CN111911916B - 对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风系统，包括前、后墙对冲旋流燃烧装置，前、后墙对冲旋流燃烧装置的每个燃烧器均设有一次风粉管，一次风粉管外周设有分部形成内二次风、外二次风的内风旋流叶片、外风旋流叶片，在前、后墙对冲旋流燃烧装置的对应设置的前、后燃烧器之间中心部位下方，设置喷射风墙的喷嘴组，喷嘴组喷出的风墙形成三级风。本发明利用一次风风压高，用少量风量，将一次风高风压转换成动能，形成一道中心墙式三级风，阻隔狭长未燃烬火焰越过中心线，完善狭长火焰尾部欠O2燃烧，使得对冲旋流燃烧锅炉更安全、高效、低氧、超低NOx、超低CO运行。

Description

对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风系统
技术领域
本发明涉及一种对冲旋流燃烧锅炉的风系统。
背景技术
大气污染越来越受到人们的关注，但现阶段降低雾霾主要手段还是停留在一物降一物简单过程中。例如，雾霾主要成分是NOx，NOx生成主要来自燃煤时剩余O2与空气的N2在高温环境中化合生成。为了控制低NOx排放满足环保指标成为重中之重，在火力发电站锅炉尾部烟道中喷入大量液氨来降低NOx的排放。如果从NOx生成条件入手，降低炉膛燃烧中的剩余O2，降低炉膛火焰中心烟温，强化炉膛低O2燃烧，强化炉膛低O2及O2分布均匀，NOx生成就会会大幅减少，液氨用量也会同步大幅减少，真正实现清洁燃煤高效利用。清洁的空气它不仅仅提振人们正常工作情绪，对人们身心健康更是极大帮助，是避免导致肺癌主要因素之一。晴天对植物生长同样有利，对整个地球生态环境有利。
电站锅炉以前、后墙对冲旋流燃烧和四角切圆燃烧两大燃烧方式为主，在低NOx燃烧改造前，前、后墙对冲旋流燃烧锅炉以独立着火、分级燃烧、风包媒狭长火焰，平行互不扰动平稳旋流燃烧特点，实现低NOx生成，优于四角切圆燃烧NOx生成。随着四角切圆燃烧锅炉在燃烧器上方加装燃烬风改造，NOx生成明显低于前、后墙对冲旋流燃烧锅炉。因为它完善了切圆中心一个火焰分三级燃烧。即卷吸着火、二次风助燃、燃烬风三级燃烧。然而，前、后墙对冲旋流燃烧锅炉模仿四角切圆燃烧锅炉，也在燃烧器上方加装燃烬风装置。燃烬风风源是从二次风母管中抽出，它削弱对冲旋流燃烧风包煤、分级燃烧的特点，燃烬风又难以覆盖炉膛中心，故没有达到改造预期。事实证明，在全国电力行业低NOx燃烧改造后，四角切圆燃烧锅炉普遍NOx生成低于对冲旋流燃烧锅炉。在未改造之前恰恰是对冲旋流燃烧锅炉NOx优于四角切圆燃烧锅炉。这说明，对冲旋流燃烧锅炉低NOx、低CO还有新路可走，应当在对冲旋流燃烧特性本身寻找突破口，从NOx生成条件入手，完善对冲旋流燃烧特性，改进对冲旋流燃烧不足，优化数控化风煤比控制体系，真正做到均衡低O2燃烧，有手段、有目的达到超低NOx、超低CO清洁燃烧。另外，对冲旋流燃烧锅炉剩余O2数值虚值大，其中备用燃烧器冷却用风是主要成分，对锅炉燃烧中生成NOx起到很大副作用。
NOx生成条件告诉我们，锅炉燃烧中，燃烧温度越高，生成NOx成分越多；剩余O2越多，生成的NOx成分越多，这是从实际生产中得到规律。同时，如果炉膛O2分布不均或剩余O2过低，CO有会飙升，限制低O2就助长NOx，这是一对矛盾。需要O2量合理，布局均衡合理，达到锅炉清洁燃烧，超低NOx和CO就成为现实。大幅减少因排放达标而投用大量辅助材料（如液氨），真正意义上实现燃料清洁燃烧，高效利用。
在控制剩余O2方面一直是困扰对冲旋流燃烧锅炉一个问题。备用燃烧器需要用热二次风来冷却，二次风压相对较低，冷却用风风门开度较小，这些风难以送达炉膛中心，缺O2燃烧得不到缓解，炉膛剩余O2显示有失真，是NOx和CO生成主要原因之一。
去除对冲旋流燃烧区域上方燃烬风方式，因为燃烬风风压低，布置在前后墙难以覆盖炉膛中心，对炉膛中心狭长火焰助燃起不到作用。事实也证明这一点，大多数对冲旋流锅炉经低NOx燃烧改造后，加装燃烬风对降低NOx并没有明显得到收效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使对冲旋流燃烧锅炉更安全、高效、低氧、低NOx、低CO运行的对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风系统。
本发明的技术解决方案是：
一种对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风系统，包括前、后墙对冲旋流燃烧装置，前、后墙对冲旋流燃烧装置的每个燃烧器均设有一次风粉管，一次风粉管外周设有分部形成内二次风、外二次风的内风旋流叶片、外风旋流叶片，其特征是：在前、后墙对冲旋流燃烧装置的对应设置的前、后燃烧器之间中心部位下方，设置喷射风墙的喷嘴组，喷嘴组喷出的风墙形成三级风；所述喷射风墙的喷嘴组有多组，分别与多组前、后燃烧器对应设置；每组喷射风墙的喷嘴有五个，其中中间一个位于前、后燃烧器之间正中心部位下方。
喷嘴呈扁鼓形。
喷嘴通过风管接热一次风；风管上设有快关阀和流量调节阀。
风管有左、右二侧的风管。
前、后墙对冲旋流燃烧锅炉的燃烧器特性，是独立着火、分级燃烧、风包媒狭长火焰，平行互不扰动旋流燃烧，不予相邻燃烧器燃烧轨迹有交叉平稳燃烧。然而问题也出在低O2燃烧，狭长火焰未燃烬煤颗粒越过中心线与对面同样狭长火焰未燃烬煤颗粒形成对撞，使得炉膛中心火焰温度叠加升高，增加了NOx生成。燃烧方式是一次风携带煤粉喷入炉膛，卷吸周边高温火焰，与内二次风交叉提供氧量，形成一级燃烧。未燃风粉继续向前，与外二次风交叉相遇，又得到大量氧量，形成二级燃烧。存在未燃风粉继续向前，与对面同样而来未燃煤颗粒撞击现象，形成燃烧紊乱，是NOx和CO生成主要原因之一。本发明正是针对防止狭长火焰越过中心线及该区域欠O2的问题，用中心墙式风进行阻隔，又能将风有效补充真正需要O2的地方，形成对冲狭长火焰尾部三级燃烧。
氮氧化物（NOx）生成是空气中的N2在高温下氧化产生。燃煤锅炉控制燃烧中剩余O2量，控制锅炉中心燃烧火焰温度，是控制NOx生成关键要点。
本发明的对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风，解决对冲旋流狭长火焰末级欠O2燃烧用风，防止狭长火焰未燃烬颗粒越过炉膛中心线，并为这一区域缺O2燃烧提供最低O2保证，从低O2燃烧入手，解决低O2带来负作用，控制NOx、CO生成。
对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风，改变前、后墙旋流对冲狭长火焰撞击紊乱燃烧，削弱因狭长火焰飘过中心线煤粉颗粒炉在膛中部相互撞击，不仅降低炉膛中心火焰温度，还有利对冲旋流特性：独立着火、分级燃烧、风包媒狭长火焰，平行互不扰动旋流燃烧创造良好燃烧环境。新增三级风燃烧，改善锅炉燃烧用风调节，有目的、有手段将O2降低，有利煤粉颗粒在独立分级燃烧中燃烬，又同时降低了NOx和CO生成条件。
本发明改变对冲旋流燃烧锅炉低NOx调整方式。去除燃烬风装置，完善对冲旋流燃烧器用风，即独立着火、分级燃烧、风包媒狭长火焰，平行互不扰动旋流燃烧，不予相邻燃烧器燃烧轨迹有交叉、撞击平稳燃烧。
本发明对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风来自一次风冷、热风母管，可随意根据现场需求进行切换，目的是可以保证炉内墙式风母管有风流通保护。
本发明对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风风压高，位置布置在炉膛两侧中心线处，一次风风压经喷嘴射出，如同在前、后墙中心添设一道风墙，阻止对冲火焰越过中心线相互扰动，改变对冲旋流燃烧一对一正面对冲扰动。这样做即符合旋流燃烧特性，又避免与对面狭长火焰对撞扰动，使得炉膛火焰平稳均匀分布；又填补二次风低，没法将O2送达这一区域的问题，平稳燃烧形成炉膛中心火焰温度下降。
对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风充分完美弥补对冲旋流燃烧器独立着火燃烧、风包煤、狭长火焰尾部风量不足，形成一个完整的三级燃烧。二次风风压低，没法将O2送达炉膛中心。
对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风利用一次风风压高压能，在炉膛底部两侧墙中部横穿布置，对应每只燃烧器下部分别设喷嘴，形成一道墙式中心风，阻隔一对一对冲旋流狭长火焰撞击扰动，完善对冲燃烧特性：独立着火、分级燃烧、风包煤狭长火焰，平行互不扰动撞击、旋流燃烧。真正意义上做到低O2燃烧，控制NOx、CO生成。
对冲旋流燃烧锅炉要做到低NOx燃烧，首先是控制炉膛中剩余O2，一是控制备用燃烧器冷却用风；二是控制燃烧中总用风量，即剩余O2。这时就会受到锅炉尾部烟气检测CO飙升困惑，不得不放大剩余O2，NOx控制达不到控制目标。这就需要在锅炉尾部喷入大量液氨还原烟气中的NOx，即耗费大量液氨等资源，又不环保，液氨还是五毒俱全危险品。
对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风正是针对低O2出现CO飙升问题研发而成，锅炉正常运行中，三级风两侧调阀保持微开状态，阻隔前、后墙对冲狭长火焰相互扰动。当锅炉尾部烟道CO有活动迹象时，根据尾部烟道两侧CO值大小，缓慢开大中心墙式三级风，抑制CO飙升。当三级风调阀开度还有余量时，还可进一步控制剩余O2，降低NOx生成。
对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风，是强化最佳锅炉风煤比燃烧；强化旋流对冲燃烧器特性，燃料分级燃烧、风量分级提供，强化锅炉低O2燃烧，及时补充狭长火焰尾部欠O2现象，从NOx、CO生成条件入手，实现超低或避免NOx、CO生成。满足当今环保对环境的要求，满足人类对环境的要求，真正意义上实现燃料清洁燃烧，高效利用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是图1实施例的侧视图。
具体实施方式
一种对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风系统，包括前、后墙对冲旋流燃烧装置，前、后墙对冲旋流燃烧装置的每个燃烧器1均设有一次风粉管2，一次风粉管外周设有分部形成内二次风、外二次风的内风旋流叶片3、外风旋流叶片4，在前、后墙对冲旋流燃烧装置的对应设置的前、后燃烧器之间中心部位下方，设置喷射风墙的喷嘴组5，喷嘴组喷出的风墙形成三级风。
所述喷射风墙的喷嘴组有多组，分别与多组前、后燃烧器对应设置；每组喷射风墙的喷嘴有五个，其中中间一个位于前、后燃烧器之间正中心部位下方。
喷嘴呈扁鼓形，目的是利用一次风高压，将压能转换成动能，虽然风量不大，却能形成一道中心墙式三级风风墙，起到阻隔狭长火焰未燃颗粒越过中心线紊乱燃烧，又能对该区域欠O2燃烧起到适量O2补充，降低CO生成。
喷嘴通过风管6接热一次风；风管上设有快关阀7和流量调节阀8。
进一步，风管可以有左、右二侧的风管（具体可以从一次风热风母管引出一路热风管分左、右两侧，经热风隔阀、调节阀引到炉膛底部两侧墙中部横穿相连）。

Claims (4)

1.一种对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风系统，包括前、后墙对冲旋流燃烧装置，前、后墙对冲旋流燃烧装置的每个燃烧器均设有一次风粉管，一次风粉管外周设有分布形成内二次风、外二次风的内风旋流叶片、外风旋流叶片，其特征是：在前、后墙对冲旋流燃烧装置的对应设置的前、后燃烧器之间中心部位下方，设置喷射风墙的喷嘴组，喷嘴组喷出的风墙形成三级风；所述喷射风墙的喷嘴组有多组，分别与多组前、后燃烧器对应设置；每组喷射风墙的喷嘴有五个，其中中间一个位于前、后燃烧器之间正中心部位下方。
2.根据权利要求1所述的对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风系统，其特征是：喷嘴呈扁鼓形。
3.根据权利要求1或2所述的对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风系统，其特征是：喷嘴通过风管接热一次风；风管上设有快关阀和流量调节阀。
4.根据权利要求3所述的对冲旋流燃烧锅炉中心墙式三级风系统，其特征是：风管有左、右二侧的风管。
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