CN107559822B - 中心给粉旋流煤粉燃器和燃尽风布置结构 - Google Patents

Abstract

中心给粉旋流煤粉燃器和燃尽风布置结构，它涉及一种煤粉燃器和燃尽风布置结构。本发明解决了现有的工业煤粉锅炉NOx的排放量高、煤种适应性差以及变负荷适应能力差的问题。所述一次风管、内二次风通道和外二次风通道同轴布置，所述内二次风通道内设置有内二次风旋流器，所述外二次风通道内设置有外二次风旋流器；所述一级燃尽风喷管组由多根直径相等的射流细管组成，各射流细管沿圆周方向均布设置在中心给粉旋流燃烧器外侧，所述二级燃尽风喷口水平布置于炉膛上部侧壁上，一级燃尽风喷管组的射流细管进风口处设置有一级燃尽风调节风门，所述二级燃尽风喷口进风口处设置有二级燃尽风调节风门。本发明用于工业煤粉锅炉上。

Description

中心给粉旋流煤粉燃器和燃尽风布置结构

技术领域

本发明涉及一种用于工业煤粉锅炉的中心给粉旋流煤粉燃器和燃尽风布置结构，属于工业锅炉煤粉燃烧技术领域。

背景技术

在我国，燃煤工业锅炉的数量约占工业锅炉的85％左右，年耗煤量约6.4亿吨，由于缺乏较好的可实施方案和设备，燃煤工业锅炉一直存在效率低、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锅炉在工业锅炉领域迅速发展，开发出了各种煤粉燃烧技术，例如：用于工业煤粉锅炉上的设置有燃尽风的煤粉燃烧装置，专利号为201420473036.7、申请公布日为2014年12月31日、申请公布号为CN204063029U的实用新型专利公开了《一种中小型工业炉用低氮煤粉燃烧装置》，该煤粉燃烧装置仅在煤粉喷嘴上方设有单个燃尽风喷嘴。

但是由于中小型煤粉工业锅炉其燃烧空间较小、水冷度高，所以其存在着稳燃能力差、燃尽差等问题，所以其只适合燃用高挥发分煤；在污染物排放方面，即使各类煤粉燃烧技术不断成熟，但是依然摆脱不了NOx排放浓度高的问题。为了适应我国日渐严苛的环保标准和丰富多变的煤种资源，开发出高效、低氮、煤种适应性广和适应变负荷能力强的煤粉燃烧技术对促进工业煤粉锅炉的发展起着至关重要的作用。

发明内容

本发明为解决现有的工业煤粉锅炉NOx的排放量高、煤种适应性差以及变负荷适应能力差的问题，进而提供一种中心给粉旋流煤粉燃器和燃尽风布置结构。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的中心给粉旋流煤粉燃器和燃尽风布置结构包括中心给粉旋流燃烧器、一级燃尽风喷管组4、多个二级燃尽风喷口5、一级燃尽风调节风门4-1和二级燃尽风调节风门5-1；所述中心给粉旋流燃烧器包括一次风管1、内二次风通道2、内二次风旋流器2-1、外二次风通道3、外二次风旋流器3-1；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，所述一次风管1、内二次风通道2和外二次风通道3同轴布置，所述内二次风通道2内设置有内二次风旋流器2-1，所述外二次风通道 3内设置有外二次风旋流器3-1；所述一级燃尽风喷管组4由多根直径相等的射流细管组成，各射流细管沿圆周方向均布设置在中心给粉旋流燃烧器外侧，多个二级燃尽风喷口5 沿水平方向均布布置于炉膛6上部侧壁上，一级燃尽风喷管组4的射流细管进风口处设置有一级燃尽风调节风门4-1，所述二级燃尽风喷口5进风口处设置有二级燃尽风调节风门 5-1。

进一步地，所述一级燃尽风喷管组4的射流细管的轴线与所述中心给粉旋流燃烧器轴线的径向距离范围为300-1500mm。

进一步地，所述二级燃尽风喷口5的轴线与所述一级燃尽风喷管组4的轴线的径向距离范围为1000-5000mm。

进一步地，所述煤粉燃器和燃尽风布置结构还包括多个一级燃尽风旋流器4-2，一级燃尽风喷管组4的每个射流细管内均设置有一级燃尽风旋流器4-2。

进一步地，所述二级燃尽风喷口5为旋流二级燃尽风。

进一步地，一级燃尽风喷管组4的各射流细管轴线与所述中心给粉旋流燃烧器各级风通道轴线平行设置。

进一步地，一级燃尽风喷管组4的各射流细管轴线与所述中心给粉旋流燃烧器各级风通道轴线之间的夹角范围为0～45度。

本发明的有益效果是：

1、本发明有利于更大幅度的降低NOx生成量

现有的煤粉燃烧装置仅在燃烧器上方单点喷入燃尽风，燃尽风与烟气混合不均匀，导致飞灰可燃物含量大幅度增加。为了保证锅炉的经济性，燃尽风率较低，无法有效的抑制 NOx的生成。本发明在旋流燃烧器外侧环形均匀布置多根射流细管作为第一级燃尽风喷管，多股射流第一级燃尽风增大了与烟气的接触面积，与有利于第一级燃尽风与炉内烟气的充分混合，在煤粉及时燃烧的同时抑制了燃料型NOx的生成；此外，本发明在炉膛上部水平布置第二级燃尽风，第一级燃尽风和第二级燃尽风配比占总风量的35％～55％，而从燃烧器喷口送入的助燃空气比例仅占45％～65％，煤粉燃烧所需的空气被深度分级，大幅度强化主燃区的还原性，燃料长时间处于还原性气氛中燃烧，从而有效的控制NOx的生成；同时，本发明的第一级燃尽风喷管在径向上与旋流煤粉燃烧器存在一定距离，第二级燃尽风喷口在高度方向与第一级燃尽风喷管存在一定距离，使煤粉燃烧的空气被逐级混入；在整个燃烧过程中，燃烧器加上第一级燃尽风的过量空气系数和小于0.9，从而使高温烟气一直处于还原性氛围，进一步减少NOx的生成；

2、本发明扩展了煤种适应性

本发明在一级燃尽风喷管进风口处布置一级燃尽风调节风门，在二级燃尽风喷口进风口处布置二级燃尽风调节风门，用于调节一、二级燃尽风配比；当燃用贫煤等低挥发份煤种时，可调小第二级燃尽风风量，合理增加第一级燃尽风量，使第一级燃尽风为析出的挥发份提供充足的氧量，保证燃烧，进而为剩余固定碳的燃烧提供充足的热源和氧量。当燃用烟煤等高挥发份煤种时，可减小甚至关掉第一级燃尽风，增加第二级燃尽风，从而减少与高温烟气混合的第一级燃尽风量或者推迟第二级燃尽风与高温烟气的混合时间，使整个燃烧过程长时间处于还原性氛围中，既保证了高效燃烧，又有利于降低NOx的生成。

3、本发明适应变负荷能力强

本发明在一级燃尽风喷管进风口处布置一级燃尽风调节风门，在二级燃尽风喷口进风口处布置二级燃尽风调节风门，用于调节一、二级燃尽风配比。当锅炉高负荷运行时，可以减少或关掉第一级燃尽风，增加第二级燃尽风，推迟了高温烟气与燃尽风的混合，使整个燃烧过程长时间处于还原性氛围，减少NOx的生成；同时因第二级燃尽风配比增大，其出口速度将增大，从而第二级燃尽风的穿透性增强，有利于其与高温烟气和未燃尽颗粒的湍流混合，从而保证燃尽率。当锅炉低负荷运行时，可以增加第一级燃尽风，减少第二级燃尽风，使第一级燃尽风及时为未燃尽煤粉颗粒提供充足的氧量，保证燃烧，进而为剩余固定碳的燃烧提供充足的热源和氧量，从而实现稳定燃烧。

附图说明

图1是本发明的中心给粉旋流煤粉燃器和燃尽风布置结构的主视图(炉膛卧式布置)；

图2是本发明的中心给粉旋流煤粉燃器和燃尽风布置结构的主视图(炉膛立式布置)；

图3是本发明具体实施方式四中布置有一级燃尽风旋流器4-2的主视图；

图4是图3的左视图(一级燃尽风喷管组4的各射流细管轴线与所述中心给粉旋流燃烧器各级风通道轴线平行设置)；

图5是图3的左视图(一级燃尽风喷管组4的各射流细管轴线依次倾斜设置)；

图6是图3的左视图(二级燃尽风喷口5为旋流二级燃尽风)。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1～6所示，本实施方式的中心给粉旋流煤粉燃器和燃尽风布置结构包括中心给粉旋流燃烧器、一级燃尽风喷管组4、多个二级燃尽风喷口5、一级燃尽风调节风门4-1和二级燃尽风调节风门5-1；所述中心给粉旋流燃烧器包括一次风管1、内二次风通道2、内二次风旋流器2-1、外二次风通道3、外二次风旋流器3-1；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，所述一次风管1、内二次风通道2和外二次风通道3同轴布置，所述内二次风通道2内设置有内二次风旋流器2-1，所述外二次风通道3内设置有外二次风旋流器3-1；所述一级燃尽风喷管组4由多根直径相等的射流细管组成，各射流细管沿圆周方向均布设置在中心给粉旋流燃烧器外侧，多个二级燃尽风喷口5沿水平方向均布布置于炉膛6上部侧壁上，一级燃尽风喷管组 4的射流细管进风口处设置有一级燃尽风调节风门4-1，所述二级燃尽风喷口 5进风口处设置有二级燃尽风调节风门5-1。

高浓度煤粉气流从一次风管喷入炉膛，在旋流内外二次风的作用下稳定燃烧，一级燃尽风射流与二次风区的高温烟气充分混合，促进燃尽，剩余燃烧所需空气通过二级燃尽风喷口5给入，实现深度空气分级燃烧。

具体实施方式二：如图1～3所示，本实施方式所述一级燃尽风喷管组4的射流细管的轴线到所述中心给粉旋流燃烧器轴线的径向距离范围为300-1500mm。如此设计，使煤粉燃烧的空气被逐级混入，强化空气分级燃烧。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：如图1～3所示，本实施方式所述二级燃尽风喷口5的轴线到所述一级燃尽风喷管组4轴线的径向距离范围为1000-5000mm。如此设计，使煤粉燃烧的空气被逐级混入，在提高煤种适应性前提下，强化空气分级燃烧。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：如图3所示，本实施方式所述煤粉燃器和燃尽风布置结构还包括多个一级燃尽风旋流器4-2，一级燃尽风喷管组4的每个射流细管内均设置有一级燃尽风旋流器4-2。如此设计，可以调节一级燃尽风喷管组4的每个射流细管内的旋流强度。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：如图6所示，本实施方式所述二级燃尽风喷口5为旋流二级燃尽风。如此设计，可以促进第二级燃尽风与炉膛高温烟气的充分混合，从而促进高温烟气中未燃尽煤粉颗粒的燃尽。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或四相同。

具体实施方式六：如图4所示，本实施方式一级燃尽风喷管组4的各射流细管轴线与所述中心给粉旋流燃烧器各级风通道轴线平行设置。可以同时满足高效燃烧、防止水冷壁结渣和高温腐蚀。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：如图5所示，本实施方式一级燃尽风喷管组4的各射流细管轴线与所述中心给粉旋流燃烧器各级风通道轴线之间的夹角范围为0～45度。如此设置，通过角度的变化，可以更好的同时满足高效燃烧、防止水冷壁结渣和高温腐蚀。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。

Claims (4)

1.一种中心给粉旋流煤粉燃器和燃尽风布置结构，所述煤粉燃器和燃尽风布置结构包括中心给粉旋流燃烧器、一级燃尽风喷管组(4)、多个二级燃尽风喷口(5)、一级燃尽风调节风门(4-1)和二级燃尽风调节风门(5-1)；所述中心给粉旋流燃烧器包括一次风管(1)、内二次风通道(2)、内二次风旋流器(2-1)、外二次风通道(3)、外二次风旋流器(3-1)；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，所述一次风管(1)、内二次风通道(2)和外二次风通道(3)同轴布置，所述内二次风通道(2)内设置有内二次风旋流器(2-1)，所述外二次风通道(3)内设置有外二次风旋流器(3-1)；其特征在于：所述一级燃尽风喷管组(4)由多根直径相等的射流细管组成，各射流细管沿圆周方向均布设置在中心给粉旋流燃烧器外侧，多个二级燃尽风喷口(5)沿水平方向均布布置于卧式炉膛(6)上部侧壁上，一级燃尽风喷管组(4)的射流细管进风口处设置有一级燃尽风调节风门(4-1)，所述二级燃尽风喷口(5)进风口处设置有二级燃尽风调节风门(5-1)，一级燃尽风喷管组(4)的各射流细管轴线与所述中心给粉旋流燃烧器各级风通道轴线之间的沿切向夹角范围为0～45度，所述煤粉燃器和燃尽风布置结构还包括多个一级燃尽风旋流器(4-2)，一级燃尽风喷管组(4)的每个射流细管内均设置有一级燃尽风旋流器(4-2)。

2.根据权利要求1所述的一种中心给粉旋流煤粉燃器和燃尽风布置结构，其特征在于：所述一级燃尽风喷管组(4)的射流细管的轴线到所述中心给粉旋流燃烧器轴线的径向距离范围为300-1500mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种中心给粉旋流煤粉燃器和燃尽风布置结构，其特征在于：所述二级燃尽风喷口(5)的轴线到所述一级燃尽风喷管组(4)轴线的径向距离范围为1000-5000mm。

4.根据权利要求1所述的一种中心给粉旋流煤粉燃器和燃尽风布置结构，其特征在于所述二级燃尽风喷口(5)为旋流二级燃尽风。

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