CN107525067A - 一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置 - Google Patents

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Abstract

一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置，它属于工业锅炉煤粉燃烧技术领域，以解决现有的工业煤粉锅炉煤粉燃烧技术结渣严重和NOx排放高的问题，它包括一次风管、内二次风通道、外二次风通道、内二次风旋流器、外二次风旋流器、环形燃尽风通道、环形再循环烟气通道、引风机和再循环烟气管，所述再循环烟气管的出口端与环形再循环烟气通道连接，所述一次风管设置在内二次风通道内，所述内二次风通道设置在外二次风通道内，所述内二次风旋流器设置在内二次风通道内，所述外二次风旋流器设置在外二次风通道内，所述环形燃尽风通道套装在外二次风通道外侧，所述环形再循环烟气通道套装在环形燃尽风通道外侧。本发明适用于工业煤粉锅炉。

Description

一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置
技术领域
本发明属于工业锅炉煤粉燃烧技术领域，具体涉及一种适用于工业锅炉煤粉燃烧防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置，实际运用于工业锅炉时，必须要求锅炉稳定运行。
背景技术
工业锅炉是为人们所熟知的一种热工设备，在现代工业生产和社会生活中具有重要地位。在我国，燃煤工业锅炉是除电站锅炉以外的主要用煤装备，总数接近60万台，年消耗煤炭近7亿吨。然而我国燃煤工业锅炉普遍存在效率低、污染严重等问题，据有关部门统计，我国燃煤工业锅炉年平均运行效率仅为60％-65％，NOx年排放量近200万吨，仅次于燃煤发电锅炉。近几年，随着煤粉燃烧技术的不断成熟，我国燃用煤粉的小型卧式工业煤粉锅炉在工业锅炉领域大力发展，据统计，我国目前所有已经投运的工业煤粉锅炉总容量接近2万蒸吨。
现有锅炉均存在因结渣而影响运行的现象，导致供暖的工业煤粉锅炉无法稳定运行，NOx排放高，受热面腐蚀严重，影响安全生产及居民用热，而采用再循环烟气可有效降低炉内温度，在一定程度上抑制结渣。
目前我国在工业炉上使用烟气再循环技术开发了一些燃烧装置，如发明专利《一种防结渣燃煤工业窑炉》(中国专利号为CN201010212360.X、授权公告日为2010年10月13日、授权公告号为CN101858692A，下称“文件一”)，将第一烟气再循环分管道与相对应的带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器连通并置于绝热炉膛前墙。该发明专利利用再循环烟气降低炉内温度，可一定程度上减缓炉内结渣问题。但是该专利的再循环烟气在管道内和空气混合后喷入炉内，导致炉壁附近的氧量依然较高，无法有效避免炉内的结渣现象。
发明内容
本发明是为解决现有的工业煤粉锅炉煤粉燃烧技术结渣严重和NOx排放高的问题，进而提供一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：
一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置包括一次风管、内二次风通道、外二次风通道、内二次风旋流器、外二次风旋流器、环形燃尽风通道、环形再循环烟气通道、引风机和再循环烟气管，所述引风机一端与锅炉尾部烟气通道连接，另一端与再循环烟气管入口端连接，所述再循环烟气管的出口端与环形再循环烟气通道连接，所述一次风管设置在内二次风通道内，所述内二次风通道设置在外二次风通道内，所述内二次风旋流器设置在内二次风通道内，所述外二次风旋流器设置在外二次风通道内，所述环形燃尽风通道套装在外二次风通道外侧，所述环形再循环烟气通道套装在环形燃尽风通道外侧，所述一次风管、内二次风通道、外二次风通道、环形燃尽风通道和环形再循环烟气通道同轴布置。
进一步地，一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置还包括燃尽风旋流叶片，所述燃尽风旋流叶片设置在环形燃尽风通道内。
进一步地，一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置还包括再循环烟气旋流叶片，所述再循环烟气旋流叶片设置在环形再循环烟气通道内。
进一步地，一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置还包括燃尽风旋流叶片和再循环烟气旋流叶片，所述燃尽风旋流叶片设置在环形燃尽风通道内，所述再循环烟气旋流叶片设置在环形再循环烟气通道内。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
一、本发明能有效避免炉内结渣
“文件一”所述燃烧装置将第一烟气再循环分管道与相对应的带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器连通并置于绝热炉膛前墙，让从第一烟气再循环分管道通过的这部分再循环烟气与燃烧器所需空气一同喷入炉内，其在炉膛前墙近壁区域氧气浓度高的区域易出现结渣现象。对比“文件一”，本发明在燃烧器外二次风通道外侧同轴布置燃尽风通道，在燃尽风通道外侧同轴布置再循环烟气通道，燃尽风层和再循环烟气层将二次风区流出的高温烟气与水冷壁分隔开，燃尽风层可以防止煤粉甩在壁面上，而再循环烟气层可以在壁面形成一个低温、低氧的保护层，将燃尽风层和再循环烟气层的作用结合起来，就可以有效防止水冷壁结渣；同时，燃尽风层和再循环烟气层在水冷壁附近形成强烈的扰动，吹扫炉内积灰，避免了因为受热面积灰过多而引起的结渣；此外，煤粉从一次风管中喷入炉膛，高浓度煤粉主要集中在燃烧器出口的中心区域，而燃烧器出口的周向区域煤粉较少，从而有效减缓了燃烧器出口区域水冷壁的结渣。
二、本发明能有效降低NOx的生成
本发明单独在燃烧器外二次风通道外侧同轴布置燃尽风通道，将燃烧所需的部分空气从燃尽风通道送入，将燃烧器的过剩空气系数控制在0.5-0.6范围内，以在主燃烧区形成强还原性氛围，使煤粉长时间在还原性氛围中燃烧，还原性气氛中大量含氮基团与NOx反应，提高NOx向N2的转化率，从而降低了主燃烧区NOx的生成。同时，还能降低主燃烧区的燃烧温度，抑制热力型NOx的生成，进一步降低NOx排放量。此外，本发明在燃尽风通道外侧布置再循环烟气通道，随着再循环烟气进入炉内运动距离的增加，再循环烟气持续地与燃尽风区高温烟气混合，降低燃烧温度，从而降低热力型NOx的生成。
附图说明
图1是本发明的一种适用于工业煤粉锅炉防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置的结构示意图；
图2是本发明的一种适用于工业煤粉锅炉防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置的喷口示意图；
图3是具体实施方式二中燃烧装置布置在立式锅炉炉顶的的结构示意图；
图4是具体实施方式三中布置在卧式锅炉炉膛前墙的带有燃尽风旋流叶片的煤粉燃烧装置；
图5是具体实施方式三中布置在立式锅炉炉顶的带有燃尽风旋流叶片的煤粉燃烧装置结构示意图；
图6是具体实施方式四中布置在卧式锅炉炉膛前墙的带有再循环烟气旋流叶片的煤粉燃烧装置；
图7是具体实施方式四中布置在立式锅炉炉顶的带有再循环烟气旋流叶片的煤粉燃烧装置结构示意图；
图8是具体实施方式五中布置在卧式锅炉炉膛前墙的带有燃尽风旋流叶片和再循环烟气旋流叶片的煤粉燃烧装置结构示意图；
图9是具体实施方式五中布置在立式锅炉炉顶的带有燃尽风旋流叶片和再循环烟气旋流叶片的煤粉燃烧装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明。
具体实施方式一：参见图1和图2说明，本实施方式的一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置包括一次风管1、内二次风通道2、外二次风通道3、内二次风旋流器2-1、外二次风旋流器3-1、环形燃尽风通道4、环形再循环烟气通道5、引风机6和再循环烟气管7，所述引风机6一端与锅炉尾部烟气通道连接，另一端与再循环烟气管7入口端连接，所述再循环烟气管7的出口端与环形再循环烟气通道5连接，所述一次风管1设置在内二次风通道2内，所述内二次风通道2设置在外二次风通道3内，所述内二次风旋流器2-1设置在内二次风通道2内，所述外二次风旋流器3-1设置在外二次风通道3内，所述一次风管1、内二次风通道2、外二次风通道3、环形燃尽风通道4和环形再循环烟气通道5同轴布置，所述环形燃尽风通道4套装在外二次风通道3外侧，所述环形再循环烟气通道5套装在环形燃尽风通道4外侧。
高浓度煤粉气流从一次风管1喷入炉膛8，在内二次风通道和外二次风通道的旋流内外二次风的作用下稳定贫氧燃烧，燃尽风与二次风区的高温烟气充分混合，促进煤粉的燃尽，从锅炉尾部引入的中低温再循环烟气与燃尽风区的高温烟气充分混合，降低炉膛水冷壁附近高温烟气的温度。本实施方式的燃尽风和再循环烟气均为直流形式。
具体实施方式二：结合图3说明，本实施方式的一次风管1、内二次风通道2和外二次风通道3的喷口布置在煤粉立式锅炉的炉顶。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图4和图5说明，本实施方式的一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置还包括燃尽风旋流叶片4-1，所述燃尽风旋流叶片4-1设置在环形燃尽风通道4内。此结构可以强化燃尽风与主燃区高温烟气的混合，利于高温烟气中未燃尽煤粉颗粒的继续燃尽。本实施方式的燃尽风为旋流形式，再循环烟气为直流形式。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图6和图7说明，本实施方式的一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置还包括再循环烟气旋流叶片5-1，所述再循环烟气旋流叶片5-1设置在环形再循环烟气通道5内。此结构可以强化再循环烟气与主燃区的烟气的混合，合理控制燃尽区后期烟气的温度和氧量，进一步降低NOx的生成。本实施方式的再循环烟气为旋流形式，燃尽风为直流形式。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式五：结合图8和图9说明，本实施方式的一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置还包括燃尽风旋流叶片4-1和再循环烟气旋流叶片5-1，所述燃尽风旋流叶片4-1设置在环形燃尽风通道4内，所述再循环烟气旋流叶片5-1设置在环形再循环烟气通道5内。此种结构中燃尽风和再循环烟气均为旋流形式。既可以强化燃尽风与主燃区高温烟气的混合，利于高温烟气中未燃尽煤粉颗粒的继续燃尽，又可以强化再循环烟气与主燃区的烟气的混合，合理控制燃尽区后期烟气的温度和氧量，进一步降低NOx的生成。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。

Claims (5)

1.一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置，其特征在于：它包括一次风管(1)、内二次风通道(2)、外二次风通道(3)、内二次风旋流器(2-1)、外二次风旋流器(3-1)、环形燃尽风通道(4)、环形再循环烟气通道(5)、引风机(6)和再循环烟气管(7)，所述引风机(6)一端与锅炉尾部烟气通道连接，另一端与再循环烟气管(7)入口端连接，所述再循环烟气管(7)的出口端与环形再循环烟气通道(5)连接，所述一次风管(1)设置在内二次风通道(2)内，所述内二次风通道(2)设置在外二次风通道(3)内，所述内二次风旋流器(2-1)设置在内二次风通道(2)内，所述外二次风旋流器(3-1)设置在外二次风通道(3)内，所述环形燃尽风通道(4)套装在外二次风通道(3)外侧，所述环形再循环烟气通道(5)套装在环形燃尽风通道(4)外侧，所述一次风管(1)、内二次风通道(2)、外二次风通道(3)、环形燃尽风通道(4)和环形再循环烟气通道(5)同轴布置。
2.根据权利要求1所述一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置，其特征在于：一次风管(1)、内二次风通道(2)和外二次风通道(3)的喷口布置在煤粉立式锅炉的炉顶。
3.根据权利要求1或2所述一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置，其特征在于：所述一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置还包括燃尽风旋流叶片(4-1)，所述燃尽风旋流叶片(4-1)设置在环形燃尽风通道(4)内。
4.根据权利要求1或2所述一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置，其特征在于：所述一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置还包括再循环烟气旋流叶片(5-1)，所述再循环烟气旋流叶片(5-1)设置在环形再循环烟气通道(5)内。
5.根据权利要求1或2所述一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置，其特征在于：所述一种防止水冷壁结渣的中心给粉旋流煤粉燃烧装置还包括燃尽风旋流叶片(4-1)和再循环烟气旋流叶片(5-1)，所述燃尽风旋流叶片(4-1)设置在环形燃尽风通道(4)内，所述再循环烟气旋流叶片(5-1)设置在环形再循环烟气通道(5)内。
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