CN111520705A - 布置拱上二次风喷口的乏气后置型w火焰锅炉及配风方法 - Google Patents

Abstract

一种布置拱上二次风喷口的乏气后置型W火焰锅炉及配风方法，属于锅炉技术领域，以解决双旋风筒浓淡煤粉燃烧器W火焰锅炉煤粉气流着火晚，燃尽差以及拱上、拱下二次风量分配不合理，炉内分级燃烧水平低，NOx排放量高的问题。本发明包括炉体、两排双旋风浓淡煤粉燃烧器、拱上二次风喷口；每个双旋风筒燃烧器的两个乏气喷口合为一个布置于相应拱上二次风喷口的近炉膛中心侧，同时本发明还提出了一种采用拱上二次风和后置乏气的W火焰锅炉燃烧调整方法。本发明优化了锅炉的二次风配比，降低锅炉的NOx排放水平。同时，浓淡煤粉气流的合理布置有利于促进煤粉气流着火燃烧并防止锅炉前、后墙结渣。

Description

布置拱上二次风喷口的乏气后置型W火焰锅炉及配风方法

技术领域

本发明涉及一种燃煤电站锅炉，具体涉及一种布置拱上二次风喷口的乏气后置型W火焰锅炉及配风方法，属于锅炉燃烧技术领域。

背景技术

W火焰锅炉是专为燃用低挥发分难燃煤种而设计的一种电站锅炉，它具有炉膛温度高、煤粉气流燃烧行程长等优点，中国自二十世纪九十年代开始从北非和西欧等地区引进W火焰锅炉，由于中国的无烟煤和贫煤资源储量丰富，且相对其它动力用煤价格低廉，因此W火焰锅炉很快便得到广泛应用，成为火力发电的主要炉型之一。目前，中国在建和已建的W火焰锅炉已经超过了130台，总装机容量超过41000MW，占世界总保有量的80％。根据生产厂家的不同，W火焰锅炉主要包括四个流派，分别是美国福斯特惠勒(FW)W火焰锅炉、巴威(B&W)W火焰锅炉、韩国斗巴W火焰锅炉以及斯坦因W火焰锅炉，其中，福斯特惠勒型W火焰锅炉应用最为广泛，约占总市场份额的65％。

如图1和图2所示，与其它流派W火焰锅炉相比，传统FW型W火焰锅炉的下炉膛体积小，上炉膛体积大并且采用独特的双旋风筒浓淡煤粉燃烧器5。每个双旋风筒浓淡煤粉燃烧器5包括两个浓煤粉气流喷口9、两个乏气喷口6以及相应的周界风喷口7，乏气喷口6布置于浓煤粉气流喷口9与上炉膛1侧壁之间。此外，锅炉的下炉膛2的前后墙由上至下布置了多层拱下二次风喷口10。风率约70％的二次风自前炉拱3和后炉拱4的下方供入下炉膛2，拱部二次风率不足30％。煤粉气流喷入下炉膛2后在周界风的引射下进入下炉膛2，随后D、E、F三层拱下二次风逐级供入，引射煤粉气流并补充煤粉燃烧所需要的氧气，未燃尽的煤粉颗粒进入上炉膛继续燃烧，由于浓煤粉气流的阻隔，高温回流区无法直接加热浓煤粉气流，不利于煤粉气流的着火和稳燃。由于锅炉拱部仅布置有浓淡煤粉气流的周界风，二次风率较低，前后墙近壁侧气氛的还原性较强，还原性气氛下煤粉的灰熔点较低，煤粉中的灰分已被加热至熔融态。此外，浓煤粉气流与前后墙之间无其它气流阻隔，熔融态的煤粉颗粒冲刷卫燃带，易引起前墙和后墙结渣。传统FW型W火焰锅炉下炉膛前墙和后墙由上至下依次布置了三层拱下二次风喷口，而在前炉拱和后炉拱处仅布置了浓煤粉气流喷口和乏气喷口。风率约70％的二次风自拱下供入炉膛，拱部二次风率不足30％。大部分二次风在拱下集中供入炉膛，煤粉在富氧环境下燃烧，炉内空气分级水平低，不利于抑制燃料型NOx的生成。

综上所述，FW型W火焰锅炉在运行过程中普遍存在NOx排放量高、煤粉气流着火晚，燃烧不稳定，以及前后墙结渣的问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，而提供一种布置拱上二次风喷口的乏气后置型W火焰锅炉及配风方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

方案一：布置于拱上二次风喷口的乏气后置型W火焰锅炉包括上炉膛、下炉膛、前炉拱、后炉拱、两排双旋风浓淡煤粉燃烧器和两排拱上二次风喷口；

上炉膛和下炉膛通过前炉拱和后炉拱连接，前炉拱和后炉拱上分别设有一排双旋风浓淡煤粉燃烧器和一排拱上二次风喷口，

每排双旋风浓淡煤粉燃烧器中的每个双旋风浓淡煤粉燃烧器包括一个乏气喷口、两个周界风喷口和两个浓煤粉气流喷口；

两排双旋风浓淡煤粉燃烧器上各自的两个周界风喷口分别设置在前炉拱和后炉拱上，每个周界风喷口套设在每个浓煤粉气流喷口的外部，每个乏气喷口设置在每排拱上二次风喷口上的每个拱上二次风喷口内，且每排双旋风浓淡煤粉燃烧器上的每个乏气喷口邻近上炉膛的侧壁设置；

每个浓煤粉气流喷口设置在每个乏气喷口与上炉膛的侧壁之间，且设置在上炉膛同一侧的多个浓煤粉气流喷口和多个拱上二次风喷口交错设置。

进一步地，所述下炉膛的前墙和后墙分别自上至下依次设有三层拱下二次风喷口。

方案二：布置于拱上二次风喷口的乏气后置型W火焰锅炉的配风方法包括以下步骤：

当所述W火焰锅炉满负荷运行时，多个拱上二次风喷口的进风的风率为入炉总风率的20％，风速为20-30m/s；乏气进风的风率占总一次风率的50％，风速为10-20m/s；一次风占入炉总风率的30％。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、如图3和图4所示，本发明浓煤粉气流喷口与上炉膛的侧壁相邻设置，使浓煤粉气流喷口邻近上炉膛的中心，多对浓煤粉气流喷口和多个拱上二次风喷口交错设置，每个浓煤粉气流喷口介于每个乏气喷口与上炉膛的侧壁之间，每个乏气喷口设置在每个拱上二次风喷口内并靠近于邻近上炉膛一侧的拱上二次风喷口的侧壁，乏气和浓煤粉气流均置于向火侧，这使得浓煤粉气流和淡煤粉气流均直面炉膛高温区，煤粉气流能够及时着火，有利于稳燃，浓煤粉气流与淡煤粉气流均着火早，在低氧的还原性气氛中停留时间长有利于降低NOx排放水平。

2、如图3和图4所示，本发明在锅炉拱部前后墙近壁侧布置拱上二次风喷口，约20％的二次风由拱上二次风喷口供入下炉膛，前后墙近壁侧气氛的氧化性大大增强。此外，每个浓煤粉气流喷口介于每个乏气喷口与上炉膛的侧壁之间，淡煤粉气流将浓煤粉气流与前后墙分隔开。前后墙近壁侧的煤粉浓度降低至原浓度的20％左右。在富氧环境下煤粉中灰分的熔点较高，煤粉气流中的灰分不易转变为熔融态。此外，由于拱上二次风的阻隔作用，煤粉中的灰分对卫燃带的冲刷效果减弱，能够有效防止前墙和后墙结渣。

3、如图2所示，本发明在前炉拱和后炉拱上布置有多个拱上二次风喷口，拱上二次风喷口靠近锅炉前墙侧和后墙侧布置。将总风率20％的二次风自拱下移到拱上，拱部总风率增大至入炉总风率的50％，拱部二次风对煤粉气流的引射能力增强。同时，拱下二次风率减小至50％，避免了二次风自拱下集中供入炉膛，下炉膛气氛的氧化性降低，炉内分级燃烧水平加强，拱下煤粉燃烧处于低氧还原性气氛，从而抑制了燃料型NOx的生成。同时，拱下二次风减少，下炉膛过量空气系数降低，煤粉燃烧剧烈程度及燃尽程度降低，释放热量减少，有利于降低热力型NOx的生成量。

附图说明

图1是本发明改进前的示意图，图中箭头表示气流流场分布；

图2是图1的A向视图；

图3是本发明改进后的示意图，图中箭头表示气流流场分布；

图4是图3的B向视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图3和图4来说明本实施方式，本实施方式布置拱上二次风喷口的乏气后置型W火焰锅炉包括上炉膛1、下炉膛2、前炉拱3、后炉拱4、两排双旋风浓淡煤粉燃烧器5和两排拱上二次风喷口8；

上炉膛1和下炉膛2通过前炉拱3和后炉拱4连接，前炉拱3和后炉拱4上分别设有一排双旋风浓淡煤粉燃烧器5和一排拱上二次风喷口8，

每排双旋风浓淡煤粉燃烧器5中的每个双旋风浓淡煤粉燃烧器5包括一个乏气喷口6、两个周界风喷口7和两个浓煤粉气流喷口9；

两排双旋风浓淡煤粉燃烧器5上各自的两个周界风喷口7分别设置在前炉拱3和后炉拱4上，每个周界风喷口7套设在每个浓煤粉气流喷口9的外部，每个乏气喷口6设置在每排拱上二次风喷口8上的每个拱上二次风喷口8内，且每排双旋风浓淡煤粉燃烧器5上的每个乏气喷口6邻近上炉膛1的侧壁设置；

每个浓煤粉气流喷口9设置在每个乏气喷口6与上炉膛1的侧壁之间，且设置在上炉膛1同一侧的多个浓煤粉气流喷口9和多个拱上二次风喷口8交错设置。

具体实施方式二：结合图4来说明本实施方式，本实施方式位于上炉膛1一侧的每个乏气喷口6设置在同一侧每个双旋风浓淡煤粉燃烧器5上两个浓煤粉气流喷口9的中心线的垂线上。

其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图3来说明本实施方式，本实施方式每个拱上二次风喷口8邻近下炉膛2的侧壁设置。

其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图3来说明本实施方式，本实施方式所述下炉膛2的前墙和后墙分别自上至下依次设有三层拱下二次风喷口10。

其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图3来说明本实施方式，本实施方式一种布置于拱上二次风喷口的乏气后置型W火焰锅炉的配风方法包括以下步骤：

当所述W火焰锅炉满负荷运行时，多个拱上二次风喷口8进风的风率为入炉总风率的20％，风速为25m/s；乏气进风的风率占总一次风率的50％，风速为15/s；一次风占入炉总风率的30％。

本实施方式与具体实施方式四结合，将总风率20％的二次风自拱下移到拱上，拱部总风率增大，拱部二次风对煤粉气流的引射能力增强。同时，拱下二次风率减小，避免了二次风自拱下集中供入下炉膛2，下炉膛2气氛的氧化性降低，炉内分级燃烧水平加强，拱下煤粉燃烧处于低氧还原性气氛，从而抑制了燃料型NOx的生成。

具体实施方式六：结合图3来说明本实施方式，本实施方式拱上风率和拱下风率各占入炉总风率的50％。

其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。

实施例：

本发明在某电厂一台由美国福斯特惠勒公司生产的300MW FW W火焰锅炉上应用，锅炉的前炉拱3和后炉拱4上对称布置有12组双旋风筒浓淡分离煤粉燃烧器5。采用本发明后，锅炉拱部增设了12组长660mm，宽130mm的拱上二次风喷口8，约30％的二次风由拱上二次风喷口8供入炉膛。原燃烧器的每对浓淡分离煤粉燃烧器5对应的两个乏气喷口6合为一个，并由拱上二次风喷口供入炉膛。合并后乏气喷口6直径为300mm与原喷口直径相同。拱上二次风速约为15m/s，乏气风速约为21m/s。

采用本发明前，二次风仅由锅炉拱部的周界风喷口7供入，风率约为20％，满负荷工况下炉膛出口的NOx排放量约为1000mg/m3，低负荷工况或燃用低挥发分煤质时煤粉气流的着火和稳燃能力较差，最低不投油稳燃负荷为180MW(满负荷的60％)，前后墙结渣严重，经常发生因结渣造成的灭火事故。

采用本发明后，满负荷工况下炉膛2的出口的NOx排放量降低至600mg/m³，较发明前降低40％。煤粉气流的着火和稳燃能力明显改善，经燃烧调整试验发现，在燃用劣质煤时煤粉气流依然能够稳定着火燃烧，最低不投油稳燃负荷降为90MW(满负荷的30％)。炉膛前后墙的结渣现象基本消失，未发生因结渣而影响锅炉正常运行的问题。

Claims (6)

1.布置拱上二次风喷口的乏气后置型W火焰锅炉，它包括上炉膛(1)、下炉膛(2)、前炉拱(3)、后炉拱(4)、两排双旋风浓淡煤粉燃烧器(5)，其特征在于：它还包括两排拱上二次风喷口(8)；

上炉膛(1)和下炉膛(2)通过前炉拱(3)和后炉拱(4)连接，前炉拱(3)和后炉拱(4)上分别设有一排双旋风浓淡煤粉燃烧器(5)和一排拱上二次风喷口(8)，

每排双旋风浓淡煤粉燃烧器(5)中的每个双旋风浓淡煤粉燃烧器(5)包括一个乏气喷口(6)、两个周界风喷口(7)和两个浓煤粉气流喷口(9)；

两排双旋风浓淡煤粉燃烧器(5)上各自的两个周界风喷口(7)分别设置在前炉拱(3)和后炉拱(4)上，每个周界风喷口(7)套设在每个浓煤粉气流喷口(9)的外部，每个乏气喷口(6)设置在每排拱上二次风喷口(8)上的每个拱上二次风喷口(8)内，且每排双旋风浓淡煤粉燃烧器(5)上的每个乏气喷口(6)邻近上炉膛(1)的侧壁设置；

每个浓煤粉气流喷口(9)设置在每个乏气喷口(6)与上炉膛(1)的侧壁之间，且设置在上炉膛(1)同一侧的多个浓煤粉气流喷口(9)和多个拱上二次风喷口(8)交错设置。

2.根据权利要求1所述的布置拱上二次风喷口的乏气后置型W火焰锅炉，其特征在于：位于上炉膛(1)一侧的每个乏气喷口(6)设置在同一侧每个双旋风浓淡煤粉燃烧器(5)上两个浓煤粉气流喷口(9)的中心线的垂线上。

3.根据权利要求2所述的布置拱上二次风喷口的乏气后置型W火焰锅炉，其特征在于：每个拱上二次风喷口(8)邻近下炉膛(2)的侧壁设置。

4.根据权利要求3所述的布置拱上二次风喷口的乏气后置型W火焰锅炉，其特征在于：所述下炉膛(2)的前墙和后墙分别自上至下依次设有三层拱下二次风喷口(10)。

5.一种如权利要求1-4任意一项所述的布置拱上二次风喷口的乏气后置型W火焰锅炉的配风方法，其特征在于：它包括以下步骤：

当所述W火焰锅炉满负荷运行时，多个拱上二次风喷口(8)进风的风率为入炉总风率的20％，风速为25m/s；乏气风率占总一次风率的50％，风速为10-20m/s；一次风占入炉总风率的30％。

6.根据权利要求5所述的布置拱上二次风喷口的乏气后置型W火焰锅炉的配风方法，其特征在于：拱上风率和拱下风率各占入炉总风率的50％。

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