CN113623643A - 切圆燃烧锅炉的超低nox燃烧系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧系统及方法，包括：炉膛；一次风燃烧器，其按照四角切圆的方式布置在所述炉膛下部的四个角处，一次风燃烧器包括：多层煤粉管道和一次风喷口，煤粉管道上均设置有煤粉浓淡分离装置、浓相煤粉管道和淡相煤粉管道，煤粉浓淡分离装置将煤粉管道内的风煤粉分离成浓相气流和淡相气流两部分；燃尽风喷口；其分别设置在炉膛的上部，燃尽风喷口包括燃尽风乏气喷口和燃尽风二次风喷口，燃尽风乏气喷口与淡相煤粉管道连接；二次风喷口，其设置在相邻的一次风喷口之间、设置在顶部的一次风喷口的上方以及设置在底部的一次风喷口的下方。本发明彻底解决了主燃烧区二次风与一次风配比失调的问题。

Description

切圆燃烧锅炉的超低NOX燃烧系统及方法

技术领域

本发明涉及锅炉燃烧技术领域，特别是一种切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧系统及方法。

背景技术

对于燃用褐煤的锅炉，一方面，由于褐煤的水分高(收到基水分为30～40％)、热值低(收到基低位发热量为10～15MJ/kg)，当采用中速磨直吹系统磨制褐煤时，为满足干燥出力的要求，往往需要较高热一次风温度(360～390℃)和较高的一次风风率(一次风率为33～40％)。

另一方面，随着国家环保要求越来越严，火电厂面临的排放压力越来越大，存量机组通过低氮燃烧改造来达到NOx超低排放要求，新建机组要求采用先进的燃烧技术将SCR(选择性催化还原)脱硝装置入口的NOx控制到180mg/Nm³(折算到O₂＝6％)以下，以减轻SCR的运行成本。通常采用设置SOFA(分离式燃尽风)喷口进行高度方向的空气分级技术来降低NOx(氮氧化物)，对于褐煤锅炉，按一次风率36％、燃尽风风率28％计算，则主燃烧区用于组织燃烧的二次风只有不到34％，二次风与一次风的质量比小于1(34％/36％＝0.94)，此时，无论采用WR宽调节比燃烧区，还是采用PM燃烧器，甚至采用水平浓淡或垂直浓淡燃烧器，都无法解决主燃烧区二次风与一次风的配比失调的问题，因而不能组织起有效、良好的燃烧，从而存在燃烧器结焦、烧损，燃烧不好、炉膛出口结焦、受热面管子超温球化，SCR(脱硝装置)入口NOx排放浓度高等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧系统及方法，解决褐煤切圆燃烧锅炉设置SOFA喷口后存在的主燃烧区二次风与一次风配比失调的问题，将主燃烧区二次风与一次风的质量比控制在合理范围内，从而能组织起良好、高效的燃烧。

为了实现上述目的，本发明提供了一种切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧系统，包括：

炉膛；

一次风燃烧器，其按照四角切圆的方式布置在所述炉膛下部的四个角处，所述一次风燃烧器包括多层煤粉管道和一次风喷口，所述多层煤粉管道与磨煤机连接，所述煤粉管道上均设置有煤粉浓淡分离装置、浓相煤粉管道和淡相煤粉管道，所述煤粉浓淡分离装置将煤粉管道内的风煤粉分离成浓相气流和淡相气流两部分，所述浓相气流通入到浓相煤粉管道，所述淡相气流通入到淡相煤粉管道，所述浓相煤粉管道的出口处连接一次风喷口，所述一次风喷口在炉膛上自上而下设置；

燃尽风喷口，其设置在所述炉膛的上部且与所述一次风燃烧器一一对应，所述燃尽风喷口包括燃尽风乏气喷口和燃尽风二次风喷口，所述燃尽风乏气喷口与所述淡相煤粉管道连接；

二次风喷口，其设置在相邻的所述一次风喷口之间、顶部的一次风喷口的上方以及底部的一次风喷口的下方。

优选方案是：所述燃尽风喷口分多层设置。

优选方案是：所述燃尽风喷口设置有调节机构，实现上、下摆动和左、右水平摆动。

优选方案是：所述浓相煤粉管道上设置有水平浓淡燃烧器，对进入浓相煤粉管道的煤粉再次进行浓淡分离，再次分离出的浓相气流通过设置在向火侧的一次风喷口进入炉膛，再次分离出的淡相气流通过设置在被火侧的一次风喷口进入炉膛。

优选方案是：所述一次风喷口处设置有周界风，用于冷却一次风喷口和防止一次风喷口结焦。

优选方案是：所述二次风喷口设置为带贴壁风的喷口。

优选方案是：所述燃尽风二次风喷口设置在燃尽风乏气喷口的上方。

一种切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧方法，步骤包括：

1)将一次风燃烧器按照四角切圆的方式布置在炉膛下部的四个角处，所述一次风燃烧器包括多层煤粉管道和一次风喷口；

2)煤粉气流进入到多层煤粉管道，经过煤粉管道内的煤粉浓淡分离装置，所述煤粉浓淡分离装置将煤粉管道内的风煤粉分离成浓相气流和淡相气流两部分，浓相气流通入到设置在煤粉管道上的浓相煤粉管道，所述淡相气流通入到设置在煤粉管道上的淡相煤粉管道，所述浓相煤粉管道的出口处连接一次风喷口，所述一次风喷口在炉膛下部自上而下设置，所述浓相气流为50％一次风，携带85％～90％的煤粉，所述淡相气流为50％的一次风，携带10％～15％的细煤粉；

3)所述浓相煤粉管道上设置有水平浓淡燃烧器，对进入浓相煤粉管道的煤粉再次进行浓淡分离，再次分离出的浓相气流通过设置在向火侧的一次风喷口进入炉膛，再次分离出的淡相气流通过设置在被火侧的一次风喷口进入炉膛；

4)所述淡相煤粉管道与设置在炉膛上部且与所述一次风燃烧器一一对应的的燃尽风乏气喷口连接，所述炉膛上部还设置有与所述燃尽风乏气喷口相对应的燃尽风二次风喷口；

5)在相邻的所述一次风喷口之间、顶部的一次风喷口的上方以及底部的一次风喷口的下方均设置有二次风喷口，二次风喷口补充助燃空气与一次风和燃尽风混合。

本发明的有益效果：

1、本发明解决了褐煤切圆燃烧锅炉主燃烧区二次风与一次风配比失调的问题，本发明中煤粉管道上均设置有煤粉浓淡分离装置、浓相煤粉管道和淡相煤粉管道，所述煤粉浓淡分离装置将煤粉管道内的风煤粉分离成浓相气流和淡相气流两部分，淡相气流为50％的一次风，携带10％～15％的细煤粉；浓相气流为50％一次风和85％～90％的煤粉，浓相气流进入燃烧器，淡相气流从主燃烧区上方的燃尽区送入，作为燃尽风替代部分热二次风，从而降低了主燃烧区的一次风率，增加了主燃区的二次风率，提高了二次风与一次风的质量比，彻底解决了主燃烧区二次风与一次风配比失调的问题；

2、由于本发明彻底解决了主燃烧区二次风与一次风配比失调的问题，锅炉能组织起良好、高效的燃烧，可避免锅炉存在的燃烧器结焦、烧损，燃烧不好、炉膛出口结焦、受热面管子超温球化，SCR(脱硝装置)入口NOx排放浓度高等问题，从而能确保锅炉安全、稳定、经济、环保的燃烧；

3、本发明将多层二次风喷口设置为带贴壁风的喷口，可解决燃烧区域水冷壁的高温腐蚀问题。

附图说明

图1为本发明燃烧系统的结构示意图；

图2为本发明切圆燃烧锅炉的切圆示意图。

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，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术用户而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明提供了一种切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧系统，包括：

炉膛；

一次风燃烧器，其按照四角切圆的方式布置在所述炉膛下部的四个角处，所述一次风燃烧器包括多层煤粉管道1和一次风喷口，所述多层煤粉管道1与磨煤机连接，所述煤粉管道1上均设置有煤粉浓淡分离装置2、浓相煤粉管道3和淡相煤粉管道4，所述煤粉浓淡分离装置2将煤粉管道1内的风煤粉分离成浓相气流和淡相气流两部分，所述浓相气流通入到浓相煤粉管道3，所述淡相气流通入到淡相煤粉管道4，所述浓相煤粉3的出口处连接一次风喷口，所述一次风喷口在炉膛上自上而下设置；

燃尽风喷口，其设置在所述炉膛的上部且与所述一次风燃烧器一一对应，所述燃尽风喷口包括燃尽风乏气喷口11和燃尽风二次风喷口12，所述燃尽风乏气喷口11与所述淡相煤粉管道4连接；

二次风喷口包括贴壁风喷口8、底二次风喷口5和顶二次风喷口10，其中，所述贴壁风喷口8设置在相邻的所述一次风喷口之间、所述顶二次风喷口10设置在顶部的一次风喷口的上方以及所述底二次风喷口5设置在底部的一次风喷口的下方。

本发明解决了褐煤切圆燃烧锅炉主燃烧区二次风与一次风配比失调的问题，本发明中煤粉管道上均设置有煤粉浓淡分离装置、浓相煤粉管道和淡相煤粉管道，所述煤粉浓淡分离装置将煤粉管道内的风煤粉分离成浓相气流和淡相气流两部分，淡相气流为50％的一次风，携带10％～15％的细煤粉；浓相气流为50％一次风和85％～90％的煤粉，浓相气流进入燃烧器，淡相气流从主燃烧区上方的燃尽区送入，作为燃尽风替代部分热二次风，从而降低了主燃烧区的一次风率，增加了主燃区的二次风率，提高了二次风与一次风的质量比，彻底解决了主燃烧区二次风与一次风配比失调的问题；由于本发明彻底解决了主燃烧区二次风与一次风配比失调的问题，锅炉能组织起良好、高效的燃烧，可避免锅炉存在的燃烧器结焦、烧损，燃烧不好、炉膛出口结焦、受热面管子超温球化，SCR(脱硝装置)入口NOx排放浓度高等问题，从而能确保锅炉安全、稳定、经济、环保的燃烧。

本发明的另一实施例，所述燃尽风喷口分多层设置。

本实施例燃尽风喷口分多层设置有利于空气和燃料全方位接触，形成富氧燃烧，提高燃料的燃尽度。

本发明的另一实施例，所述燃尽风喷口设置有调节机构，实现气流上、下摆动和左、右水平摆动。

本实施例通过在燃尽风喷口处设置调节机构，实现喷口处的气流上、下摆动和左右水平摆动，所述调节机构包括轴承和连杆驱动机构，所述燃尽风喷口一侧通过连杆与驱动机构连接，远程向驱动机构给出驱动指令，从而带动燃尽风喷口的摆动，从而调节气流的方向。

本发明的另一实施例，述浓相煤粉管道3上设置有水平浓淡燃烧器6，对进入浓相煤粉管道3的煤粉再次进行浓淡分离，再次分离出的浓相气流通过设置在向火侧的一次风喷口进入炉膛，再次分离出的淡相气流通过设置在被火侧的一次风喷口进入炉膛。

本实施例中再次分离出的浓相气流位于向火侧，再次分离出的淡相气流位于被火侧，能防止水冷壁结焦及发生高温腐蚀。

本发明的另一实施例，所述一次风喷口处设置有周界风，用于冷却一次风喷口和防止一次风喷口结焦。

本发明的另一实施例，所述二次风喷口设置为带贴壁风的喷口。

本实施例将多层二次风喷口设置为带贴壁风的喷口，可解决燃烧区域水冷壁的高温腐蚀问题。

本发明的另一实施例，所述燃尽风二次风喷口12设置在燃尽风乏气喷口11的上方。

一种切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧方法，步骤包括：

1)将一次风燃烧器按照四角切圆的方式布置在炉膛下部的四个角处，所述一次风燃烧器包括多层煤粉管道和一次风喷口；

2)煤粉气流进入到多层煤粉管道，经过煤粉管道内的煤粉浓淡分离装置，所述煤粉浓淡分离装置将煤粉管道内的风煤粉分离成浓相气流和淡相气流两部分，浓相气流通入到设置在煤粉管道上的浓相煤粉管道，所述淡相气流通入到设置在煤粉管道淡相煤粉管道，所述浓相煤粉管道的出口处连接一次风喷口，所述一次风喷口在炉膛下部自上而下设置，所述浓相气流为50％一次风，携带85％～90％的煤粉，所述淡相气流为50％的一次风，携带10％～15％的细煤粉；

3)所述浓相煤粉管道上设置有水平浓淡燃烧器，对进入浓相煤粉管道的煤粉再次进行浓淡分离，再次分离出的浓相气流通过与设置在向火侧的一次风喷口进入炉膛，再次分离出的淡相气流通过与设置在被火侧的一次风喷口进入炉膛；

4)所述淡相煤粉管道与设置在炉膛上部且与所述一次风燃烧器一一对应的的燃尽风乏气喷口连接，所述炉膛上部还设置有与所述燃尽风乏气喷口相对应的燃尽风二次风喷口；

5)在相邻的所述一次风喷口之间、在顶部的一次风喷口的上方以及在底部的一次风喷口的下方设置有二次风喷口，二次风喷口补充助燃空气与一次风和燃尽风混合。

本发明的另一实施例，本实施例提供了一种切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧系统，锅炉配有7台中速磨煤机，满负荷6台运行，1台备用，每台磨向每层的4只一次风燃烧器供粉，每炉共7层28只一次风燃烧器；所述一次风燃烧器其按照四角切圆的方式布置在所述炉膛下部的四个角处，所述一次风燃烧器包括：多层煤粉管道1和一次风喷口，所述多层煤粉管道1，其与磨煤机连接，所述煤粉1上均设置有煤粉浓淡分离装置2、浓相煤粉管道3和淡相煤粉管道4，所述煤粉浓淡分离装置2将煤粉管道内的风煤粉分离成浓相气流和淡相气流两部分，所述浓相气流为50％一次风和85％～90％的煤粉，所述淡相气流为50％的一次风，携带10％～15％的细煤粉，所述浓相气流通入到浓相煤粉管道3，所述淡相气流通入到淡相煤粉管道4，所述浓相煤粉管道3的出口处连接一次风喷口，所述浓相煤粉管道上设置有水平浓淡燃烧器6，对进入浓相煤粉管道的煤粉再次进行浓淡分离，再次分离出的浓相气流通过与设置在向火侧的一次风喷口进入炉膛，再次分离出的淡相气流通过与设置在被火侧的一次风喷口进入炉膛；

燃尽风喷口；其分别设置在所述炉膛的上部且与所述一次风燃烧器一一对应，所述燃尽风喷口包括燃尽风乏气喷口11和燃尽风二次风喷口12，所述燃尽风乏气喷口11与所述淡相煤粉管道4连接，作为燃尽风替代部分热二次风，从而降低主燃烧区的一次风率，增加主燃区的二次风率，彻底解决主燃烧区二次风与一次风配比失调的问题；

二次风喷口包括贴壁风喷8、底二次风喷口5和顶二次风喷口10，其中，所述贴壁风喷口8设置在相邻的所述一次风喷口之间、所述顶二次风喷口10设置在顶部的一次风喷口的上方以及所述底二次风喷口5设置在底部的一次风喷口的下方，可解决燃烧区域水冷壁的高温腐蚀问题。

实施例设计数据：

对于褐煤锅炉，按初始的一次风率36％、燃尽风风率28％计、二次风风率34％，淡相气流为50％的一次风，携带10％～15％的细煤粉；浓相气流为50％一次风和85％～90％的煤粉计算：

1)按7台磨煤机，6台运行1台备用，均采用高度方向煤粉浓淡分离计算：

主燃烧区：一次风率为36％×0.5＝18％；二次风率为34％+36％×0.5＝52％。

燃尽区：36％×0.5(淡相)+10％(二次风)＝28％。

主燃烧区二次风与一次风的质量比＝52％/18％＝2.89

2)按7台磨煤机，6台运行1台备用，4台磨采用高度方向煤粉浓淡分离计算：

主燃烧区：一次风率为36％/6×4×0.5+36％/6×2＝24％；

二次风率为34％+36％/6×4×0.5＝46％。

燃尽区：36％/6×4×0.5(淡相)+16％(二次风)＝28％。

主燃烧区二次风与一次风的质量比＝46％/24％＝1.92

可见，本实施例降低了一次风率，增加了二次风率，将主燃烧区二次风与一次风的质量比从不足1(34％/36％＝0.94)提高到了1.92-2.89，处于合理的配比范围内，彻底解决了主燃烧区二次风与一次风配比失调的问题。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧系统，其特征在于，包括：

炉膛；

一次风燃烧器，其按照四角切圆的方式布置在所述炉膛下部的四个角处，所述一次风燃烧器包括多层煤粉管道和一次风喷口，所述多层煤粉管道与磨煤机连接，所述煤粉管道上均设置有煤粉浓淡分离装置、浓相煤粉管道和淡相煤粉管道，所述煤粉浓淡分离装置将煤粉管道内的风煤粉分离成浓相气流和淡相气流两部分，所述浓相气流通入到浓相煤粉管道，所述淡相气流通入到淡相煤粉管道，所述浓相煤粉管道的出口处连接一次风喷口，所述一次风喷口在炉膛上自上而下设置；

燃尽风喷口，其设置在所述炉膛的上部且与所述一次风燃烧器一一对应，所述燃尽风喷口包括燃尽风乏气喷口和燃尽风二次风喷口，所述燃尽风乏气喷口与所述淡相煤粉管道连接；

二次风喷口，其设置在相邻的所述一次风喷口之间、顶部的一次风喷口的上方以及底部的一次风喷口的下方。

2.根据权利要求1所述的切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧系统，其特征在于，所述燃尽风喷口分多层设置。

3.根据权利要求1所述的切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧系统，其特征在于，所述燃尽风喷口设置有调节机构，实现上、下摆动和左、右水平摆动。

4.根据权利要求1所述的切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧系统，其特征在于，所述浓相煤粉管道上设置有水平浓淡燃烧器，对进入浓相煤粉管道的煤粉再次进行浓淡分离，再次分离出的浓相气流通过设置在向火侧的一次风喷口进入炉膛，再次分离出的淡相气流通过设置在被火侧的一次风喷口进入炉膛。

5.根据权利要求1所述的切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧系统，其特征在于，所述一次风喷口处设置有周界风，用于冷却一次风喷口和防止一次风喷口结焦。

6.根据权利要求1所述的切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧系统，其特征在于，所述二次风喷口设置为带贴壁风的喷口。

7.根据权利要求1所述的切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧系统，其特征在于，所述燃尽风二次风喷口设置在所述燃尽风乏气喷口的上方。

8.一种切圆燃烧锅炉的超低NO_X燃烧方法，步骤包括：

1)将一次风燃烧器按照四角切圆的方式布置在炉膛下部的四个角处，所述一次风燃烧器包括多层煤粉管道和一次风喷口；

2)煤粉气流进入到多层煤粉管道，经过煤粉管道内的煤粉浓淡分离装置，所述煤粉浓淡分离装置将煤粉管道内的风煤粉分离成浓相气流和淡相气流两部分，浓相气流通入到设置在煤粉管道上的浓相煤粉管道，所述淡相气流通入到设置在煤粉管道上的淡相煤粉管道，所述浓相煤粉管道的出口处连接一次风喷口，所述一次风喷口在炉膛下部自上而下设置，所述浓相气流为50％一次风，携带85％～90％的煤粉，所述淡相气流为50％的一次风，携带10％～15％的细煤粉；

3)所述浓相煤粉管道上设置有水平浓淡燃烧器，对进入浓相煤粉管道的煤粉再次进行浓淡分离，再次分离出的浓相气流通过设置在向火侧的一次风喷口进入炉膛，再次分离出的淡相气流通过设置在被火侧的一次风喷口进入炉膛；

4)所述淡相煤粉管道与设置在炉膛上部且与所述一次风燃烧器一一对应的的燃尽风乏气喷口连接，所述炉膛上部还设置有与所述燃尽风乏气喷口相对应的燃尽风二次风喷口；

5)在相邻的所述一次风喷口之间、顶部的一次风喷口的上方以及底部的一次风喷口的下方均设置有二次风喷口，二次风喷口补充助燃空气与一次风和燃尽风混合。

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