CN108758613A - 一种四拱w火焰双级浓淡燃烧装置 - Google Patents
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- F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
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Abstract
本发明涉及W火焰分级燃烧技术领域，具体是一种四拱W火焰双级浓淡燃烧装置，所述装置的炉膛包括上炉体、下炉体及冷灰斗，其中所述下炉体由前上炉拱、后上炉拱、前下炉拱、后下炉拱、前墙及后墙包围拢形成。本发明的有益效果是，着火稳定，双级燃烧器射流两侧空间变大，补气条件好，有利于高温烟气回流，燃烧稳定，热负荷分配均匀，二次风、浓煤粉、淡煤粉进炉膛后分层引射、分级燃烧，形成炉膛内的局部分阶段的浓缩小区，实现了煤粉气流按“淡‑浓‑浓淡混合”的双级燃烧器分层布置方式，进一步强化了单层燃烧器的方式，将高效低NOx双级燃烧器及空气分级燃烧技术相结合，提高燃料再燃效率和降低NOx的排放。
Description
技术领域
本发明涉及W火焰分级燃烧技术领域，具体是一种四拱W火焰双级浓淡燃烧装置。
背景技术
W火焰锅炉在燃用无烟煤和劣质贫煤等低挥发分煤种时有明显优势，且不受锅炉容量大型化的制约，能极大的节省能源，因而得到了广泛应用。但W火焰锅炉在燃烧过程中普遍存在煤粉燃尽差、在低负荷下很容易熄火，燃烧稳定性差、NOx排放高等问题。
申请号为“201010149634.5”、授权公告号为“CN 101832549 B”、名称为“多次引射分级燃烧的方法”的中国发明专利公开了一种降低NOx排放的方法，在前拱上由炉膛中心至前墙水冷壁之间依次布置有一次风喷口(浓煤粉气流)、内二次风喷口、乏气(淡煤粉气流)喷口和外二次风喷口。由于内外二次风气流及拱下二次风的逐级引射作用引射至冷灰斗中部，保证了煤粉颗粒在炉内有足够的停留时间的同时，实现了多次引射分级燃烧。
申请号为“201410076784.6”、申请公布号为“CN 103776024 A”的中国发明专利公开了了W火焰锅炉的一种燃烧器布置方式，淡煤粉气流靠近浓煤粉气流，避免二次风过早与浓煤粉气流混合，形成低氧的还原氛围。
申请号为“201621049260.9”、授权公告号为“CN 206112906 U”、名称为“一种新型的浓淡W火焰燃烧装置”的中国实用新型专利公开了一种浓淡W火焰燃烧装置，包括下炉体、上炉体、前炉拱、冷灰斗、后炉拱以及与下炉体相连通的多个浓煤粉喷口、淡煤粉喷口、二次风喷口、燃尽风口和两个贴壁风喷口；所述下炉体、上炉体、前炉拱和后炉拱构成了W火焰燃烧装置的炉膛，在前炉拱和后炉拱上的浓煤粉喷口和淡煤粉喷口分上下两层交错布置，其中靠近炉膛中心的浓煤粉喷口和淡煤粉喷口呈一字形与二次风喷口间隔布置；所述下炉体的前墙水冷壁和后墙水冷壁上分别开设有多个三次风喷口，所述多个浓煤粉喷口、淡煤粉喷口、二次风喷口、三次风喷口和两个贴壁风喷口分别相对于炉膛中心线对称安装。
上述现有技术虽然从一定程度上抑制NOx的生成，但降低程度还不是特别明显，因此为了得出较好的低NOx燃烧装置，仍需进一步改进优化锅炉结构。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低NOx的燃烧装置。
为了达到上述目的，本发明提供了一种四拱W火焰双级浓淡燃烧装置，所述装置的炉膛包括上炉体、下炉体及冷灰斗，其中所述下炉体由前上炉拱、后上炉拱、前下炉拱、后下炉拱、前墙及后墙包围拢形成；
所述上炉体和下炉体交界处的炉拱上水平形成一圈上喉连接线，所述前上炉拱、后上炉拱和前下炉拱、后下炉拱交界处的炉拱上形成一圈下喉连接线；
在所述前上炉拱及后上炉拱上设有若干个第一风口组，每个第一风口组包括由上喉连接线向下喉连接线方向依次布设的矩形燃尽风喷口、一次乏气喷口和一次浓煤粉喷口，在与所述一次浓煤粉喷口同周向的上炉拱上还设有内二次风喷口；
在所述前下炉拱及后下炉拱上设有若干个第二风口组，每个第二风口组包括同周向布设的二次乏气喷口、二次浓煤粉喷口和外二次风喷口，在所述第二风口组下侧的前下炉拱及后下炉拱上共同设有一圈水平位布设的矩形贴壁风喷口；
在所述前墙及后墙上分别设有三次风喷口；
上述每个喷口均与所述下炉体相连通。
优选地，所述的每个第一风口组包括上述的两个矩形燃尽风喷口、两个一次乏气喷口、两个一次浓煤粉喷口及四个内二次风喷口；
其中的两个一次浓煤粉喷口及四个内二次风喷口的排列顺序从左至右依次为一个内二次风喷口、一个一次浓煤粉喷口、两个内二次风喷口、一个一次浓煤粉喷口及一个内二次风喷口；
所述的每个第二风口组包括上述的一个二次乏气喷口、一个二次浓煤粉喷口及四个外二次风喷口，这些喷口的排列顺序从左至右依次为一个外二次风喷口、一个二次乏气喷口、两个外二次风喷口、一个二次浓煤粉喷口及一个外二次风喷口。
优选地，所述的一次乏气喷口、和一次浓煤粉喷口、内二次风喷口、二次乏气喷口、二次浓煤粉喷口及四个外二次风喷口均为狭缝式喷口。
优选地，所述的矩形燃尽风喷口的长宽比为(2.5～3)∶1。
优选地，所述的装置上设有的矩形燃尽风喷口的个数各为24个，燃尽风率为20％。作为本发明进一步的方案，在所述装置的前上炉拱和后上炉拱接近上喉连接线的位置共设置了24个矩形燃尽风喷口，燃尽风率为20％，使每个阶段的氧气很好的与未燃尽的煤粉颗粒反应，降低飞灰含碳量，同时反应后形成还原氛围，减少NOx的进一步生成。
优选地，所述的矩形贴壁风喷口的长宽比为(20～24)∶1，贴壁风占锅炉总二次风的7.9％，风速为8.93m/s。
优选地，所述装置内一次乏气与二次乏气配比为3∶1，一次浓煤粉与二次浓煤粉配比为1.67∶1，内二次风与外二次风配比为5∶2。作为本发明进一步的方案：在前上炉拱和后上炉拱上分布着狭缝式一次乏气喷口、狭缝式一次浓煤粉喷口、狭缝式内二次风喷口以及矩形燃尽风喷口；在前下炉拱和后下炉拱上分布着狭缝式二次乏气喷口、狭缝式二次浓煤粉喷口以及狭缝式外二次风喷口。在上炉拱靠近炉膛中心处的二次乏气喷口、二次浓煤粉喷口与外二次风喷口呈依次间隔交错布置，下炉拱的外二次风间隔夹杂着淡煤粉和浓煤粉引射入炉膛，这样实现了二次风、浓煤粉、淡煤粉进炉膛后分级引射、分级燃烧的目的。
本装置将上炉拱和下炉拱上的二次风与狭缝式浓淡喷口重新组合分配，实现局部性分段燃烧。炉拱分成四个阶梯型拱，两个上炉拱(前上炉拱和后上炉拱)分布着一次乏气喷口，下面交错布置着内二次风和一次浓煤粉喷口；两个下炉拱(前下炉拱和后下炉拱)上相间交错分布着二次乏气喷口、外二次风喷口、二次浓煤粉喷口，实现了煤粉气流按“淡-浓-浓淡混合”的布置方式，形成炉膛内的局部分阶段的浓缩小区，上层淡煤粉先燃烧，中层内二次风夹杂着浓煤粉燃烧，下层的外二次风夹杂着浓淡混合的煤粉继续燃烧，这样中层成了高温然特性的空间组合分布，此区域基本满足燃烧，保证炉膛中心火焰足够高的温度水平。下层的浓淡二次风混合搭配，保证炉膛中部煤粉集中，对着火有利，同时降低此区域的过量空气系数，贫氧燃烧，NOx还原物大量析出，还原已生成的NOx。该装置在上喉口附近设置了燃尽风喷口，起到后期助燃的作用，实现对燃烧区域过量空气系数的多级控制，既能提高燃烧效率，也能降低NOx生成；同时在远离下喉连接线靠近水冷壁的地方布设了贴壁风喷口，在前墙和后墙水冷壁附近补入一股冷风，在燃烧区域上部的水冷壁附近形成富空气区，之后贴壁风随着气流席卷入炉膛的中心部位燃烧，这样的空气动力场组成可以减少灰渣在水冷壁的沉积，对水冷壁面起到保护作用，一定程度上减缓了水冷壁局部超温现象。
本发明的有益效果是，着火稳定，双级燃烧器射流两侧空间变大，补气条件好，有利于高温烟气回流，燃烧稳定，热负荷分配均匀，二次风、浓煤粉、淡煤粉进炉膛后分层引射、分级燃烧，形成炉膛内的局部分阶段的浓缩小区，实现了煤粉气流按“淡-浓-浓淡混合”的双级燃烧器分层布置方式，进一步强化了单层燃烧器的方式，将高效低NOx双级燃烧器及空气分级燃烧技术相结合，提高燃料再燃效率和降低NOx的排放。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中C向的局部示图。
其中：
100-上炉体 200-下炉体 300-冷灰斗
1-前上炉拱 2-后上炉拱 3-前下炉拱
4-后下炉拱 5-前墙 6-后墙
7-上喉连接线 8-下喉连接线口 9-矩形燃尽风喷口
10-一次乏气喷口 11-一次浓煤粉喷口 12-内二次风喷口
13-二次乏气喷口 14-二次浓煤粉喷口 15-外二次风喷口
16-矩形贴壁风喷口 17-三次风喷口
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1：
如图1～图2所示的一种四拱W火焰双级浓淡燃烧装置，其中图1是本发明的截面流场示意图，图中流场分布以炉膛中心线HH’为对称面，图中各股喷入炉内气流的速度方向均采用箭头标出。所述装置的炉膛包括上炉体100、下炉体200及冷灰斗300，其中所述下炉体200由前上炉拱1、后上炉拱2、前下炉拱3、后下炉拱4、前墙5及后墙6包围拢形成；
所述上炉体100和下炉体200交界处的炉拱上水平形成一圈上喉连接线7，所述前上炉拱1、后上炉拱2和前下炉拱3、后下炉拱4交界处的炉拱上形成一圈下喉连接线8；
在所述前上炉拱1及后上炉拱2上设有若干个第一风口组，每个第一风口组包括由上喉连接线7向下喉连接线8方向依次布设的矩形燃尽风喷口9、一次乏气喷口10和一次浓煤粉喷口11，在与所述一次浓煤粉喷口11同周向的上炉拱上还设有内二次风喷口12；
在所述前下炉拱3及后下炉拱4上设有若干个第二风口组，每个第二风口组包括同周向布设的二次乏气喷口13、二次浓煤粉喷口14和外二次风喷口15，在所述第二风口组下侧的前下炉拱3及后下炉拱4上共同设有一圈水平位布设的矩形贴壁风喷口16；
在所述前墙5及后墙6上分别设有三次风喷口17；
上述每个喷口均与所述下炉体2相连通。
所述的一次乏气喷口10、和一次浓煤粉喷口11、内二次风喷口12、二次乏气喷口13、二次浓煤粉喷口14及四个外二次风喷口15均为狭缝式喷口。
实施例2：
一种四拱W火焰双级浓淡燃烧装置，其余同实施例1，如图1～图2所示，所述的每个第一风口组包括上述的两个矩形燃尽风喷口9、两个一次乏气喷口10、两个一次浓煤粉喷口11及四个内二次风喷口12；
其中的两个一次浓煤粉喷口11及四个内二次风喷口12的排列顺序从左至右依次为一个内二次风喷口12、一个一次浓煤粉喷口11、两个内二次风喷口12、一个一次浓煤粉喷口11及一个内二次风喷口12；
所述的每个第二风口组包括上述的一个二次乏气喷口13、一个二次浓煤粉喷口14及四个外二次风喷口15，这些喷口的排列顺序从左至右依次为一个外二次风喷口15、一个二次乏气喷口13、两个外二次风喷口15、一个二次浓煤粉喷口14及一个外二次风喷口15。
实施例3：
一种四拱W火焰双级浓淡燃烧装置，其余同实施例2，如图1～图2所示，所述的矩形燃尽风喷口9的长宽比为(2.5～3)∶1。
所述的装置上设有的矩形燃尽风喷口(9)的个数各为24个，燃尽风率为20％。矩形燃尽风喷口9距离上喉连接线7所在平面的距离为h1(h1＝0.9m)。
所述装置内一次乏气与二次乏气配比为3∶1，一次浓煤粉与二次浓煤粉配比为1.67∶1，内二次风与外二次风配比为5∶2。
结合图1和图2，前下炉拱和后下炉拱分别对称分布着11组二次乏气喷口13、外二次风喷口15和二次浓煤粉喷口14，喷口个数比为1∶2∶1，外二次风喷口15的最高点距离下喉连接线所在平面的距离h2为0.7-1.2m。
相邻两个第二风口组之间的间距K1为1.687m。
内二次风喷口12与外二次风喷口15的长度相同，均为K2(K2＝2.476m)，内二次风喷口12与外二次风喷口15的宽度相同，均为K3(K3＝0.11m)。
一次乏气喷口10与二次乏气喷口13的长度相同，均为M1(M1＝0.918m)，一次乏气喷口10与二次乏气喷口13的宽度相同，均为M2(M2＝0.11m)。
一次浓煤粉喷口11与二次浓煤粉喷口14长度相同，均为N1(N1＝1.305m)，一次浓煤粉喷口11与二次浓煤粉喷口14宽度相同，均为N2(N2＝0.12m)。
结合图2来说明本实施方式，在下炉拱上对称开设两个狭缝式贴壁风口，贴壁风占锅炉总二次风的7.9％，风速8.93m/s，矩形喷口的长宽比为(20～24)∶1，在前墙和后墙水冷壁附近补入一股冷风，可以对水冷壁面起到保护作用，之后贴壁风随着气流席卷入炉膛的中心部位，起到了进一步助燃的作用。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种四拱W火焰双级浓淡燃烧装置，其特征在于，
所述装置的炉膛包括上炉体(100)、下炉体(200)及冷灰斗(300)，其中所述下炉体(200)由前上炉拱(1)、后上炉拱(2)、前下炉拱(3)、后下炉拱(4)、前墙(5)及后墙(6)包围拢形成；
所述上炉体(100)和下炉体(200)交界处的炉拱上水平形成一圈上喉连接线(7)，所述前上炉拱(1)、后上炉拱(2)和前下炉拱(3)、后下炉拱(4)交界处的炉拱上形成一圈下喉连接线(8)；
在所述前上炉拱(1)及后上炉拱(2)上设有若干个第一风口组，每个第一风口组包括由上喉连接线(7)向下喉连接线(8)方向依次布设的矩形燃尽风喷口(9)、一次乏气喷口(10)和一次浓煤粉喷口(11)，在与所述一次浓煤粉喷口(11)同周向的上炉拱上还设有内二次风喷口(12)；
在所述前下炉拱(3)及后下炉拱(4)上设有若干个第二风口组，每个第二风口组包括同周向布设的二次乏气喷口(13)、二次浓煤粉喷口(14)和外二次风喷口(15)，在所述第二风口组下侧的前下炉拱(3)及后下炉拱(4)上共同设有一圈水平位布设的矩形贴壁风喷口(16)；
在所述前墙(5)及后墙(6)上分别设有三次风喷口(17)；
上述每个喷口均与所述下炉体(2)相连通。
2.根据权利要求1所述的四拱W火焰双级浓淡燃烧装置，其特征在于，
所述的每个第一风口组包括上述的两个矩形燃尽风喷口(9)、两个一次乏气喷口(10)、两个一次浓煤粉喷口(11)及四个内二次风喷口(12)；
其中的两个一次浓煤粉喷口(11)及四个内二次风喷口(12)的排列顺序从左至右依次为一个内二次风喷口(12)、一个一次浓煤粉喷口(11)、两个内二次风喷口(12)、一个一次浓煤粉喷口(11)及一个内二次风喷口(12)；
所述的每个第二风口组包括上述的一个二次乏气喷口(13)、一个二次浓煤粉喷口(14)及四个外二次风喷口(15)，这些喷口的排列顺序从左至右依次为一个外二次风喷口(15)、一个二次乏气喷口(13)、两个外二次风喷口(15)、一个二次浓煤粉喷口(14)及一个外二次风喷口(15)。
3.根据权利要求1所述的四拱W火焰双级浓淡燃烧装置，其特征在于，所述的一次乏气喷口(10)、和一次浓煤粉喷口(11)、内二次风喷口(12)、二次乏气喷口(13)、二次浓煤粉喷口(14)及四个外二次风喷口(15)均为狭缝式喷口。
4.根据权利要求1或2所述的四拱W火焰双级浓淡燃烧装置，其特征在于，所述的矩形燃尽风喷口(9)的长宽比为(2.5～3)∶1。
5.根据权利要求1或2所述的四拱W火焰双级浓淡燃烧装置，其特征在于，所述的装置上设有的矩形燃尽风喷口(9)的个数各为24个，燃尽风率为20％。
6.根据权利要求1或2所述的四拱W火焰双级浓淡燃烧装置，其特征在于，所述的矩形贴壁风喷口(16)的长宽比为(20～24)∶1，贴壁风占锅炉总二次风的7.9％，风速为8.93m/s。
7.根据权利要求2所述的四拱W火焰双级浓淡燃烧装置，其特征在于，所述装置内一次乏气与二次乏气配比为3∶1，一次浓煤粉与二次浓煤粉配比为1.67∶1，内二次风与外二次风配比为5∶2。
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