CN107869728A - 一种具有炉排宽度方向分区配风的低NOx高效链条炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有炉排宽度方向分区配风的低NOx高效链条炉,在现有炉排下部两侧进风的基础上,借助分区隔板将一次风室沿炉排宽度方向分隔成炉排左部风室、炉排中部风室和炉排右部风室共三个横向小风室,在各横向小风室入口均设有可调风门、内部均设有均流板,从而构建沿炉排宽度方向的分区配风条件。实现在现有技术基础上强化煤层中部送风并适当减少两侧送风,使一次风沿炉排宽度方向上分配相对均匀,营造煤层各区域风压、风量、气流穿透能力和风/煤扩散燃烧条件一致,煤层上部过剩逸风少而均匀,从而避免低氧燃烧控制NOx排放时炉排中部堆煤而引发的燃尽差问题,构建了炉排区高效低氧燃烧条件,达到较好燃尽、低排烟损失和低NOx生成效果。

Description

一种具有炉排宽度方向分区配风的低NOx高效链条炉
技术领域
本发明涉及一种链条炉,具体涉及一种具有炉排宽度方向分区配风的低NOx高效链条炉,属于链条炉燃烧技术领域。
背景技术
我国燃煤工业锅炉约60万台,其中链条炉约占60%。链条炉采用炉排层燃方式,为适应煤层随炉排行进依次经历的预热干燥、挥发分析出和燃烧、焦炭燃烧和燃尽等几个阶段,兼顾控制NOx生成,链条炉在炉排行进方向将炉排下部的大风室分隔成若干个小的一次风室,以便随燃烧进程的需要组织分段燃烧。然而,在实际运行中,为保证一次风对炉排上的煤层具有较强穿透性、强化煤层着火和较早燃尽,司炉工往往是将风机置于较大开度且在炉排燃烧前期(挥发分析出和燃烧区)和中期(主燃区)将其风室的风门全开(或开度很大)以送入强风。如此一来,锅炉燃尽虽得以保证,但引发了两个问题:1)链条炉因炉温较低,炉内生成的NOx基本上是燃料型NOx(其生成量严重依赖燃烧区域的过量空气系数),燃烧前中期送入大量强风,其结果是煤中的燃料氮在富氧气氛下析出并氧化成NOx,导致多数链条炉NOx排放达到约300mg/m3的水平;2)大量强风以强刚性、高速度穿透炉排上的着火煤层,虽保证了煤颗粒扩散燃烧所需的空气,但大量穿煤层而过的空气成为过剩空气并最终从炉膛出口排出,使排烟含氧量高达10~15%,炉膛出口过剩空气系数1.9~3.5(明显高于设计值1.3~1.4),致使锅炉排烟损失偏高,锅炉效率低下。
根据最新的《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271–2014),重点地区的链条炉NOx排放限值为200mg/m3。在链条炉现有约300mg/m3这一略显偏高的NOx排放浓度下,为满足排放要求的同时减少排烟损失,业主倾向于通过减少锅炉送风来组织低氧燃烧,通过降低炉排下部的氧浓度来抑制燃料型NOx生成。实际应用结果表明,这一低氧燃烧措施在NOx减排上效果显著,但却带来了“沿炉宽方向在炉排中部区域堆煤、火床末端仍明显带火”的问题,其结果是炉渣含碳量高达20%以上(常规高氧运行下燃尽效果好、炉渣含碳量约8%),燃尽损失明显偏高。究其原因在于:持续运转的链条炉排较宽,采用的是炉排下部两侧送风方式(即在炉排左右侧送风,炉排在其行进方向分前后侧、在炉宽方向分左右侧),即来自送风机的一次风分成两路分别到达炉排左右侧的大风室处,再经由各一次风室入口处风门进入各自风室,尔后沿炉排宽度方向由两侧向中部边流动边透过炉排进入煤层,一次风在为煤层提供助燃空气的同时受炽热煤层的烘烤加热而膨胀(即刚性变弱),在这一送风方式下,煤层两侧区域风压高、送风足、一次风穿透能力强,烧完后的渣层薄且不带火,而中部区域因风压逐渐减弱且一次风受高温煤层加热而膨胀衰减,致使煤层中部供风不足且一次风穿透能力弱,无法有效燃尽而引起堆煤现象,而彼时炉膛出口排烟含氧量仍然不低于8%(即过量空气系数>1.6),表明氧量仍然有足够的过剩裕度。
基于以上分析,应开发行之有效的链条炉排配风技术,对风室内的一次风沿炉排宽度方向进行合理分配,按实际燃烧所需,强化煤层中部送风的同时适当减少煤层两侧送风,以期避免链条炉组织低氧燃烧控制NOx排放时引发的炉排中部堆煤、燃尽差的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术提及的链条炉低氧燃烧控制NOx排放和降低排烟损失时引发的炉排中部堆煤、燃尽差的问题,进而提供了一种具有炉排宽度方向分区配风的低NOx高效链条炉。
本发明解决上述技术问题的技术方案是:一种具有炉排宽度方向分区配风的低NOx高效链条炉,所述链条炉由炉膛、给煤机、炉排、落灰斗和渣斗组成;所述炉膛由炉墙、炉拱、折焰角和炉膛出口组成;所述炉排包裹的空间区域布置有呈“一”字排开的多个一次风室,所述多个一次风室的出口与所述炉排相通,所述多个一次风室由所述炉排两侧进风且在入口设有风门,用以供给所述炉排上煤层燃烧所需的一次风;所述炉拱上设置有沿炉宽方向呈“一”字排开的多个二次风喷口,用以供给所述炉排上部细微煤颗粒悬浮燃烧所需的二次风;所述链条炉还沿所述炉排宽度方向在所述一次风室内设置了分区隔板,将所述一次风室分隔成炉排左侧风室、炉排中部风室和炉排右侧风室共三个横向小风室;在所述横向小风室内均设有均流板,所述均流板设有多个密集布置的均流孔;在所述横向小风室入口均设有采用拉杠调节的风门;通过所述炉排左侧风室、炉排中部风室和炉排右侧风室之间风门开度的合理组合,构建沿炉排宽度方向分区配风条件,使一次风沿炉排宽度方向合理分配,按实际燃烧所需,强化煤层中部送风的同时适当减少煤层两侧送风,从而避免低氧燃烧控制NOx排放时炉排中部堆煤而引发的燃尽差问题。
现有技术存在的缺陷及本发明较现有技术所具有的有益效果如下:
a.现有技术的一次风室7沿炉排3的宽度方向未进行分区(图3),燃烧所需的大部分空气经由炉排3左右侧的风门9进入一次风室7,一次风7a于是沿炉排3宽度方向由两侧向中部边流动边透过炉排3进入煤层6,一次风7a在为煤层6提供助燃空气的同时受炽热煤层的烘烤加热而膨胀(即刚性变弱)。在这一送风方式和燃烧组织形式下,一次风室7内的一次风7a沿炉排3宽度方向呈“两侧多、中间少”的分布形态;其结果是,煤层6的两侧区域送风足、风压高、气流穿透能力强,一次风7a与煤粒的扩散燃烧效果好,随燃烧进行该区域煤层变薄并最终趋于烧尽,与此同时,不断减薄的煤层和高的一次风压致使该区域逸出的过剩一次风7b较多;相反,煤层6中部区域风压相对较低、供风少,当采用关小一次风以组织低氧燃烧抑制NOx生成时,一次风7a的整体减少最终致使煤层6的中部区域供风不足且一次风7a的穿透能力弱,一次风7a与煤粒的扩散燃烧效果差,无法有效燃尽而引起堆煤现象,致使在燃尽阶段整个煤层沿炉排3宽度方向呈“中间厚、两侧薄”的形态,较厚的煤层和弱的供风条件致使该处逸出的过剩一次风7b很少。而彼时两侧较多逸出的过剩一次风7b仍使炉膛出口排烟含氧量不低于8%(即过量空气系数>1.6),表明在中间堆煤引起燃尽差的情况下炉膛出口氧量仍然有足够过剩裕度。
b.本发明中具有炉排宽度方向分区配风的低NOx高效链条炉(图1和图2)其独特之处在于,沿炉排3宽度方向在一次风室7内设置了分区隔板10,将一次风室7分隔成炉排左侧风室7'、炉排中部风室7"和炉排右侧风室7"'共三个横向小风室;在所述三个横向小风室内部均设有均流板11,均流板11上设有多个密集布置的均流孔12,用于营造所述横向小风室内一次风7a均匀分布条件;在所述横向小风室入口均设有由拉杆13调节开度的风门12,用于控制所述横向小风室的进风量。这一独特结构其目的是,通过炉排左侧风室7'、炉排中部风室7"和炉排右侧风室7"'的风门12的合理开度组合,构建沿炉排3宽度方向的分区配风条件,按实际燃烧所需,在现有技术基础上强化煤层中部送风的同时适当减少两侧送风,使一次风7a沿炉排3宽度方向上相对均匀分配,营造煤层各区域风压、风量、气流穿透能力和风/煤扩散燃烧条件一致,随燃烧进行煤层厚度衰减速率沿炉排宽度上基本一致、煤层上部逸风量少而均匀,达到较好燃尽的同时减少排烟损失。因而,本发明有益于解决现有链条炉低氧燃烧时炉排中部堆煤而引发的燃尽差问题,实现低NOx排放的同时维持较高锅炉效率。
附图说明
图1是本发明的炉膛结构和燃烧系统布置图;
图2是本发明的一次风室与炉排的A向示图以及风室内均流板的B向示图;
图3是现有技术的一次风室与炉排的A向示图。
具体实施方式
实施方式一
结合图1和图2说明本实施方式,本实施方式所述的一种具有炉排宽度方向分区配风的低NOx高效链条炉,所述链条炉由炉膛1、给煤机2、炉排3、落灰斗4和渣斗5组成;所述炉膛1由前炉拱1a、后炉拱1b、前墙1c、后墙1d、折焰角1e和炉膛出口1f组成,在所述前炉拱1a和所述后炉拱1b的上端设有束腰将所述炉膛1分为上、下两部分;由所述给煤机2给出一定厚度的煤层6于所述炉排3上,所述煤层6随所述炉排3行进方向因燃烧进程而厚度渐趋于薄;所述炉排3包裹的空间区域布置有呈“一”字排开的多个一次风室7,所述多个一次风室7的出口与所述炉排3相通,所述多个一次风室7由所述炉排3两侧进风且在入口设有风门9,用以供给所述煤层6燃烧所需的一次风7a;所述前炉拱1a和所述后炉拱1b上分别设有沿炉宽方向呈“一”字排开的多个前拱二次风喷口8a和多个后拱二次风喷口8b,用以供给所述煤层6上部的细微煤颗粒悬浮燃烧所需的二次风8。所述链条炉还沿所述炉排3宽度方向在所述一次风室7内设置了分区隔板10,将所述一次风室7分隔成炉排左侧风室7'、炉排中部风室7"和炉排右侧风室7"'共三个横向小风室;所述三个横向小风室内部均设有均流板11,所述均流板11上设有多个密集布置的均流孔12,用于营造所述横向小风室内一次风7a的均匀分布条件;在所述三个横向小风室入口均设有由拉杆13调节的风门12,用于控制所述三个横向小风室的进风量。其目的是通过所述炉排左侧风室7'、炉排中部风室7"和炉排右侧风室7"'的所述风门12的合理开度组合,构建沿炉排宽度方向的分区配风条件,在现有技术基础上实现强化煤层中部送风的同时适当减少两侧送风,使所述一次风7a沿炉排宽度方向上分配相对均匀,营造煤层各区域风压、风量、气流穿透能力和风/煤扩散燃烧条件一致,随燃烧进行煤层厚度沿炉排宽度上基本保持一致、煤层上部过剩一次风7b少而均匀,达到较好燃尽的同时减少排烟损失。
进一步地,所述炉排中部风室7"宽度约占所述炉排3宽度的40~60%,所述炉排左侧风室7'在风室宽度上与所述炉排右侧风室7"'相同、但显著小于所述炉排中部风室7"。相应地,为保持所述一次风7a沿炉排宽度方向分布相对均匀,所述风门12的开度呈“两侧小、中间大”的特征,即所述炉排左侧风室7'与所述炉排右侧风室7"'在所述风门12的开度上一致、但显著小于所述炉排中部风室7"。
进一步地,所述前炉拱1a和所述后炉拱1b共有四种设置组合供选用,即所述前炉拱1a和所述后炉拱1b同设、所述前炉拱1a和所述后炉拱1b均不设、单设所述前炉拱1a而无所述后炉拱1b以及单设所述后炉拱1b而无所述前炉拱1a;相应地,所述二次风8布局有与所述炉拱设置方案完全相对应的四种方案可供选用。
实施方式二
结合图1说明本实施方式,当炉排宽度方向分区配风的低NOx高效链条炉为抛煤机链条炉时,所述给煤机2采用的是布置在所述前墙1c侧的抛煤机2,煤粒由所述抛煤机2抛向后墙1d侧而形成煤层6;所述炉排3为自所述后墙1d侧向所述前墙1c侧行进的倒转炉排3;所述炉拱组合为只设所述前炉拱1a而无所述后炉拱1b,但所述二次风8的布局方案采用的是“所述前炉拱1a布置多个所述前拱二次风喷口8a、所述后墙1d的下部布置多个所述后拱二次风喷口8b。其他有关炉膛结构组成、风室结构布置及连接关系均与实施方式一相同。
本发明适用于各种中小型工业燃煤链条锅炉。以上所述仅为本发明的较佳实施案例,凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰,皆应属于本发明专利的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种具有炉排宽度方向分区配风的低NOx高效链条炉,所述链条炉由炉膛1、给煤机2、炉排3、落灰斗4和渣斗5组成,所述炉膛1由前炉拱1a、后炉拱1b、前墙1c、后墙1d、折焰角1e和炉膛出口1f组成,由所述给煤机2给出一定厚度的煤层6于所述炉排3上,所述炉排3携带所述煤层6自前墙1c侧向后墙1d侧行进,所述炉排3包裹的空间区域布置有呈“一”字排开的、与所述炉排3相通的多个一次风室7,所述前炉拱1a和所述后炉拱1b上分别设有沿炉宽方向呈“一”字排开的多个前拱二次风喷口8a和多个后拱二次风喷口8b;其特征在于:所述多个一次风室7由所述炉排3两侧进风且在入口设有风门9,用以供给所述煤层6燃烧所需的一次风7a;沿所述炉排3宽度方向在所述一次风室7内设置有分区隔板10,将所述一次风室7分隔成炉排左侧风室7'、炉排中部风室7"和炉排右侧风室7"'共三个横向小风室;所述横向小风室内部均设有均流板11,所述均流板11上设有多个密集布置的均流孔12,用于营造所述横向小风室内一次风7a的均匀分布条件;在所述横向小风室入口均设有由拉杆13调节的风门12,用于控制所述横向小风室的进风量;借助于所述横向小风室入口处所述风门12的合理开度组合,构建沿所述炉排3宽度方向的分区配风条件。
2.如权利要求1所述的一种具有炉排宽度方向分区配风的低NOx高效链条炉,其特征在于:所述炉排中部风室7"宽度约占所述炉排3宽度的40~60%,所述炉排左侧风室7'在风室宽度上与所述炉排右侧风室7"'相同、但显著小于所述炉排中部风室7";相应地,为保持所述一次风7a沿所述炉排3宽度方向分布相对均匀,所述风门12的开度呈“两侧小、中间大”的特征,即所述炉排左侧风室7'与所述炉排右侧风室7"'在所述风门12的开度上一致、但显著小于所述炉排中部风室7"。
3.如权利要求2所述的一种具有炉排宽度方向分区配风的低NOx高效链条炉,其特征在于:所述前炉拱1a和所述后炉拱2a共有四种设置组合供选用,即所述前炉拱1a和所述后炉拱2a同设、所述前炉拱1a和所述后炉拱2a均不设、单设所述前炉拱1a而无所述后炉拱1b以及单设所述后炉拱1b而无所述前炉拱1a;相应地,所述二次风8布局有与所述炉拱设置方案完全相对应的四种方案可供选用。
4.如权利要求1所述的一种具有炉排宽度方向分区配风的低NOx高效链条炉,其特征在于:所述链条炉亦可采用炉排倒转的抛煤机链条炉,此时所述给煤机2采用的是布置在所述前墙1c侧的抛煤机2,煤粒由所述抛煤机2抛向后墙1d侧而形成煤层6;所述炉排3为自所述后墙1d侧向所述前墙1c侧行进的倒转炉排;所述炉拱组合为只设所述前炉拱1a而无所述后炉拱1b,但所述二次风8的布局方案采用的是“所述前炉拱1a布置多个所述前拱二次风喷口8a、所述后墙1d的下部布置多个所述后拱二次风喷口8b。其他有关炉膛结构组成、风室结构布置及连接关系均与权利要求1中所述正转炉排链条炉一一相同。
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