补充燃烧用风，使得在还原性气氛中未完全燃烧的可燃成分完全燃烧。因此，可以降低氮氧化物的排放，提高燃烧效率。

根据本发明的一种实施例，向循环流化床炉膛1内通入的燃料和燃烧用风的量为使得过量空气系数为1.05-1.08，这样即可以使循环流化床炉膛1内保持在还原性气氛，又保证了大部分可燃成分在炉膛内完成燃烧，剩余可燃成分较少，不需要设置大的补燃空间来燃尽剩余可燃成分。

在一种示例性实施例中，向中心筒4和/或出口烟道5内通入的补充燃烧用风的量占燃烧装置总空气量的10％-15％，该风量通过中心筒及出口烟道通入时不致干扰烟气的正常流动。向中心筒4和/或出口烟道5内通入的补充燃烧用风的量使燃烧装置中的过量空气系数达到1.15-1.2，这样，可使从循环流化床炉膛1排出的气固混合物中所含的可燃成分充分燃烧，从而保证锅炉燃烧效率。

在根据本发明的实施例所述的燃烧方法中，通过控制过量空气系数略大于1，特别是1.05-1.08的燃烧用风，并辅以匹配量值的补充燃烧用风，使循环流化床炉膛内的燃烧处于低氧条件下(常规燃烧过量空气系数为1.2)，形成还原性气氛，产生了一定浓度的CO(浓度为1000-2000ppm)，燃烧产生的NO被烟气中的CO还原，由此抑制了氮氧化物的排放；而燃烧用风量与补充燃烧用风量的配合，确保了氮氧化物的低排放与燃烧效率的平衡。进一步地，本发明实施例所述的燃烧方法还将补充燃烧用风的供应位置设置在中心筒和/或出口烟道，中心筒和出口烟道为烟气中的一氧化碳提供了足够的燃烧空间和停留时间，可保证将烟气的一氧化碳全部燃尽，更重要的是，中心筒中的高温烟气流速超过40m/s，且为强旋流烟气，因此通入的补燃空气在高速强旋转下可迅速与烟气掺混，对烟气中可燃成分的燃尽十分有利，从而保证了锅炉燃烧效率。

此外，由于将补充燃烧用风的通入位置设置在中心筒或出口烟道，因此不再需要附加的燃烧空间(例如后燃烧室)，节约了设备造价和占地空间，而且可通过小规模的改造在常规循环流化床燃烧装置上实现本发明实施例的燃烧方法，拓展了本方法的应用范围。

图3为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第二实施例的示意图。与图2所示的第一实施例的燃烧装置的不同之处在于，在第二实施例的燃烧装置中，在中心筒4上方布置有环形的集风箱44，集风箱可以与中心筒设计为一体的，也可以是分体的两个部件，通过集风箱向中心筒内通入补充燃烧用风。在一种实施例中，集风箱44包括：设置在集风箱的外侧壁面并与外部连通的第二入风口42，以及设置在集风箱内侧并与中心筒4的内部连通的第二出风口43。

根据该实施例，通过布置在中心筒4上的集风箱向中心筒内通入补充燃烧用风，集风箱利用第二入风口42引入补充燃料用风，利用第二出风口43将风引入中心筒4内。这样，引入到中心筒4内的补充燃料用风与引入到中心筒4内的烟气混合，以使烟气中的可燃成分充分燃尽。

图4为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第三实施例的示意图；图5为图4所示的通风管道的放大示意图。与图2所示的第一实施例的燃烧装置的不同之处在于，在第三实施例的燃烧装置中，通过穿过出口烟道5插入中心筒4内的第一通风管道50向中心筒内通入补充燃烧用风。具体而言，第一通风管道50插在中心筒4的大致中间，包括设置在底端的多个第三出风口52。第三出风口52由2～3层小孔错列布置在第一通风管道50上，以保证补充燃烧用风均匀地进入中心筒4内。补燃用风经过位于出口烟道5外部的第一通风管道的第三入风口51和第三出风口52送入中心筒4。

根据该实施例，通过穿过出口烟道5插入中心筒4中心的第一通风管道50向中心筒4内通入补充燃烧用风，其中补充燃烧用风由第三入风口51进入第一通风管道50内，通过布置在底端的多个第三出风口52通入中心筒4内。这样，引入到中心筒4内的补充燃料用风与引入到中心筒4内的烟气混合，以使烟气中的可燃成分充分燃尽。

图6为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第四实施例的示意图；图7为图6所示的通风管道的放大示意图。与图2所示的第一实施例的燃烧装置的不同之处在于，在第四实施例的燃烧装置中，通过插入到出口烟道5内的第二通风管道50’向出口烟道5内通入补充燃烧用风。具体而言，第二通风管道50’插在出口烟道5中，并包括总管54和与总管54连通的多根支管53。在总管54上设有第四入风口51’、在支管53上设有均匀布置的多个第四出风口52’。补充燃烧用风由第四入风口51’进入总管54，之后进入第四出风口52’，这样补充燃烧用风均匀地进入出口烟道5中。这样，经第二通风管道50’引入到出口烟道5中的补充燃料用风与从中心筒4排出的烟气混合，以在尾部烟道6中再次燃烧，除去烟气中的少量一氧化碳。

图8为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第五实施例的示意图；图9为图8所示的通风管道的放大示意图。与图2所示的第一实施例的燃烧装置的不同之处在于，在第五实施例的燃烧装置中，通过贯穿出口烟道5的第三通风管道50”向出口烟道内通入补充燃烧用风。具体而言，第三通风管道50”插入并横向贯穿出口烟道5的大致中间，包括设置在管道上的第五入风口51”和多个第五出风口52”。第五出口风口52”均匀布置在第三通风管道50”上，以保证补充燃烧用风均匀地进入出口烟道5内。如图9所示，第三通风管道50”可以是贯穿出口烟道5的“一”字管结构，也可以是“十”字交叉管结构。这样，经第三通风管道50”引入到出口烟道5中的补充燃烧用风与从中心筒4排出的烟气混合，以在尾部烟道6中再次燃烧，除去烟气中的少量一氧化碳。

图10为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第六实施例的示意图。在中心筒4上布置集风箱44’，中心筒4由内筒和外筒构成夹套结构，在内筒和外筒之间形成第四通风管道，在内筒上形成上出风口431和下出风口432，集风箱44’外侧壁面布置有第六入风口42’。集风箱44’与中心筒4的上出风口431和和下出风口432连通。在此实施例的燃烧方法中，补充燃烧用风通过第六入风口42’进入集风箱44’，进而进入中心筒4的夹套结构内，对中心筒4进行冷却，冷却之后补充燃烧用风通过上出风口431和下出风口432进入中心筒4。这样，引入到中心筒4内的补充燃料用风与引入到中心筒4内的烟气混合，以使烟气中的可燃成分充分燃尽。

利用该实施例的燃烧装置，中心筒得到冷却，减少了中心筒变形、开裂的可能。补充燃烧用风经过中心筒的筒壁，筒壁的高温对补充燃烧用风起到预热的作用，有利于补燃反应的迅速完成，同时降低了中心筒的温度。

为了验证这种降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置/燃烧方法的实际效果，发明人在一个大型的循环流化床燃烧试验台上开展了热态试验。在循环流化床炉膛内采用常规的过量空气系数1.2情况下进行燃烧，测量得到烟气中氧气浓度为3.5％，氮氧化物(NOx)的排放浓度为203mg/m³(按相关标准折算)。通过仅降低炉膛过量空气系数为1.05，而不采用向中心筒通入补充燃烧空气时，测量得到烟气中氧气浓度为1％，NOx排放浓度为64mg/m³，一氧化碳(CO)浓度为1001ppm，可以看出NOx排放浓度大幅下降并低于100mg/m³的相关标准，但CO浓度的提高降低了锅炉的燃烧效率。因此，依据本发明的燃烧方法，在炉膛燃烧过量空气系数为1.05的基础上，向中心筒(基于实施例一)内通入占总空气量12％的补充燃烧用气，烟气中的CO等可燃成分在中心筒和出口烟道内被充分燃尽，测量得到烟气中最终氧气浓度为3.5％，即燃烧装置总过量空气系数达到1.2，一氧化碳(CO)浓度为97ppm，NOx排放浓度为90mg/m³。通过对比采用常规的炉膛过量空气系数燃烧方法和本发明的燃烧方法，烟气中NOx的排放浓度从203mg/m³降低至90mg/m³，NOx的降低幅度达到56％，NOx排放浓度低于100mg/m³的国家标准，同时保证了锅炉的燃烧效率。

图11为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第一实施例的中心筒的截面示意图；图12为示出图11所示中心筒的安装方式的示意图。如图11和12所示，中心筒包括内筒72和外筒71，内筒72和外筒71构成夹套结构。在中心筒的夹套结构的上端通过上密封板73密封，夹套结构的下端通过下密封板74密封。在外筒71上端布置有第七入风口761，在内筒72下端布置有第七出风口771。在内筒72和外筒71之间的缝隙间断地焊接有加强筋板75，以增强内筒72和外筒71的牢固性。在燃烧过程中，补充燃烧用风通过第七入风口761进入中心筒的夹套结构内，对中心筒进行冷却，冷却之后补充燃烧用风通过第七出风口771流出中心筒，用于补充燃烧。

通过中心筒内、外两层形成夹套结构，补充燃烧用气在夹套内流动，有效地对中心筒进行冷却，增加了中心筒整体刚度，避免在高温条件下变形。可直接将补充燃烧用气送入中心筒内部，强化烟气中可燃成分的燃烧。补充燃烧用风上进下出的设计增大了在中心筒筒壁内的停留时间，有助于改善冷却效果，加强筋板的设计提高了中心筒的结构强度，进一步抑制中心筒变形和开裂。

如图12所示，中心筒布置在旋风分离器的顶板8的大致中间，中心筒与出口烟道的外壁9相连，通过例如吊耳10之类的连接部件固定在出口烟道的外壁9上，第七入风口761穿过出口烟道。

通过计算，中心筒的夹套结构的缝隙大约为50mm，以锅炉燃烧所需空气10％冷却中心筒，中心筒的夹套结构的缝隙内空气最高流速20m/s，空气对中心筒进行冷却同时被升温。以二次风旁路引入中心筒为例，进口空气温度180℃，出口空气温度340℃，通常旋风分离器的工作温度为850℃，因此中心筒的最高金属壁温低于600℃。目前中心筒通常须采用850℃以上仍能保持强度的Cr25Ni20(310s)等价格昂贵的材料。如采用本发明实施例的空气冷却式中心筒，中心筒可使用低等级材料制成，可大大降低中心筒的制造加工成本。

图13为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第二实施例的中心筒的截面示意图；图14为示出图13所示中心筒的安装方式的示意图。如图13和14所示，与图11和12所示的第一实施例的中心筒的结构类似，第二实施例的中心筒包括从内向外依次布置的内筒72、中间隔板78和外筒71，这样，第二实施例的中心筒构成双夹套结构。在中心筒的双夹套结构的上端通过上密封板73密封，双夹套结构的下端通过下密封板74密封。中间隔板78的上端与上密封板73相接，下端与下密封板74间留有间隙，以使外部夹套与内部夹套流体连通。在外筒71上端布置有第八入风口762，在内筒72上端布置有第八出风口772。在燃烧过程中，补充燃烧用风通过第八入风口762进入中心筒的筒壁中的双夹套结构内，在双夹套结构内流动发生折转，对中心筒进行冷却，冷却之后补充燃烧用风通过第八出风口772流出中心筒，用于补充燃烧。

通过双夹套结构，补充燃烧用风从上端入口进入，沿中间隔板78向下流动，在中间隔板78的底端发生折转，再沿中间隔板78向上流动，最后从上端出口流出，增大了补充燃烧用风在中心筒中的停留时间和接触面积，提高了热交换效率。

图15为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第三实施例的中心筒的截面示意图；图16为示出图15所示的中心筒的安装方式的示意图。图15、图16所示的第三实施例的中心筒的结构与第二实施例的中心筒的不同在于，设置在内筒72上端的第九出风口773形成环形缝，而且上密封板密封外部夹套，但没有密封内部夹套。也就是说，内部夹套的上部是敞开的，以便于补充燃烧用风流出夹套。

图17为本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置的第四实施例的中心筒的截面示意图；图18为图17所示中心筒的俯视图；图19为图17所示中心筒的空气隔板以及补充燃烧用气流路的示意图；以及图20为示出图17所示中心筒的安装方式的示意图。图17～20所示的第四实施例的中心筒包括构成夹套结构的内筒72和外筒71。在夹套结构的上端通过上密封板73密封，夹套结构的下端通过下密封板74密封。在内筒72和外筒71之间周向地均匀设置沿轴向方向延伸的多个空气隔板79，空气隔板79的上端与上密封板73相接，下端与下密封板74间留有间隙。在外筒71上端布置有多个第十入风口764，在内筒上端布置有多个第十出风口774，第十入风口764与第十出风口774在周向上相对于空气隔板交错布置。在燃烧过程中，补充燃烧用风通过第十入风口764进入中心筒的筒壁内的夹套结构内，环绕空气隔板流动，对中心筒进行冷却，冷却之后补充燃烧用风通过第十出风口774流出中心筒，用于补充燃烧。

在一种实施例中，空气隔板79的数量为12个，第十入风口764和第十出风口774的数量分别为6个。

如图18、19所示，空气隔板79将第十入风口764与第十出风口774的直接连接阻断，迫使补充燃烧用风沿着A、B箭头所示方向流动，其作用是形成迷宫式流路，增强补充燃烧用风与中心筒的热交换。

根据本发明实施例的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置/燃烧方法，炉膛内未通入充分过量的燃烧用风(或称助燃空气)，具体地燃烧用风的量略高于理论燃烧空气量但低于常规燃烧空气量。这样，能够使得循环流化床燃烧的气氛为还原性气氛，抑制氮氧化物的产生。同时，通过向循环流化床燃烧装置内通入补充燃烧用风，使得燃烧产生的烟气中含有的一氧化碳等可燃成分完全燃烧。因此，可以降低氮氧化物的排放，提高燃烧效率。

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。本发明的适用范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置，包括：

循环流化床炉膛(1)，设有燃料入口和燃烧用风入口；

旋风分离器(2)，与循环流化床炉膛(1)的出口相通，所述旋风分离器(2)包括布置在旋风分离器(2)的大致中间的中心筒(4)和与所述中心筒连接的出口烟道(5)；

返料器(3)，分别与旋风分离器(2)的固体出口和循环流化床炉膛(1)上的返料口相通；

尾部烟道(6)，与旋风分离器出口烟道(5)相通；

其中，在中心筒(4)上设有补风装置，以向所述中心筒内通入补充燃烧用风，使烟气中的可燃成分完全燃烧，

其中，所述补风装置由所述中心筒(4)的壁形成，并包括：

内筒(72)；

外筒(71)，所述内筒和外筒构成夹套结构；

上密封板(73)，所述上密封板在夹套结构的上端封闭所述内筒(72)与所述外筒(71)之间的空间；

下密封板(74)，所述下密封板在夹套结构的下端封闭所述内筒(72)与所述外筒(71)之间的空间；

至少一个出风口(771)，布置在所述内筒(72)上；以及

至少一个入风口(761)，设置在所述外筒(71)上。

2.根据权利要求1所述的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置，其中：

所述入风口设置在所述外筒(71)的上部，所述出风口设置在所述内筒(72)的下部。

3.根据权利要求2所述的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置，其中：

所述出风口进一步设置在所述内筒(72)的上部。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置，其中：

在所述内筒(72)和外筒(71)之间的缝隙间断地焊接有加强筋板(75)。

5.根据权利要求1-3中的任一项所述的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置，其中：

所述中心筒(4)还包括中间隔板(78)，所述中间隔板(78)布置在内筒(72)和外筒(71)之间，使所述中心筒的壁构成双夹套结构。

6.根据权利要求5所述的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置，其中：

所述中间隔板(78)上端与上密封板(73)相接，下端与下密封板(74)间留有间隙，以使所述双夹套结构连通。

7.根据权利要求5所述的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置，其中：

布置在所述内筒(72)上端的出风口(773)形成环缝。

8.根据权利要求1-3中的任一项所述的降低循环流化床氮氧化物排放的燃烧装置，其中：

在内筒(72)和外筒(71)之间周向地均匀设置沿轴向方向延伸的多个空气隔板(79)，空气隔板(79)上端与上密封板(73)相接，下端与下密封板(74)间留有间隙，在外筒(71)上端布置多个入风口(764)，在内筒(72)上端布置多个出风口(774)，所述入风口和出风口在周向上相对于空气隔板(79)交错布置。