CN106765062A - 水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置，包括设置于炉膛四个转角处的装置燃烧器，设置于装置燃烧器上的水煤浆枪、沿装置燃烧器的纵向方向交替间隔设置的二次风进风装置和一次风进风装置、设置于装置燃烧器底部的点火进风装置；低氮燃烧装置还包括设置于装置燃烧器的顶部的分离燃尽风燃烧器装置，水煤浆枪包括由下向上间隔设置于装置燃烧器上的水煤浆大浆枪和设置于上下相邻的两个水煤浆大浆枪之间的水煤浆小浆枪，水煤浆大浆枪和水煤浆小浆枪均设置于一次风进风装置的进风口处。采用本发明所设计的低氮燃烧装置，使锅炉出口烟气氮氧化物浓度低于300mg/m3，锅炉能够达到超洁净排放要求(≤50mg/m3)，节省了喷氨耗量，环保效果和经济效益显著。

Description

水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置

技术领域

本发明涉及锅炉燃烧设备技术领域，具体地指一种水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置。

背景技术

水煤浆是由65％左右的煤，34％左右的水以及约1％的化学添加剂制成的流体燃料，能够泵送、雾化和着火燃烧。热值相当于燃料油的一半。水煤浆是一种新型煤基浆体燃料，可代油燃烧，具有低污染、高效、节能、运行成本低的突出优点，已被列为《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》。国家环保总局也在《国家环境保护十五规划》中提出“大力开发水煤浆技术”。采用水煤浆技术，既能提高锅炉的热效率，又能减少环境污染。水煤浆已经在电站锅炉和工业炉窑上得到一定程度的推广应用。现有的大型水煤浆锅炉大部分采用四角切圆燃烧技术，即水煤浆经浆枪雾化后从布置在炉膛四角的直流燃烧器引入炉膛内，水煤浆中的水分在高温下蒸发，煤粉在炉内悬浮燃烧。由于四角的射流在炉内组成旋转的空气动力场，上游的火焰点燃下游的煤粉气流，在炉内形成稳定的燃烧火焰，有利于煤粉的稳定着火和强化燃烧。常规水煤浆燃烧器采用分级配风模式，一次风、二次风为间隔设置，各风口的几何中心线都分别与炉膛中心的各自假想切圆正切。这种方式能使水煤浆在炉膛内充分燃烧，火焰在炉内的充满度较好，因而燃烧效率高，在现代电站锅炉普遍应用。随着国家对环保的日益重视，火电厂的污染物排放控制越来越严格。根据GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》，对现有和新建燃煤锅炉大气污染物排放氮氧化物排放浓度限值100mg/m3以下，而局部地区已经开始执行更为严格的地方标准，即对现有和新建燃煤锅炉大气污染物排放氮氧化物排放浓度限值50mg/m3以下。水煤浆锅炉烟气氮氧化物治理的技术路线为低氮燃烧器(LNB)+选择性催化还原技术(SCR)。现有的水煤浆锅炉燃烧器由于在燃烧区域内二次风提供的氧量(空气)充足，煤粉在此区域内燃烧充分，能快速释放出能量，形成区域内较高温度，燃烧过程中生成的氮氧化物量也比较多，排放浓度一般在600～800mg/m3以上。在当前严峻的锅炉污染物控制形势下，现有的水煤浆燃烧方式不能有效降低氮氧化物排放量，达不到排放标准要求。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种氮氧化物含量低、燃烧效率高的水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置。

为实现此目的，本发明所设计的水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置，包括设置于炉膛四个转角处的装置燃烧器，设置于装置燃烧器上的水煤浆枪、沿装置燃烧器的纵向方向交替间隔设置的二次风进风装置和一次风进风装置、设置于装置燃烧器底部的点火进风装置，所述点火进风装置的进风口处设有点火装置和油枪；其特征在于：它还包括设置于装置燃烧器的顶部的分离燃尽风燃烧器装置，所述水煤浆枪包括由下向上间隔设置于装置燃烧器上的水煤浆大浆枪和设置于上下相邻的两个水煤浆大浆枪之间的水煤浆小浆枪，所述水煤浆大浆枪和水煤浆小浆枪均设置于一次风进风装置的进风口处。

优选的，所述装置燃烧器最上方的水煤浆大浆枪与分离燃尽风燃烧器装置之间沿装置燃烧器的纵向方向间隔设有两组二次风进风装置；所述装置燃烧器的顶部沿装置燃烧器的纵向方向间隔设有两组分离燃尽风燃烧器装置。

具体的，所述点火进风装置包括设置于炉膛四个转角处的点火方管接头和设置于炉膛两侧、分别与两个点火方管接头连接供风的热风箱，四个点火方管接头的轴线位于同一平面内；所述点火装置和油枪设置于点火方管接头的风道内，所述点火装置的点火端位于点火方管接头的出风口处。

具体的，所述一次风进风装置包括设置于炉膛四个转角处的一次风方管接头和设置于炉膛的两侧、分别与两个一次风方管接头连接供风的热风箱，四个一次风方管接头的轴线位于同一平面内；所述水煤浆大浆枪和水煤浆小浆枪均设置于一次风方管接头的风道内，所述水煤浆大浆枪的出浆口和水煤浆小浆枪的出浆口均设置于一次风方管接头的出风口处。

进一步的，所述一次风方管接头的出风口处设有一个向一次风方管接头的出风口扩散的扩锥。

具体的，所述二次风进风装置包括设置于炉膛四个转角处的二次风方管接头和设置于炉膛的两侧、分别与两个二次风方管接头连接供风的热风箱；四个二次风方管接头的轴线位于同一平面内。

进一步的，所述二次风方管接头的出风口处设有两块平行、朝向二次风方管接头的出风口一侧偏斜的出风叶片。

具体的，所述分离燃尽风燃烧器装置包括设置于炉膛的四个转角处的分离燃尽风燃烧器和设置于炉膛的两侧、分别与两个分离燃尽风燃烧器连接供风的热风箱；四个分离燃尽风燃烧器的轴线位于同一平面内。

具体的，所述分离燃尽风燃烧器的喷口为上下摆动的喷口；所述喷口的左右两侧通过第一销轴和第二销轴铰接在分离燃尽风燃烧器的壳体上，所述喷口铰接连接有摆动装置。

更具体的，摆动装置包括前部设置于分离燃尽风燃烧器内、后部穿过分离燃尽风燃烧器的侧部壳体并固定于分离燃尽风燃烧器的壳体侧部、与分离燃尽风燃烧器的壳体轴线垂直的手柄套筒，所述手柄套筒穿过分离燃尽风燃烧器的壳体固定有带孔面板，所述手柄套筒内设有手柄轴；所述手柄轴的一端穿过带孔面板固定连接有前后摆动的摆动手柄，所述摆动手柄与带孔面板的定位孔之间通过定位销定位；所述手柄轴的另一端通过第一支架固定有连杆，所述喷口的后端固定有摆动轴，所述连杆的端部通过第二支架与摆动轴的两端固定连接。

本发明的有益效果是：1、低氮效果明显：锅炉出口烟气氮氧化物浓度低于300mg/m3，锅炉能够达到超洁净排放要求(≤50mg/m3)，节省喷氨耗量，环保效果和经济效益显著；2、燃料燃烧充分，稳燃效果好，有效提高了水煤浆的利用率，节省了燃料和雾化蒸汽；3、燃烧器区域内温度低，避免了水冷壁出现高温腐蚀，锅炉结焦的问题；4、锅炉炉渣和飞灰含碳量低；5、燃烧器负荷调节比大，适应各种不同锅炉的工况；6、燃烧器运行调节简单，易实现自动化控制。

附图说明

图1为本发明中装置燃烧器布置于炉膛上的结构示意图；

图2为本发明中水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置的主视图；

图3为图1中A—A的剖视图；

图4为图1中B—B的剖视图；

图5为图1中C—C的剖视图；

图6为图1中D—D的剖视图；

图7为图1中E—E的剖视图；

图8为本发明中分离燃尽风燃烧器的侧视剖视图；

图9为本发明中分离燃尽风燃烧器的俯视剖视图；

图10为本发明中一次风方管接头的结构示意图；

图11为本发明中二次风方管接头的结构示意图；

其中，1—一次风进风装置(1.1—一次风方管接头)，2—二次风进风装置(2.1—二次风方管接头)，3—装置燃烧器，4—点火进风装置(4.1—点火装置，4.2—油枪，4.3—点火方管接头)，5—水煤浆大浆枪，6—水煤浆小浆枪，7—分离燃尽风燃烧器装置(7.1—分离燃尽风燃烧器)，8—热风箱，9—扩锥，10—出风叶片，11—喷口，12—炉膛，13—第一销轴，14—第二销轴，15—手柄套筒，16—带孔面板，17—手柄轴，18—摆动手柄，19—第一支架，20—连杆，21—摆动轴，22—第二支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1—7所示的水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置，包括设置于炉膛12四个转角处的装置燃烧器3，设置于装置燃烧器3上的水煤浆枪、沿装置燃烧器3的纵向方向交替间隔设置的二次风进风装置2和一次风进风装置1、设置于装置燃烧器3底部的点火进风装置4，点火进风装置4的进风口处设有点火装置4.1和油枪4.2；装置燃烧器3还包括设置于装置燃烧器3的顶部的分离燃尽风燃烧器装置7，水煤浆枪包括由下向上间隔设置于装置燃烧器3上的水煤浆大浆枪5和设置于上下相邻的两个水煤浆大浆枪5之间的水煤浆小浆枪6，水煤浆大浆枪5和水煤浆小浆枪6均设置于一次风进风装置1的进风口处。

如图2所示，装置燃烧器3最上方的水煤浆大浆枪5与分离燃尽风燃烧器装置7之间沿装置燃烧器3的纵向方向间隔设有两组二次风进风装置2；装置燃烧器3的顶部沿装置燃烧器3的纵向方向间隔设有两组分离燃尽风燃烧器装置7。

如图3所示，点火进风装置4包括设置于炉膛12四个转角处的点火方管接头4.3和设置于炉膛12两侧、分别与两个点火方管接头4.3连接供风的热风箱8，四个点火方管接头4.3的轴线位于同一平面内；点火装置4.1和油枪4.2设置于点火方管接头4.3的风道内，点火装置4.1的点火端位于点火方管接头4.3的出风口处。

如图4所示，一次风进风装置1包括设置于炉膛12四个转角处的一次风方管接头1.1和设置于炉膛12的两侧、分别与两个一次风方管接头1.1连接供风的热风箱8，四个一次风方管接头1.1的轴线位于同一平面内；水煤浆大浆枪5和水煤浆小浆枪6均设置于一次风方管接头1.1的风道内，水煤浆大浆枪5的出浆口和水煤浆小浆枪6的出浆口均设置于一次风方管接头1.1的出风口处。

如图10所示，一次风方管接头1.1的出风口处设有一个向一次风方管接头1.1的出风口扩散的扩锥9。

如图5所示，二次风进风装置2包括设置于炉膛12四个转角处的二次风方管接头2.1和设置于炉膛12的两侧、分别与两个二次风方管接头2.1连接供风的热风箱8；四个二次风方管接头2.1的轴线位于同一平面内。

如图11所示，二次风方管接头2.1的出风口处设有两块平行、朝向二次风方管接头2.1的出风口一侧偏斜的出风叶片10。每层一次风进风装置1上方设置的二次风进风装置2与一次风进风装置1的几何中心线偏置一定的角度α，约为6～22°，同样正切于炉膛12中心的假想切圆。热二次风通过偏置的二次风进风装置2送入炉膛12后，实现水平方向上的空气分级，有效推迟了一次风和二次风的混合时间，使水煤浆在一定时间内缺氧燃烧，降低氮氧化物的生成。

如图6所示，分离燃尽风燃烧器装置7包括设置于炉膛12的四个转角处的分离燃尽风燃烧器7.1和设置于炉膛12的两侧、分别与两个分离燃尽风燃烧器7.1连接供风的热风箱8；四个分离燃尽风燃烧器7.1的轴线位于同一平面内。

如图8—9所示，分离燃尽风燃烧器7.1的喷口为上下摆动的喷口11；喷口11的左右两侧通过第一销轴13和第二销轴14铰接在分离燃尽风燃烧器7.1的壳体上，喷口11铰接连接有摆动装置。

如图8—9所示，摆动装置包括前部设置于分离燃尽风燃烧器7.1内、后部穿过分离燃尽风燃烧器7.1的侧部壳体并固定于分离燃尽风燃烧器7.1的壳体侧部、与分离燃尽风燃烧器7.1的壳体轴线垂直的手柄套筒15，手柄套筒15穿过分离燃尽风燃烧器7.1的壳体固定有带孔面板16，手柄套筒15内设有手柄轴17；手柄轴17的一端穿过带孔面板16固定连接有前后摆动的摆动手柄18，摆动手柄18与带孔面板16的定位孔之间通过定位销定位；手柄轴17的另一端通过第一支架19固定有连杆20，喷口11的后端固定有摆动轴21，连杆20的端部通过第二支架22与摆动轴21的两端固定连接。

本发明所设计的水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置的燃烧器启动时，先由布置于点火进风装置4的点火装置4.1点燃油枪4.2，在装置燃烧器3内形成一定温度的温度场后，将水煤浆投入布置于装置燃烧器3下层的一次风进风装置1中的水煤浆大浆枪5。水煤浆通过水煤浆大浆枪5雾化后进入装置燃烧器3燃烧，然后将水煤浆投入中间一层的一次风进风装置1中的水煤浆小浆枪6，最后再将水煤浆投入装置燃烧器3上层的一次风进风装置1的水煤浆大浆枪5中，实现燃料浓淡偏差燃烧。

热二次风经过装置燃烧器3中部的二次风进风装置和上层的二次风进风装置后，通过布置有偏置的出风叶片10的喷口将热二次风按一定角度α偏置，实现水平方向的空气分级。

燃烧器所需热二次风的15％～35％经由两层分离燃烬风燃烧器7进入炉膛12，实现垂直方向上的空气分级。实现垂直方向上的燃料浓淡偏差。在浓侧，属于富燃区域，因氧气不足，燃烧温度不高，产生的燃料型氮氧化物和热力型氮氧化物都不高；在淡侧，属于富氧区域，因空气量很大，燃烧温度不高，热力型氮氧化物不高。因此，氮氧化物显著减少。

分离燃烬风燃烧器7的几何中心线反切于假想切圆，与一次风进风装置1的几何中心线夹角β。分离燃烬风燃烧器7的喷口11在运行中可以对送风位置和角度进行调整以达到锅炉最佳运行效果。

在入炉燃料量一定的情况下，通过二次风装置分级供应水煤浆燃烧所必须的空气，控制炉内不同区域内的空气量，使主燃烧区域内煤粉燃烧处于还原性气氛内，以减少氮氧化物生成总量。未充分燃烧的煤粉在炉膛12内悬浮且向上运动，再通过分离燃烬风燃烧器7喷口补充的空气，最终实现煤粉的充分燃烧，既保证了燃烧效率，又降低了氮氧化物的总排放量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置，包括设置于炉膛(12)四个转角处的装置燃烧器(3)，设置于装置燃烧器(3)上的水煤浆枪、沿装置燃烧器(3)的纵向方向交替间隔设置的二次风进风装置(2)和一次风进风装置(1)、设置于装置燃烧器(3)底部的点火进风装置(4)，所述点火进风装置(4)的进风口处设有点火装置(4.1)和油枪(4.2)；其特征在于：它还包括设置于装置燃烧器(3)的顶部的分离燃尽风燃烧器装置(7)，所述水煤浆枪包括由下向上间隔设置于装置燃烧器(3)上的水煤浆大浆枪(5)和设置于上下相邻的两个水煤浆大浆枪(5)之间的水煤浆小浆枪(6)，所述水煤浆大浆枪(5)和水煤浆小浆枪(6)均设置于一次风进风装置(1)的进风口处。

2.如权利要求1所述的一种水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置，其特征在于：所述装置燃烧器(3)最上方的水煤浆大浆枪(5)与分离燃尽风燃烧器装置(7)之间沿装置燃烧器(3)的纵向方向间隔设有两组二次风进风装置(2)；所述装置燃烧器(3)的顶部沿装置燃烧器(3)的纵向方向间隔设有两组分离燃尽风燃烧器装置(7)。

3.如权利要求1所述的一种水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置，其特征在于：所述点火进风装置(4)包括设置于炉膛(12)四个转角处的点火方管接头(4.3)和设置于炉膛(12)两侧、分别与两个点火方管接头(4.3)连接供风的热风箱(8)，四个点火方管接头(4.3)的轴线位于同一平面内；所述点火装置(4.1)和油枪(4.2)设置于点火方管接头(4.3)的风道内，所述点火装置(4.1)的点火端位于点火方管接头(4.3)的出风口处。

4.如权利要求1所述的一种水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置，其特征在于：所述一次风进风装置(1)包括设置于炉膛(12)四个转角处的一次风方管接头(1.1)和设置于炉膛(12)的两侧、分别与两个一次风方管接头(1.1)连接供风的热风箱(8)，四个一次风方管接头(1.1)的轴线位于同一平面内；所述水煤浆大浆枪(5)和水煤浆小浆枪(6)均设置于一次风方管接头(1.1)的风道内，所述水煤浆大浆枪(5)的出浆口和水煤浆小浆枪(6)的出浆口均设置于一次风方管接头(1.1)的出风口处。

5.如权利要求4所述的一种水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置，其特征在于：所述一次风方管接头(1.1)的出风口处设有一个向一次风方管接头(1.1)的出风口扩散的扩锥(9)。

6.如权利要求1或2所述的一种水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置，其特征在于：所述二次风进风装置(2)包括设置于炉膛(12)四个转角处的二次风方管接头(2.1)和设置于炉膛(12)的两侧、分别与两个二次风方管接头(2.1)连接供风的热风箱(8)；四个二次风方管接头(2.1)的轴线位于同一平面内。

7.如权利要求6所述的一种水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置，其特征在于：所述二次风方管接头(2.1)的出风口处设有两块平行、朝向二次风方管接头(2.1)的出风口一侧偏斜的出风叶片(10)。

8.如权利要求1或2所述的一种水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置，其特征在于：所述分离燃尽风燃烧器装置(7)包括设置于炉膛(12)的四个转角处的分离燃尽风燃烧器(7.1)和设置于炉膛(12)的两侧、分别与两个分离燃尽风燃烧器(7.1)连接供风的热风箱(8)；四个分离燃尽风燃烧器(7.1)的轴线位于同一平面内。

9.如权利要求8所述的一种水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置，其特征在于：所述分离燃尽风燃烧器(7.1)的喷口为上下摆动的喷口(11)；所述喷口(11)的左右两侧通过第一销轴(13)和第二销轴(14)铰接在分离燃尽风燃烧器(7.1)的壳体上，所述喷口(11)铰接连接有摆动装置。

10.如权利要求9所述的一种水煤浆锅炉直流低氮燃烧装置，其特征在于：所述摆动装置包括前部设置于分离燃尽风燃烧器(7.1)内、后部穿过分离燃尽风燃烧器(7.1)的侧部壳体并固定于分离燃尽风燃烧器(7.1)的壳体侧部、与分离燃尽风燃烧器(7.1)的壳体轴线垂直的手柄套筒(15)，所述手柄套筒(15)穿过分离燃尽风燃烧器(7.1)的壳体固定有带孔面板(16)，所述手柄套筒(15)内设有手柄轴(17)；所述手柄轴(17)的一端穿过带孔面板(16)固定连接有前后摆动的摆动手柄(18)，所述摆动手柄(18)与带孔面板(16)的定位孔之间通过定位销定位；所述手柄轴(17)的另一端通过第一支架(19)固定有连杆(20)，所述喷口(11)的后端固定有摆动轴(21)，所述连杆(20)的端部通过第二支架(22)与摆动轴(21)的两端固定连接。