CN105258111A - 多孔壁风耦合空气分级的煤粉燃烧炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤粉燃烧炉，特别是一种多孔壁风耦合空气分级的煤粉燃烧炉。多孔壁风耦合空气分级的煤粉燃烧炉，该燃烧炉的顶盖上有第一风管，距离顶盖1/10~1/4之间炉体高度的炉壁为多孔壁，多孔壁外面被风室环绕包围，第二风管连接在风室上，风室下方的炉体上第三风管，燃烧炉的出口在炉体的底部，出口处有旋风分离器，炉体沿着高度方向有多根样气引管，每根样气引管上有多个引气口。空气在多孔壁沿反应炉高度方向多层引入，增强了煤粉气流的扰动，提高了煤粉燃烧效率，进一步降低了氮氧化物浓度。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤粉燃烧炉，特别是一种多孔壁风耦合空气分级的煤粉燃烧炉。
背景技术
煤粉的空气分级燃烧技术是应用最为广泛的低氮氧化物燃烧技术，其特征是将燃烧所需的部分空气（又称分离燃尽风）从距主燃烧器适当距离引入，从而将燃烧区域拆分为贫氧燃烧区（又称还原区）和富氧区。煤粉空气分级燃烧技术对于降低氮氧化物排放非常有效，但也存在如下缺点：1）水冷壁容易发生高温腐蚀。采用空气分级燃烧，炉膛的贫氧燃烧区产生了大量的硫化氢、一氧化碳和残炭等还原性物质。一旦发生偏斜，气流就将强烈地撞击水冷壁，引发水冷壁高温腐蚀和结渣。2）煤粉燃烧效率降低。采用空气分级燃烧，推迟了煤粉燃烧，飞灰含碳量增加，降低了燃烧效率。
为了防止高温腐蚀，人们在炉膛侧墙加装贴壁风来提高水冷壁上的氧化气氛，以消除H2S等还原性气体。但是，贴壁风的引入常常引发如下问题：1）贴壁风为水平方向，并与水冷壁面平行，对于煤粉燃烧而言是一种无效风，不能提高燃烧效率；2）贴壁风为集中送风，在炉膛内分布不均匀，导致了炉膛出口烟温、烟速分布不均，加剧受热面的吸热偏差，容易引发安全事故。贴壁风之所以产生上述问题，原因有二：1）风向平行于水冷壁，导致其不能参与煤粉燃烧；2）集中进风的配风方式，引起配风在炉内分布不均匀。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够同时实现低氮氧化物排放和煤粉高效燃烧，并能防止高温腐蚀、结渣和受热偏差的煤粉燃烧炉。
本发明所采用的技术方案是：多孔壁风耦合空气分级的煤粉燃烧炉，该燃烧炉的顶盖上有第一风管，距离顶盖1/10~1/4之间炉体高度的炉壁为多孔壁，多孔壁外面被风室环绕包围，第二风管连接在风室上，风室下方的炉体上第三风管，燃烧炉的出口在炉体的底部，出口处有旋风分离器，炉体沿着高度方向有多根样气引管，每根样气引管上有多个引气口。
空气在多孔壁沿反应炉高度方向多层引入，增强了煤粉气流的扰动，提高了煤粉燃烧效率，进一步降低了氮氧化物浓度。
作为一种优选方式：顶盖与第一风管相连部分设计成向下的圆台状，圆台母线与竖直高度方向夹角为15~60°。在压力作用下，煤粉和空气混合物从第一风管进入炉体，在连接部分喷出，均匀地布满燃烧炉顶部的空间，为煤粉的充分燃烧做好了准备。
作为一种优选方式：风室内部空间为直管状结构，二次风管为两根或者两根以上，沿直管状圆周切线布置均匀安装在风室周围，多孔壁即炉壁上开有大量小孔，小孔面积之和为多孔壁所在炉壁总面积的1/4~1/3。清洁空气通过多孔壁上的小孔以垂直于水冷壁面方向均匀吹入反应炉，将硫化氢等还原性物质与壁面隔离，防止水冷壁的高温腐蚀；同时这些清洁空气掺混进入煤粉气流，增强了煤粉气流的扰动，提高了煤粉燃烧效率；而且，多孔壁风沿反应炉高度方向多层引入，相当于多次空气分级燃烧，可进一步降低氮氧化物排放；多孔壁风的吹入还相当于进行吹灰，可防止结渣；多孔壁风均匀吹入反应炉，将在炉内均匀分布，不会产生受热偏差。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A-A截面视图；
图3是图1的B-B截面视图；
图4是图1的C-C截面视图；
图5是图1的D-D截面视图；
其中，1、第一风管，2、顶盖，3、风室，4、第二风管，5、第三风管，6、炉体，7、样气引管，8、多孔壁，9、小孔，10、取样孔，11、旋风分离器，12、烟囱，N1、第一风管入口；N2、多孔壁风入口；N3、第三风管入口；N4、炉体出口。
具体实施方式
如图1-图5所示，高压的空气和煤粉混合物从第一风管喷射进入煤粉燃烧炉的炉体，在炉体顶部均匀地布满燃烧炉顶部的空间，然后开始燃烧，不充分燃烧的混合物顺着炉体向下在多孔壁处经过充分燃烧后继续向下移动，通过第三风管进口后处于富氧状态，煤粉已经被充分燃烧，在炉体出口经过旋风分离器分离后，固体渣从旋风分离器排出，气体通过烟囱经过过滤后排出到大气。本发明通过样气引管实时观察炉体内部气流的成分，通过控制第二风管和第三风管进风量，不仅使煤粉处于完全燃烧状态，而且不会产生大量的氮氧化物。
如图2和图4所示，距离顶盖1/10~1/4之间炉体高度的炉壁为多孔壁，多孔壁外面被风室环绕包围，第二风管连接在风室上，风室内部空间为直管状结构（即是一种环形带状结构），二次风管为两根或者两根以上，沿直管状圆周切线布置均匀安装在风室周围，多孔壁即炉壁上开有大量小孔，小孔面积之和为多孔壁所在炉壁总面积的1/4~1/3。空气通过多孔壁上的小孔以垂直于炉体多孔壁面方向均匀吹入反应炉，将H2S等还原性物质与壁面隔离，防止多孔壁面的高温腐蚀；同时这些空气掺混进入煤粉气流，增强了煤粉气流的扰动，提高了煤粉燃烧效率；而且，多孔壁风沿反应炉高度方向多层引入，相当于多次空气分级燃烧，可进一步降低氮氧化物，多孔壁风的吹入还相当于进行吹灰，可防止结渣，多孔壁风均匀吹入反应炉，将在炉内均匀分布，不会产生受热偏差。
如图3所示，第三风管的引入空气，使第三风管以下的炉体处于富氧状态，不仅能够使煤粉充分燃烧，而且炉内温度处于下降状态，氮氧化物不容易形成。
如图5所示，炉体沿着高度方向有多根样气引管，每根样气引管上有多个引气口，通过样气引管实时观测炉体内部不同高度范围的成分组成，调整第二风管和第三风管的进风量，从而使不仅能够把煤粉充分燃烧，而且不会生产大量的氮氧化物。
Claims (3)
1.多孔壁风耦合空气分级的煤粉燃烧炉，其特征在于：该燃烧炉的顶盖上有第一风管，距离顶盖1/10~1/4之间炉体高度的炉壁为多孔壁，多孔壁外面被风室环绕包围，第二风管连接在风室上，风室下方的炉体上第三风管，燃烧炉的出口在炉体的底部，出口处有旋风分离器，炉体沿着高度方向有多根样气引管，每根样气引管上有多个引气口。
2.根据权利要求1所述的多孔壁风耦合空气分级的煤粉燃烧炉，其特征在于：顶盖与第一风管相连部分设计成向下的圆台状，圆台母线与竖直高度方向夹角为15~60°。
3.根据权利要求1所述的多孔壁风耦合空气分级的煤粉燃烧炉，其特征在于：风室内部空间为直管状结构，二次风管为两根或者两根以上，沿直管状圆周切线布置均匀安装在风室周围，多孔壁即炉壁上开有大量小孔，小孔面积之和为多孔壁所在炉壁总面积的1/4~1/3。
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