CN112902154A - 对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及co浓度可控的燃尽风系统 - Google Patents

对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及co浓度可控的燃尽风系统 Download PDF

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Abstract

一种对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统，包括在对冲燃烧锅炉左右侧墙上布置的第一燃尽风燃烧器，以及在前后墙上布置的第二燃尽风燃烧器，第二燃尽风燃烧器位于第一燃尽风燃烧器的标高下方；第一燃尽风燃烧器设有多个且靠近侧墙中心线对称布置在两侧；第二燃尽风燃烧器设有多个且分层布置在煤粉燃烧器上方，根据机组容量不同每层布置相应的数量；第一燃尽风燃烧器具有由同心的直流风喷口以及旋流风喷口组成的复合喷口，由内向外分别为直流风喷口和旋流风喷口；第二燃尽风燃烧器为直流风喷口燃烧器；第一燃尽风燃烧器通过摆动执行机构实现上下摆动。本发明能控制锅炉两侧汽温偏差，降低排烟CO浓度及飞灰可燃物含量。

Description

对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统
技术领域
本发明属于燃煤电站锅炉领域，具体涉及一种对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统。
背景技术
低氮燃烧技术在燃煤电站锅炉中普遍应用，将煤粉燃烧所需要的一部分风通过布置在高位的燃尽风喷入炉膛，实现空气垂直方向上的分级送风，达到控制脱硝系统入口NOx的目的，然而低氮燃烧技术的应用造成煤粉着火延迟，使得锅炉飞灰的可燃物含量升高、排烟中的CO浓度高，导致锅炉热效率降低，发电煤耗升高。一些锅炉在高负荷下排烟CO浓度高达1000μL/L～2000μL/L，这严重影响了发电机组运行经济性。据估算，排烟CO浓度每升高100μL/L，锅炉效率会下降0.035个百分点，发电煤耗升高0.112g/kWh。
对冲燃烧锅炉区别于切圆燃烧锅炉，其单个燃烧器为独立的火炬，燃烧器之间的燃烧混合较差，且燃烧后期扰动较差，当煤粉燃烧器间粉量及风量分配不均，或者燃尽风射流刚性不足时，将造成对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差较大、飞灰可燃物含量偏高、排烟CO浓度偏高。对冲燃烧锅炉具有良好的烟气指向性，即通过测试锅炉排烟CO浓度(空预器出口)的分布，即可了解锅炉炉膛燃烧中O2、CO浓度的分布。多数对冲燃烧锅炉性能试验表明，锅炉排烟CO浓度在靠近两侧区域浓度最高、中间区域CO浓度最低，根据烟气指向性原则，即沿炉膛宽度方向靠近两侧墙的区域CO浓度较高，炉膛燃烧器区域水冷壁贴壁气氛测试表明，两侧墙靠近中间区域CO浓度较高，靠近前后墙区域的侧墙水冷壁贴壁气氛中CO浓度较低。上述试验结果也与对冲燃烧锅炉两侧墙靠近中间区域的水冷壁容易发生高温腐蚀相吻合。
为控制对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差、排烟CO浓度及飞灰可燃物含量偏高问题，科研试验单位采用燃烧优化调整试验的方法进行控制，如调整燃尽风两侧风门的不同开度控制两侧汽温偏差；调整燃尽风燃烧器直流风与旋流风的分配比例(即提高射流刚性)、提高贴壁风喷口风量的方式控制排烟CO浓度、飞灰可燃物含量。然而当燃煤煤质发生变化、煤粉分配存在差异变化时，此方式不能适应，需重新开展专项燃烧优化调整工作，重新摸索配风方式。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差较大、飞灰可燃物含量偏高、排烟CO浓度偏高的问题，提供一种对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统，有效控制对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差，降低排烟CO浓度及飞灰可燃物含量，并且适应范围广。
为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：
一种对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统，包括在对冲燃烧锅炉的左侧墙与右侧墙上对冲布置的第一燃尽风燃烧器，以及在前墙与后墙上对冲布置的第二燃尽风燃烧器，第二燃尽风燃烧器位于第一燃尽风燃烧器的标高下方；第一燃尽风燃烧器设置有多个且靠近侧墙中心线对称布置在两侧；第二燃尽风燃烧器设置有多个且分层布置在煤粉燃烧器的上方，根据机组容量不同每层布置相应的数量；所述第一燃尽风燃烧器具有由同心的直流风喷口以及旋流风喷口组成的复合喷口，由内向外分别为直流风喷口和旋流风喷口；所述第二燃尽风燃烧器为直流风喷口燃烧器；第一燃尽风燃烧器通过摆动执行机构能够实现上下摆动。
优选的，所述的第二燃尽风燃烧器布置在煤粉燃烧器的正上方6m～9m。
优选的，所述的摆动执行机构使第一燃尽风燃烧器的喷口在-20°～+20°的角度范围摆动。
优选的，所述的第一燃尽风燃烧器由侧墙风箱供风，其中一部分风通过直流风通道经直流风喷口进入炉膛，另一部分风通过旋流风通道经旋流风喷口进入炉膛。
优选的，所述侧墙风箱的风源取自空气预热器出口热二次风。
优选的，所述第一燃尽风燃烧器的旋流风喷口连通设置有旋流器的旋流风通道，通过移动旋流器轴向位置调整旋流强度；直流风喷口连通外侧同心设置有直流风套筒的直流风通道，通过移动直流风套筒的轴向位置调节进入直流风通道的直流风风量。
优选的，所述第一燃尽风燃烧器的燃烧器面板上设置有直流风调节杆与旋流风调节杆，直流风调节杆与直流风套筒相连，旋流风调节杆与旋流器相连。
优选的，所述第二燃尽风燃烧器由燃尽风风箱供风，其喷口为圆形直流风喷口，热风通过直流风通道经直流风喷口进入炉膛，直流风通道外侧设置有同心的直流风套筒，通过移动直流风套筒的轴向位置可以调节进入单个燃尽风燃烧器的风量，燃烧器面板上设置有直流风调节杆，通过直流风调节杆调节直流风套筒的轴向位置。
优选的，所述第一燃尽风燃烧器设置两个，且均距离侧墙中心线2m对称的布置在两侧。
相较于现有技术，本发明至少有如下的有益效果：
对冲燃烧锅炉的前后墙设置的第二燃尽风燃烧器为直流风，能够改变传统燃尽风燃烧器射流刚性不足的缺点，减小锅炉沿炉宽、深方向上的氧量分配不均，以此控制CO浓度、飞灰可燃物含量偏高问题。左右侧墙上布置有第一燃尽风燃烧器，通过第一燃尽风燃烧器旋流风的作用，解决对冲燃烧锅炉两侧墙区域CO浓度偏高问题。通过调节两侧墙第一燃尽风燃烧器风量大小，能够控制两侧氧量及汽温偏差。本发明燃尽风系统可以解决锅炉炉膛内沿炉宽、深方向上的氧量分配不均、侧墙区域还原性气氛较强问题，降低对冲燃烧锅炉排烟CO浓度、飞灰可燃物含量，提高锅炉热效率，并能够有效控制两侧汽温偏差。
附图说明
图1本发明实施例第一燃尽风燃烧器的结构示意图；
图2本发明实施例第二燃尽风燃烧器的结构示意图；
图3本发明实施例燃尽风系统的布置结构俯视示意图；
图4本发明实施例燃尽风系统的布置结构侧时示意图；
附图中：1-左侧墙；2-右侧墙；3-第一燃尽风燃烧器；4-前墙；5-后墙；6-第二燃尽风燃烧器；7-煤粉燃烧器；8-直流风喷口；9-旋流风喷口；10-侧墙风箱；11-旋流器；12-直流风套筒；13-燃尽风风箱；14-直流风调节杆；15-旋流风调节杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图3，本发明对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统，包括在对冲燃烧锅炉的左侧墙1与右侧墙2上对冲布置的第一燃尽风燃烧器3，以及在前墙4与后墙5上对冲布置的第二燃尽风燃烧器6。参见图1，第一燃尽风燃烧器3具有由同心的直流风喷口以及旋流风喷口组成的复合喷口，由内向外分别为直流风喷口和旋流风喷口；第一燃尽风燃烧器3的旋流风喷口9连通设置有旋流器11的旋流风通道，通过移动旋流器11轴向位置调整旋流强度；直流风喷口8连通外侧同心设置有直流风套筒12的直流风通道，通过移动直流风套筒12的轴向位置调节进入直流风通道的直流风风量。第一燃尽风燃烧器3的燃烧器面板上设置有直流风调节杆14与旋流风调节杆15，直流风调节杆14与直流风套筒12相连，旋流风调节杆15与旋流器11相连。第一燃尽风燃烧器3由侧墙风箱10供风，其中一部分风通过直流风通道经直流风喷口8进入炉膛，另一部分风通过旋流风通道经旋流风喷口9进入炉膛。侧墙风箱10的风源取自空气预热器出口热二次风，侧墙风箱10的两侧设置有调节挡板。
第二燃尽风燃烧器6位于第一燃尽风燃烧器3的标高下方。第一燃尽风燃烧器3设置有多个且靠近侧墙中心线对称布置在两侧，实施例中第一燃尽风燃烧器3设置两个，且均距离侧墙中心线2m对称的布置在两侧。第二燃尽风燃烧器6设置有多个且分层布置在煤粉燃烧器7的正上方6m～9m，根据机组容量不同每层布置相应的数量，可设置4只、6只或8只。参见图2，第二燃尽风燃烧器6为直流风喷口燃烧器，第二燃尽风燃烧器6由燃尽风风箱13供风，其喷口为圆形直流风喷口8，热风通过直流风通道经直流风喷口8进入炉膛，直流风通道外侧设置有同心的直流风套筒12，通过移动直流风套筒12的轴向位置调节进入单个燃尽风燃烧器6的风量，燃烧器面板上设置有直流风调节杆14，通过直流风调节杆14调节直流风套筒12的轴向位置。第一燃尽风燃烧器3通过摆动执行机构能够实现上下摆动，摆动执行机构能够使第一燃尽风燃烧器3的喷口在-20°～+20°的角度范围摆动。
在现有的对冲燃烧锅炉当中，煤粉燃烧器组织煤粉气流在主燃烧区域进行燃烧，此区域送入的风量为锅炉总风量的70％～80％，煤粉颗粒在主燃烧区域未能完全燃尽，当未燃尽的煤粉颗粒、含CO浓度的烟气流经燃尽区域时，布置在前后墙上的燃尽风燃烧器将15％～25％的风量直流喷射入炉膛，未燃尽的煤粉颗粒、烟气中CO气体得以燃烧燃尽。传统对冲燃烧锅炉在前后墙上布置燃尽风燃烧器(一般布置一层或两层)，燃尽风燃烧器的喷射风由直流风、旋流风组成，其中燃尽风燃烧器的中心为直流风，外圈为旋流风。燃尽风燃烧器设计时旋流风的风量比例较大，在配风调整时存在局限，射流刚性不足，通过燃尽风燃烧器喷入炉膛中间区域风量较少，导致对冲燃烧锅炉飞灰可燃物含量偏高；对冲燃烧锅炉采用风箱两侧进风的方式，容易导致同层煤粉燃烧器进风量存在较大差别，沿炉膛宽度方向的风量存在不均，导致靠近两侧墙区域CO浓度偏高，尤其是两侧墙的中间区域。
本发明的工作原理及工作过程如下：
本发明为充分发挥燃尽风燃烧器的射流刚性，在对冲燃烧锅炉前后墙上设置的燃尽风燃烧器未设置旋流器，其喷入炉膛的为直流风，区别于旋流风其射程较远，能够利用直流风的刚性穿透火焰中心，为未燃尽的飞灰、CO气体及时补充所需的风量。
本发明为控制对冲燃烧锅炉两侧墙区域附近CO浓度偏高问题，第一燃尽风燃烧器3组织5％左右的风量由两侧墙进入炉膛，其中一部分风量由直流风喷口8进入炉膛，另一部分风量通过旋流风喷口9进行炉膛，旋流风卷吸高温烟气将第一燃尽风燃烧器3附近区域的高浓度CO进行燃烧。直流风一方面可以补充锅炉沿炉膛深度方向的中间区域风量，另一方面由于第一燃尽风燃烧器3位于前后墙第二燃尽风燃烧器6的标高上方1m处，未燃尽的煤粉颗粒、CO气体在流经前后墙布置的第二燃尽风燃烧器6直流风时已释放热量，当侧墙上的第一燃尽风燃烧器3直流风射入时，可以起到降低烟温的目的，通过调节两侧墙第一燃尽风燃烧器3的风量大小，控制两侧氧量及汽温偏差。
对冲燃烧锅炉的前后墙附近区域较少存在CO浓度较高的问题，而两侧墙的中间区域附近存在CO浓度偏高的问题，导致此区域水冷壁高温腐蚀问题严重。
根据对冲燃烧锅炉四面墙水冷壁贴壁处CO浓度分布特点，本发明的燃尽风系统通过在对冲燃烧锅炉两侧墙中间区域附近布置第一燃尽风燃烧器3，第一燃尽风燃烧器3喷口由同心的直流风喷口8、旋流风喷口9组成，由内向外分别为直流风喷口8、旋流风喷口9。旋流风通过第一燃尽风燃烧器3喷入炉膛后向周围扩散，与靠近侧墙水冷壁的上升烟气充分混合，补充侧墙水冷壁附近烟气中CO燃烧所需的氧量，以降低侧墙区域CO浓度。
第一燃尽风燃烧器3的喷口中心为直流风，其射流刚性较强，其风温为320℃左右，当与上升的高温烟气(烟气温度为1300℃左右)混合时，能够降低烟温，通过增大左侧墙第一燃尽风燃烧器3的风量、减小右侧墙第一燃尽风燃烧器3的风量，可以降低左侧汽温、提高左侧氧量；通过减小左侧墙第一燃尽风燃烧器3的风量、增大右侧墙第一燃尽风燃烧器3的风量，可以降低右侧汽温、提高右侧氧量。通过调节两侧墙第一燃尽风燃烧器3的风量大小，可以控制两侧氧量及汽温偏差。
进一步的，第一燃尽风燃烧器3可通过摆动执行机构实现上下摆动，摆动角度为-20°～+20°，可通过摆角调整，改变第一燃尽风燃烧器3喷入炉膛风量与炉膛内高温烟气的混合位置。
以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统，其特征在于：包括在对冲燃烧锅炉的左侧墙(1)与右侧墙(2)上对冲布置的第一燃尽风燃烧器(3)，以及在前墙(4)与后墙(5)上对冲布置的第二燃尽风燃烧器(6)，所述的第二燃尽风燃烧器(6)位于第一燃尽风燃烧器(3)的标高下方；所述的第一燃尽风燃烧器(3)设置有多个且靠近侧墙中心线对称布置在两侧；所述的第二燃尽风燃烧器(6)设置有多个且分层布置在煤粉燃烧器(7)的上方，根据机组容量不同每层布置相应的数量；所述第一燃尽风燃烧器(3)具有由同心的直流风喷口以及旋流风喷口组成的复合喷口，由内向外分别为直流风喷口和旋流风喷口；所述第二燃尽风燃烧器(6)为直流风喷口燃烧器；所述的第一燃尽风燃烧器(3)通过摆动执行机构能够实现上下摆动。
2.根据权利要求1所述对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统，其特征在于：所述的第二燃尽风燃烧器(6)布置在煤粉燃烧器(7)的正上方6m～9m。
3.根据权利要求1所述对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统，其特征在于：所述的摆动执行机构能够使第一燃尽风燃烧器(3)的喷口在-20°～+20°的角度范围摆动。
4.根据权利要求1所述对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统，其特征在于：所述的第一燃尽风燃烧器(3)由侧墙风箱(10)供风，其中一部分风通过直流风通道经直流风喷口(8)进入炉膛，另一部分风通过旋流风通道经旋流风喷口(9)进入炉膛。
5.根据权利要求4所述对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统，其特征在于：所述侧墙风箱(10)的风源取自空气预热器出口热二次风。
6.根据权利要求4所述对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统，其特征在于：所述第一燃尽风燃烧器(3)的旋流风喷口(9)连通设置有旋流器(11)的旋流风通道，通过移动旋流器(11)轴向位置调整旋流强度；直流风喷口(8)连通外侧同心设置有直流风套筒(12)的直流风通道，通过移动直流风套筒(12)的轴向位置调节进入直流风通道的直流风风量。
7.根据权利要求6所述对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统，其特征在于：所述第一燃尽风燃烧器(3)的燃烧器面板上设置有直流风调节杆(14)与旋流风调节杆(15)，直流风调节杆(14)与直流风套筒(12)相连，旋流风调节杆(15)与旋流器(11)相连。
8.根据权利要求1所述对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统，其特征在于：所述第二燃尽风燃烧器(6)由燃尽风风箱(13)供风，其喷口为圆形直流风喷口(8)，热风通过直流风通道经直流风喷口(8)进入炉膛，直流风通道外侧设置有同心的直流风套筒(12)，通过移动直流风套筒(12)的轴向位置调节进入单个燃尽风燃烧器(6)的风量，燃烧器面板上设置有直流风调节杆(14)，通过直流风调节杆(14)调节直流风套筒(12)的轴向位置。
9.根据权利要求1所述对冲燃烧锅炉两侧汽温偏差及CO浓度可控的燃尽风系统，其特征在于：所述的第一燃尽风燃烧器(3)设置两个，且均距离侧墙中心线2m对称的布置在两侧。
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