CN106439792B - 链条炉系统和链条炉燃烧方法 - Google Patents

链条炉系统和链条炉燃烧方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及链条炉技术领域，特别涉及一种链条炉系统和链条炉燃烧方法。本发明所提供的链条炉系统，包括炉膛、链条炉排和尾部烟道以及烟气再循环装置和设置在链条炉排上方的煤粉燃烧装置，其中：烟气再循环装置将尾部烟道中的部分烟气引回链条炉排所在的炉膛下部空间作为再循环烟气，使炉膛中形成位于煤粉燃烧装置下方且过量空气系数小于1的低氧燃烧区；煤粉燃烧装置用于向炉膛中喷射并燃烧煤粉，使炉膛中形成位于煤粉燃烧装置处且过量空气系数大于1的强化燃烧区。通过对链条炉的燃烧方式进行重新组织，本发明的链条炉系统能够同时实现层燃和悬浮室燃的复合燃烧方式，不仅可以有效降低链条炉的NOx生成量，还可以有效提高链条炉的燃尽率。

Description

链条炉系统和链条炉燃烧方法
技术领域
本发明涉及链条炉技术领域，特别涉及一种链条炉系统和链条炉燃烧方法。
背景技术
链条炉是一种层燃锅炉，其炉排类似于链条式履带，通过减速机带动，使落于炉排上的煤从前方着火到锅炉尾部燃尽。由于具有结构简单、操作方便、运行稳定等优点，链条炉被广泛应用于化工、造纸、纺织和供热等各个行业，是国内重要的工业锅炉设备。
然而，链条炉在设计时未考虑燃烧过程中对NOx的抑制，NOx排放居高不下，对周围环境污染尤为严重。虽然目前已经采取了一些措施降低链条炉的NOx排放量，但由于现有的措施均是通过使炉膛内形成欠氧燃烧氛围来降低NOx排放量的，而煤在欠氧环境中无法充分燃烧，因此，虽然这些措施可以降低链条炉的氮氧化物排放量，却也同时降低了链条炉的燃尽率，导致飞灰含碳量上升、CO升高、底渣含碳量上升等问题，严重影响锅炉效率。
可见，现有的链条炉无法在维持较低NOx排放量的同时保证燃尽率。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题为：现有的链条炉无法在维持较低NOx排放量的同时保证燃尽率。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种链条炉系统。本发明所提供的链条炉系统，包括炉膛、链条炉排和尾部烟道，而且，还包括烟气再循环装置和设置在链条炉排上方的煤粉燃烧装置，其中：烟气再循环装置将尾部烟道中的部分烟气引回链条炉排所在的炉膛下部空间作为再循环烟气，使炉膛中形成位于煤粉燃烧装置下方且过量空气系数小于1的低氧燃烧区；煤粉燃烧装置用于向炉膛中喷射并燃烧煤粉，使炉膛中形成位于煤粉燃烧装置处且过量空气系数大于1的强化燃烧区。
可选地，链条炉系统包括沿着链条炉排的行进方向依次设置并与链条炉排处的着火准备区、着火区、还原性燃烧区、氧化燃烧区以及燃尽区一一对应连通的第一风门结构、第二风门结构、第三风门结构、第四风门结构和第五风门结构，烟气再循环装置将再循环烟气引回第二风门结构、第三风门结构以及第四风门结构。
可选地，第一风门结构包括第一风门，第二风门结构包括第二风门，第三风门结构包括沿着链条炉排的行进方向依次设置的第三风门和第四风门，第四风门结构包括第五风门，第五风门结构包括第六风门，烟气再循环装置包括循环母管、第一循环支管、第二循环支管、第三循环支管和第四循环支管，循环母管与尾部烟道连通，第一循环支管连通循环主母管与第二风门，第二循环支管连通循环母管与第三风门，第三循环支管连通循环母管与第四风门，第四循环支管连通循环母管与第五风门。
可选地，烟气再循环装置能够对引回第二风门结构、第三风门结构和第四风门结构的再循环烟气量进行调节。
可选地，烟气再循环装置能够调节再循环烟气总量占尾部烟道中烟气总量的比例。
可选地，煤粉燃烧装置包括四个煤粉燃烧器，四个煤粉燃烧器呈四角切圆布置。
可选地，链条炉系统还包括设置在煤粉燃烧装置上方的二次风装置，二次风装置用于向炉膛中喷入二次风，使炉膛中形成位于二次风装置上方且过量空气系数大于1的氧化燃尽区。
可选地，二次风装置包括四个二次风喷口，四个二次风喷口呈四角切圆布置。
可选地，煤粉燃烧装置包括四个煤粉燃烧器，四个煤粉燃烧器呈四角切圆布置；四个煤粉燃烧器与四个二次风喷口按相反的切圆方向进行四角切圆布置。
可选地，二次风装置能够调节二次风总量占总风量的比例。
一种基于如权利要求1-10任一的链条炉系统的链条炉燃烧方法，其特征在于，利用烟气再循环装置向链条炉排所在的炉膛下部空间中送入再循环烟气，使炉膛中形成位于煤粉燃烧装置下方且过量空气系数小于1的低氧燃烧区；并且，利用位于链条炉排上方的煤粉燃烧装置向炉膛中喷入并燃烧煤粉，使炉膛中形成位于煤粉燃烧装置处且过量空气系数大于1的强化燃烧区。
可选地，利用烟气再循环装置将尾部烟道中10％～25％的烟气引回链条炉排所在的炉膛下部空间。
可选地，利用烟气再循环装置将占再循环烟气总量的15％～25％、40％～70％和15％～25％的烟气分别引回链条炉系统的第二风门结构、第三风门结构以及第四风门结构，第二风门结构、第三风门结构和第四风门结构分别与链条炉排处沿着链条炉排的行进方向依次分布的着火区、还原性燃烧区和氧化燃烧区一一对应连通。
可选地，利用烟气再循环装置将占再循环烟气总量的15％～25％、20％～35％、20％～35％和15％～25％的烟气分别引回第二风门结构的第二风门、第三风门结构的第三风门、第三风门结构的第四风门以及第四风门结构的第五风门。
可选地，在链条炉燃烧方法中，还利用设置在煤粉燃烧装置上方的二次风装置向炉膛中喷入二次风，使炉膛中形成位于二次风装置上方且过量空气系数大于1的氧化燃尽区。
可选地，利用二次风装置将占总风量10％-25％的二次风喷入炉膛中。
可选地，在分配二次风装置的风量、煤粉燃烧装置的风量和链条炉排处一次风风量的比例时，首先保证二次风装置的风量比例，之后按照煤粉燃烧装置承担的燃煤负荷和链条炉排处层燃承担的燃煤负荷的比例分配剩余的风量。
可选地，在链条炉燃烧方法中，使链条炉排处的层燃承担70％-80％的燃煤负荷，且使煤粉燃烧装置承担20％-30％的燃煤负荷。
本发明的链条炉系统，通过设置向炉膛下部空间通入再循环烟气的烟气再循环装置以及位于链条炉排上方的煤粉燃烧装置，使得炉膛内由下至上形成过量空气系数小于1的低氧燃烧区和过量空气系数大于1的强化燃烧区，基于此，落至链条炉排上的燃料先在低氧燃烧区的还原性氛围中进行层燃，生成较少的氮氧化物，降低NOx生成量，而在低氧燃烧区未燃尽的燃料可以上升至强化燃烧区并与煤粉燃烧装置所喷入的煤粉一起在强化燃烧区的氧化性氛围中进一步悬浮室燃，且煤粉燃烧装置能够提高炉膛的燃烧温度水平，增强强化燃烧区及低氧燃烧区燃料的燃烧充分性，从而有效提高链条炉的燃尽率。
可见，通过对链条炉的燃烧方式进行重新组织，本发明的链条炉系统能够同时实现层燃和悬浮室燃的复合燃烧方式，不仅可以有效降低链条炉的NOx生成量，还可以有效提高链条炉的燃尽率。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
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1示出本发明一实施例的链条炉系统的结构示意简图。
图2示出图1中煤粉燃烧器的布置示意图。
图3示出图1中二次风喷口的布置示意图。
图中：
1、炉膛；11、低氧燃烧区；12、强化燃烧区；13、氧化燃尽区；14、前墙；15、后墙；16、左墙；17、右墙；
2、链条炉排；21、第一风门；22、第二风门；23、第三风门、24、第四风门；25、第五风门；26、第六风门；
3、煤粉燃烧器；
41、原煤仓；42、给煤机；43、磨煤机；44、粗粉分离器；45、抛煤机；
5、二次风喷口；
6、脱硫除尘装置；
7、引风机；
8、烟囱；
91、烟气再循环风机；92、循环母管；93、第一循环支管；94、第二循环支管；95、第三循环支管；96、第四循环支管。
具体实施方式
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展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。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
图1-3示出了发明的一个实施例。参照图1-3，本发明所提供的链条炉系统，包括炉膛1、链条炉排2和尾部烟道，而且，其还包括烟气再循环装置和设置在链条炉排2上方的煤粉燃烧装置，其中：烟气再循环装置将尾部烟道中的部分烟气引回链条炉排2所在的炉膛1下部空间作为再循环烟气，使炉膛1中形成位于煤粉燃烧装置下方且过量空气系数小于1的低氧燃烧区11；煤粉燃烧装置用于向炉膛1中喷射并燃烧煤粉，使炉膛1中形成位于煤粉燃烧装置处且过量空气系数大于1的强化燃烧区12。
本发明的链条炉系统，通过设置向炉膛1下部空间通入再循环烟气的烟气再循环装置以及位于链条炉排2上方的煤粉燃烧装置，使得炉膛1内由下至上形成过量空气系数小于1的低氧燃烧区11和过量空气系数大于1的强化燃烧区12，基于此，落至链条炉排2上的燃料可以先在低氧燃烧区11的还原性氛围中进行较充分地层燃，并生成较少的氮氧化物，降低NOx生成量，而在低氧燃烧区11未燃尽的燃料可以上升至强化燃烧区12并与煤粉燃烧装置所喷入的煤粉一起在强化燃烧区12的氧化性氛围中进行悬浮室燃，且煤粉燃烧装置能够提高炉膛的燃烧温度水平，增强燃料在强化燃烧区12及低氧燃烧区11的燃烧充分性，提高链条炉的燃尽率。
可见，本发明对链条炉的燃烧方式进行重新组织，使得本发明的链条炉系统能够同时实现层燃和悬浮室燃的复合燃烧方式，不仅可以有效降低链条炉的NOx生成量，减少氮氧化物的排放，还可以有效增强燃料的燃烧充分性，提高链条炉的燃尽率。
而且，本发明所增设的烟气再循环装置，在降低炉膛1下部空间中总氧含量的同时，可以使得该区域的总得风量略有增加，而总得风量的增加有利于吹落燃煤颗粒外部的灰壳，从这个角度来看，本发明也可以提高链条炉排2上燃煤的燃尽率，并间接降低炉内大渣含碳量，提高锅炉效率。
另外，为了进一步提高燃尽率，本发明的链条炉系统还可以包括设置在煤粉燃烧装置上方的二次风装置，该二次风装置用于向炉膛1中喷入二次风，使炉膛1中形成位于二次风装置上方且过量空气系数大于1的氧化燃尽区13。由于强化燃烧区12未完全燃烧的燃料可以进一步上升至氧化燃尽区13并在氧化燃尽区13的氧化性氛围中再次进行富氧燃烧，进一步燃尽，因此，该设置能够进一步提高链条炉的燃尽率，增强链条炉系统的带负荷能力，改善飞灰及含碳量较多等现象，提高链条炉的燃烧效率。
可见，通过在链条炉中增设烟气再循环装置、煤粉燃烧装置和二次风装置并对三者进行合理的设置，本发明的链条炉系统能够沿着炉膛1的高度方向，由下至上依次形成位于链条炉排11至煤粉燃烧装置之间的低氧燃烧区11、位于煤粉燃烧装置至二次风装置之间的强化燃烧区12以及位于二次风装置上方的氧化燃尽区13，使燃料能够依次进行欠氧燃烧和两级富氧燃烧，沿炉膛1高度方向的这种空气分级燃烧方式，能够在降低氮氧化物生成量的同时提高燃尽率和燃烧效率。
在链条炉中，燃料于链条炉排上的燃烧属于单面着火方式，链条炉排行进时燃烧自身扰动较小，沿链条炉排长度方向(也即链条炉排的行进方向)燃料层有明显的区分，具体地，沿着链条炉排的行进方向，燃烧区依次分为着火准备区、着火区、还原燃烧区、氧化燃烧区和燃尽区。
针对链条炉的这种分区分阶段的层燃燃烧特点，在本发明中，链条炉系统包括沿着链条炉排2的行进方向依次设置并与链条炉排2处的着火准备区、着火区、还原性燃烧区、氧化燃烧区以及燃尽区一一对应连通的第一风门结构、第二风门结构、第三风门结构、第四风门结构和第五风门结构，而烟气再循环装置优选设置为将再循环烟气引回第二风门结构、第三风门结构以及第四风门结构。也即在这种优选实施方式中，烟气再循环装置并不将再循环烟气送入沿着链条炉排2行进方向分别位于首尾的着火准备区和燃尽区，而只将再循环烟气送入沿着链条炉排2行进方向位于中部的着火区、还原性燃烧区和氧化燃烧区。这样设置的好处在于，可以在沿着链条炉排2的行进方向上形成分区域的低过量空气系数燃烧方式，既能使送入炉膛1下部空间的总氧量降低，保证低氧燃烧区11整体的还原性燃烧氛围，减少氮氧化物的生成，又能保证着火准备区和燃尽区所需的空气量及温度，避免因直接向着火准备区和燃尽区通入再循环烟气而影响燃料在链条炉排2上进行初期着火和燃尽，有利于缩短燃料着火准备期时间，且能保证燃料在燃尽区的燃尽率。
可见，本发明通过基于烟气再循环装置在沿着链条炉排2的行进方向上形成分区域的低过量空气系数燃烧方式，既可以保证低氧燃烧区11整体的欠氧氛围，降低NOx的生成和排放，又可以尽量保证燃料在链条炉排2上的充分燃烧，提高燃尽率和燃烧效率。
下面将结合图1-3所示的实施例对本发明进行进一步地说明。
如图1-3所示，在该实施例中，链条炉系统包括炉膛1、尾部烟道、链条炉排2、煤粉燃烧装置、二次风装置、燃料供给装置和烟气再循环装置。
其中，炉膛1是由炉墙包围起来的供燃料燃烧的立体空间，尾部烟道连通于炉膛1的出口和烟囱8之间，用于将炉膛1中的烟气排出至外部环境中。由图1可知，在该实施例中，尾部烟道上设有脱硫除尘装置6和引风机7，脱硫除尘装置6和引风机7沿着由炉膛1出口至烟囱8的方向依次设置。基于此，炉膛1出口的烟气能够在引风机7的作用下经过脱硫除尘装置6脱硫除尘处理之后从烟囱8排出至外部环境当中。
燃料供给装置用于向链条炉排2以及煤粉燃烧装置提供燃料。在该实施例中，燃料供给装置包括抛煤机45和煤粉供给装置，其中，抛煤机45用于把煤抛到链条炉排2上，也即用于向链条炉排2提供燃煤；煤粉供给装置则用于为煤粉燃烧装置提供煤粉。具体地，如图1所示，该实施例的抛煤机45为机械风力抛煤机；而该实施例的煤粉供给装置则包括原煤仓41、给煤机42、磨煤机43(例如风扇磨煤机)和粗粉分离器44，原煤仓41中的原煤在给煤机42的作用下被输送至磨煤机43进行研磨，研磨制成的一定粒径的煤粉经粗粉分离器44将粗粉分离后被送至煤粉燃烧装置。当然，抛煤机45和煤粉供给装置并不局限于该实施例所示的结构，其也可以采用其他结构形式。
为了描述方便，以下将位于抛煤机45一侧的炉墙称为前墙14，将前墙对面的炉墙称为后墙15，将面对前墙站立时左手边的炉墙称为左墙16，将面对前墙站立时右手边的炉墙称为右墙17。
在该实施例中，链条炉排2、煤粉燃烧装置和二次风装置沿着炉膛1的高度方向由下至上依次设置，将炉膛1由下至上依次区分为位于煤粉燃烧装置下方的第一炉膛空间、位于煤粉燃烧装置与二次风之间的第二炉膛空间以及位于二次风装置上方的第三炉膛空间，并且，在烟气再循环装置、煤粉燃烧装置以及二次风装置的作用下，第一炉膛空间、第二炉膛空间和第三炉膛空间分别形成过量空气系数小于1的低氧燃烧区11、过量空气系数大于1的强化燃烧区12和过量空气系数大于1的氧化燃尽区13，使得该实施例的链条炉系统能够实现包括沿炉膛1高度方向依次进行的一级欠氧燃烧和两级富氧燃烧的空气分级燃烧方式，这不仅可以降低氮氧化物的生成量和排放量，还可以提高锅炉的燃尽率和燃烧效率，改善链条炉系统的带负荷能力。
其中，与现有技术中一样，该实施例的链条炉排2位于炉膛1的下部，用于带动由抛煤机45抛至其上的燃煤沿着由前墙14至后墙15的方向运动，使燃煤依次经过着火准备区、着火区、还原性燃烧区、氧化燃烧区以及燃尽区，完成层燃过程。并且，如图1所示，链条炉排2的下部设有五个风门结构，即第一风门结构、第二风门结构、第三风门结构、第四风门结构和第五风门结构，这五个风门结构分别与沿着链条炉排2行进方向依次分布的着火准备区、着火区、还原性燃烧区、氧化燃烧区以及燃尽区一一对应设置并连通。其中，第一风门结构包括第一风门21，第二风门结构包括第二风门22，第三风门结构包括沿着链条炉排2的行进方向依次设置的第三风门23和第四风门24，第四风门结构包括第五风门25，第五风门结构包括第六风门26，也即在链条炉排2的下部，沿着链条炉排2的行进方向，依次设置有六个风门。在该实施例中，链条炉排2上的燃煤燃烧所需要的空气(又称一次风)经由这六个风门进入炉膛2的下部空间中，并为相对应的燃烧区供应空气，实现燃煤在链条炉排2上的层燃。
在该实施例中，烟气再循环装置用于向第一炉膛空间(也即链条炉排2所在的炉膛1下部空间)送入再循环烟气，并使该第一炉膛空间处于欠氧的还原性氛围中，形成过量空气系数小于1的低氧燃烧区11，这样一方面可以抑制该区内氮氧化物的继续生成，另一方面还可以使燃烧产物中所包含的大量的还原性中间产物(如HCN等)被还原为无毒无害的N2和H2O，从而有效减少层燃过程中所产生的NOx，降低氮氧化物的产生量和排放量。
为了更有效地减少NOx生成，并兼顾燃烧强度，该实施例的烟气再循环装置只与前述六个风门中位于中部的四个风门连通。具体地，如图1所示，在该实施例中，烟气再循环装置包括循环母管92、第一循环支管93、第二循环支管94、第三循环支管95和第四循环支管96，其中，循环母管92与尾部烟道连通，第一循环支管93连通循环母管92与第二风门22，第二循环支管94连通循环母管92与第三风门23，第三循环支管95连通循环母管92与第四风门24，第四循环支管96连通循环母管92与第五风门25。基于这种设置，该实施例的烟气再循环装置能够将尾部烟道中的部分烟气经由第二风门22、第三风门23、第四风门24和第五风门25引入沿着链条炉排2行进方向分布于中部的着火区、还原性燃烧区和氧化燃烧区，而沿着链条炉排2行进方向位于首尾的着火准备区和燃尽区中并不引入再循环烟气，使得该实施例的链条炉系统在沿着链条炉排2的行进方向上形成分区域的低过量空气系数燃烧方式，从而可以在保证低氧燃烧区11整体还原性燃烧氛围、减少氮氧化物生成排放的前提下，缩短燃料着火准备期时间，并保证燃料在燃尽区的燃尽率。
其中，循环母管92和各循环支管设置为能够对各自的再循环烟气量进行调节，这样不仅使得该实施例的烟气再循环装置能够调节再循环烟气总量占尾部烟道中的烟气总量的比例，还使得其能够对引回第二风门结构、第三风门结构和第四风门结构的再循环烟气量进行调节，从而使得该实施例的烟气再循环装置能够更灵活地适应实际燃烧需求，进而能够更充分地降低NOx生成量并更有效地提高燃尽率。调节风量时，可以手动调节，也可以电动调节，或采用其他方式调节。
另外，更具体地，由图1可知，循环母管92与引风机7至烟囱8之间的尾部烟道连通，这样再循环烟气是经过脱硫除尘装置6脱硫除尘处理之后的烟气，可以保证进入低氧燃烧区11的再循环烟气更加符合燃烧要求；并且，在循环母管92上设有烟气循环风机91，该烟气循环风机91用于驱动引风机7出口的烟气流经循环母管92和各循环支管进入第一炉膛空间中形成低氧燃烧区11。
在该实施例中，煤粉燃烧装置设置在链条炉排2的上方，用于向炉膛1中喷入煤粉，并使第二炉膛空间处于富氧的氧化性氛围中，形成过量空气系数大于1的强化燃烧区12。由于炉内上升烟气(内含低氧燃烧区11中未燃烧充分的燃料)会与煤粉在该强化燃烧区12内混合，因此可以使得低氧燃烧区11中未燃烧充分的燃料在该强化燃烧区12中随着煤粉的燃烧而进一步燃烧，并且由于强化燃烧区12处于富氧氛围中，因此燃烧较为充分，所以，该实施例的煤粉燃烧装置可以有效增强燃烧强度，提高燃尽率。
另外，煤粉燃烧装置的设置，使得强化燃烧区12具有较高的燃烧温度，这可以提高炉内换热系数，提高链条炉的带负荷能力，甚至使其具有一定的超负荷能力；并且，由于煤粉燃烧装置的火焰可以向低氧燃烧区11辐射热量，因此，通过设置煤粉燃烧装置，还可以增加链条炉排2上燃料的辐射吸热量，使得链条炉排2上层燃煤更充分的着火及燃烧，这不仅可以提高燃烧效率，也有利于降低氮氧化物的生成排放和减少链条炉中细颗粒煤粉短路飞出炉膛1。
该实施例的煤粉燃烧装置包括四个煤粉燃烧器3，并且这四个煤粉燃烧器3呈四角切圆布置，也即这四个煤粉燃烧器3分别设置于炉膛1的四个角处(也即相邻炉墙的交接处)，且四个煤粉燃烧器3喷出煤粉的方向与同一圆周相切。具体地，如图1和图2所示，在炉膛1四角对称布置四个煤粉燃烧器3，其中，一个煤粉燃烧器A1布置在后墙15与右墙17的交接处，一个煤粉燃烧器A2布置在后墙15与左墙16的交接处，一个煤粉燃烧器A3布置在前墙14和左墙16的交接处，一个煤粉燃烧器A4则布置在前墙14与右墙17的交接处，且这四个煤粉燃烧器3喷出煤粉的方向沿着逆时针(俯视)依次相切于同一圆周上。
采用四角切圆布置方式设置于链条炉排2上方的四个煤粉燃烧器3，气流射流刚性较好，旋转动量较大，穿透能力较强，因此，该实施例的链条炉系统可以实现室燃煤粉之间以及室燃煤粉与炉内上升烟气之间更充分的混合，而且由于四股气流可以在炉膛中心形成假想切圆，使相邻的煤粉燃烧器3喷出的气流互相引燃，因此，该实施例的链条炉系统还能兼顾炉膛火焰中心的控制，保证炉内主气温达到额定值，保证充分燃烧；另外，基于这种四角切圆的布置方式，炉膛1内水平面内的温度场可以更加均匀，燃烧火焰能够覆盖整个链条炉排2，更有利于对炉排煤层的辐射引燃及挥发分析出，这些都可以进一步强化燃烧，提高燃尽率，进一步避免因单纯形成欠氧燃烧氛围所导致的煤层燃尽率较低、锅炉带负荷能力较差的问题。
二次风装置设置于煤粉燃烧装置的上方，用于向炉膛1中喷入二次风，使第三炉膛空间处于富氧的氧化性氛围中，形成过量空气系数大于1的氧化燃尽区13。氧化燃尽区13可以补充所有燃料燃尽所需要的氧量，使经过强化燃烧区12后仍未燃尽的燃料更进一步地燃烧，消除未完全燃烧的CO并降低飞灰热损失，从而进一步提高燃尽率，并进一步解决链条炉飞灰居高不下的问题。
在该实施例中，二次风装置包括四个二次风喷口5，并且这四个二次风喷口5呈四角切圆布置，也即这四个二次风喷口5分别设置于炉膛1的四个角处(也即相邻炉墙的交接处)，且四个二次风喷口5喷出煤粉的方向与同一圆周相切。具体地，如图1和图3所示，在炉膛1四角对称布置四个二次风喷口5，其中，一个煤粉燃烧器B1布置在后墙15与右墙17的交接处，一个煤粉燃烧器B2布置在后墙15与左墙16的交接处，一个煤粉燃烧器B3布置在前墙14和左墙16的交接处，一个煤粉燃烧器B4则布置在前墙14与右墙17的交接处，且这四个二次风喷口5喷出煤粉的方向沿着顺时针(俯视)依次相切于同一圆周上。
通过将二次风喷口5按四角切圆方式布置，可以提升二次风的穿透扰动能力，避免炉膛1上部空间及锅炉尾部受热面的局部CO浓度过高，减轻受热面腐蚀，提高链条炉系统运行安全性。
而且，在该实施例中，四个二次风喷口5沿着顺时针依次相切于同一圆周上，而如前所述，该实施例的四个煤粉燃烧器3沿着逆时针依次相切于同一圆周上，所以，二者的切圆方向相反，这样设置的好处在于，可以进一步加强可燃物和供入的二次风的强烈扰动混合，使得可燃物在氧化燃尽区13中更充分地燃烧，从而可以进一步提高燃尽率。当然，在其他实施例中，也可以使四个二次风喷口5的四角切圆方向沿着逆时针方向并使四个煤粉燃烧器3的四角切圆方向沿着顺时针方向，也即在本发明中，只要四个煤粉燃烧器3与四个二次风喷口5的四角切圆方向相反，即二者按相反的切圆方向进行四角切圆布置，均能够进一步提高燃尽率。
另外，与该实施例煤粉燃烧装置的设置类似地，该实施例的二次风装置，其二次风母管(图中为示出)也可以设置为风量可调节的，也即设置为能够调节二次风风量占总风量的比例，调节的范围可以在总风量的10％-25％之间；二次风喷口5所对应的各支管也设置为风量可调节的，且在调节过程中，优选保证各个二次风喷口5处的风量相等，以保证混合效果和燃烧效果。
由上述分析可知，图1-3所示的实施例将链条炉层燃技术以及煤粉室然技术有机结合起来，通过在链条炉的基础上增设烟气再循环装置、煤粉燃烧装置和二次风装置并对这些装置进行合理设置和布局，不仅能够实现沿炉膛1高度方向的空气分级燃烧方式，还能够针对链条炉分区分阶段燃烧的特点实现沿链条炉排2行进方向的分区域低过量空气系数燃烧方式，形成炉膛1内部空气分级燃烧后的复合燃烧状态，可以有效提高链条炉的燃尽率和带负荷能力，并降低氮氧化物的生成排放，使该实施例的链条炉系统更加环保，并具有更加优良的燃烧经济性。
该实施例的链条炉系统在燃烧时，为了更有效地降低氮氧化物生成量并提高燃尽率，链条炉排2上的层燃可以承担70％-80％的燃煤负荷，而煤粉燃烧装置则可以承担20％-30％的燃煤负荷，这样设置层燃和室然比例，更有利于减少NOx排放和提高燃尽率。其中，关于二次风风量、煤粉燃烧装置风量和链条炉排2处一次风(层燃风)风量的比例可以按照如下原则进行分配：首先保证二次风风量比例，之后按照煤粉燃烧装置承担的燃煤负荷和层燃承担的燃煤负荷的比例分配剩余的风量。例如，当煤粉燃烧装置承担燃煤负荷：层燃承担负荷＝2:8时，二次风风量可以设置为保持总风量的20％，煤粉燃烧装置风量设置为总风量的16％，且一次风风量设置为总风量的64％(实际运行中投运烟气再循环后底部风仓风中O2含量低于21％，此处的一次风风量指的是按照O2＝21％的折算风量)。
此外，该实施例的链条炉系统在燃烧时，优选利用烟气再循环装置将尾部烟道中10％～25％的烟气引回第一炉膛空间(也即链条炉排2所在的炉膛1下部空间)，这样可以创造低氧燃烧区11中的弱还原性燃烧氛围，控制层燃核心燃烧区域最高温度不超过1300℃，在抑制氮氧化物生成的同时尽量保证层燃的充分性。而且，该实施例优选利用烟气再循环装置将占再循环烟气总量的15％～25％、40％～70％和15％～25％的烟气分别引回前述第二风门结构、第三风门结构以及第四风门结构，也即烟气再循环装置优选设置为分别向着火区、还原性燃烧区和氧化燃烧区送入15％～25％、40％～70％和15％～25％的再循环烟气。具体地，可以利用烟气再循环装置将占再循环烟气总量的15％～25％、20％～35％、20％～35％和15％～25％的烟气分别引回前述第二风门22、第三风门23、第四风门24以及第五风门25。这样沿着由着火区至氧化燃烧区的方向，再循环烟气装置所输送的再循环烟气先增多后减少，使得再循环烟气的供应更符合各燃烧区的燃烧特点，从而可以在兼顾燃烧强度的同时更有效地降低NOx的生成量。
可见，基于本发明的链条炉系统，并合理控制风量配比以及燃煤负荷配比，可以实现高效高强度且低NOx的燃烧。因此，本发明还提供了一种链条炉燃烧方法。在本发明的链条炉燃烧方法中，利用烟气再循环装置向链条炉排2所在的炉膛1下部空间中送入再循环烟气，使炉膛1中形成位于煤粉燃烧装置下方且过量空气系数小于1的低氧燃烧区11；并且，利用位于链条炉排2上方的煤粉燃烧装置向炉膛1中喷入并燃烧煤粉，使炉膛1中形成位于煤粉燃烧装置处且过量空气系数大于1的强化燃烧区12。
以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种链条炉系统，包括炉膛(1)、链条炉排(2)和尾部烟道，其特征在于，所述链条炉系统还包括烟气再循环装置和设置在所述链条炉排(2)上方的煤粉燃烧装置，其中：所述烟气再循环装置将所述尾部烟道中的部分烟气引回所述链条炉排(2)所在的炉膛(1)下部空间作为再循环烟气，使所述炉膛(1)中形成位于所述煤粉燃烧装置下方且过量空气系数小于1的低氧燃烧区(11)；所述煤粉燃烧装置用于向所述炉膛(1)中喷射并燃烧煤粉，使所述炉膛(1)中形成位于所述煤粉燃烧装置处且过量空气系数大于1的强化燃烧区(12)。
2.根据权利要求1所述的链条炉系统，其特征在于，所述链条炉系统包括沿着所述链条炉排(2)的行进方向依次设置并与所述链条炉排(2)处的着火准备区、着火区、还原性燃烧区、氧化燃烧区以及燃尽区一一对应连通的第一风门结构、第二风门结构、第三风门结构、第四风门结构和第五风门结构，所述烟气再循环装置将所述再循环烟气引回所述第二风门结构、所述第三风门结构以及所述第四风门结构。
3.根据权利要求2所述的链条炉系统，其特征在于，所述第一风门结构包括第一风门(21)，所述第二风门结构包括第二风门(22)，所述第三风门结构包括沿着所述链条炉排(2)的行进方向依次设置的第三风门(23)和第四风门(24)，所述第四风门结构包括第五风门(25)，所述第五风门结构包括第六风门(26)，所述烟气再循环装置包括循环母管(92)、第一循环支管(93)、第二循环支管(94)、第三循环支管(95)和第四循环支管(96)，所述循环母管(92)与所述尾部烟道连通，所述第一循环支管(93)连通所述循环主母管(92)与所述第二风门(22)，所述第二循环支管(94)连通所述循环母管(92)与所述第三风门(23)，所述第三循环支管(95)连通所述循环母管(92)与所述第四风门(24)，所述第四循环支管(96)连通所述循环母管(92)与所述第五风门(25)。
4.根据权利要求2所述的链条炉系统，其特征在于，所述烟气再循环装置能够对引回所述第二风门结构、所述第三风门结构和所述第四风门结构的再循环烟气量进行调节。
5.根据权利要求1所述的链条炉系统，其特征在于，所述烟气再循环装置能够调节再循环烟气总量占所述尾部烟道中烟气总量的比例。
6.根据权利要求1所述的链条炉系统，其特征在于，所述煤粉燃烧装置包括四个煤粉燃烧器(3)，所述四个煤粉燃烧器(3)呈四角切圆布置。
7.根据权利要求1-6任一所述的链条炉系统，其特征在于，所述链条炉系统还包括设置在所述煤粉燃烧装置上方的二次风装置，所述二次风装置用于向所述炉膛(1)中喷入二次风，使所述炉膛(1)中形成位于所述二次风装置上方且过量空气系数大于1的氧化燃尽区(13)。
8.根据权利要求7所述的链条炉系统，其特征在于，所述二次风装置包括四个二次风喷口(5)，所述四个二次风喷口(5)呈四角切圆布置。
9.根据权利要求8所述的链条炉系统，其特征在于，所述煤粉燃烧装置包括四个煤粉燃烧器(3)，所述四个煤粉燃烧器(3)呈四角切圆布置；所述四个煤粉燃烧器(3)与所述四个二次风喷口(5)按相反的切圆方向进行四角切圆布置。
10.根据权利要求7所述的链条炉系统，其特征在于，所述二次风装置能够调节二次风总量占总风量的比例。
11.一种基于如权利要求1-10任一所述的链条炉系统的链条炉燃烧方法，其特征在于，利用所述烟气再循环装置向所述链条炉排(2)所在的炉膛(1)下部空间中送入所述再循环烟气，使所述炉膛(1)中形成位于所述煤粉燃烧装置下方且过量空气系数小于1的低氧燃烧区(11)；并且，利用位于所述链条炉排(2)上方的所述煤粉燃烧装置向所述炉膛(1)中喷入并燃烧煤粉，使所述炉膛(1)中形成位于所述煤粉燃烧装置处且过量空气系数大于1的强化燃烧区(12)。
12.根据权利要求11所述的链条炉燃烧方法，其特征在于，利用所述烟气再循环装置将所述尾部烟道中10％～25％的烟气引回所述链条炉排(2)所在的炉膛(1)下部空间。
13.根据权利要求11所述的链条炉燃烧方法，其特征在于，利用所述烟气再循环装置将占所述再循环烟气总量的15％～25％、40％～70％和15％～25％的烟气分别引回所述链条炉系统的第二风门结构、第三风门结构以及第四风门结构，所述第二风门结构、所述第三风门结构和所述第四风门结构分别与所述链条炉排(2)处沿着所述链条炉排(2)的行进方向依次分布的着火区、还原性燃烧区和氧化燃烧区一一对应连通。
14.根据权利要求13所述的链条炉燃烧方法，其特征在于，利用所述烟气再循环装置将占所述再循环烟气总量的15％～25％、20％～35％、20％～35％和15％～25％的烟气分别引回所述第二风门结构的第二风门(22)、所述第三风门结构的第三风门(23)、所述第三风门结构的第四风门(24)以及所述第四风门结构的第五风门(25)。
15.根据权利要求11所述的链条炉燃烧方法，其特征在于，在所述链条炉燃烧方法中，还利用设置在所述煤粉燃烧装置上方的二次风装置向所述炉膛(1)中喷入二次风，使所述炉膛(1)中形成位于所述二次风装置上方且过量空气系数大于1的氧化燃尽区(13)。
16.根据权利要求15所述的链条炉燃烧方法，其特征在于，利用所述二次风装置将占总风量10％-25％的二次风喷入所述炉膛(1)中。
17.根据权利要求15所述的链条炉燃烧方法，其特征在于，在分配二次风装置的风量、所述煤粉燃烧装置的风量和所述链条炉排(2)处一次风风量的比例时，首先保证所述二次风装置的风量比例，之后按照所述煤粉燃烧装置承担的燃煤负荷和所述链条炉排(2)处层燃承担的燃煤负荷的比例分配剩余的风量。
18.根据权利要求11-17任一所述的链条炉燃烧方法，其特征在于，在所述链条炉燃烧方法中，使所述链条炉排(2)处的层燃承担70％-80％的燃煤负荷，且使所述煤粉燃烧装置承担20％-30％的燃煤负荷。
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