CN203309890U

CN203309890U - 双分级可调低NOx燃烧装置

Info

Publication number: CN203309890U
Application number: CN2013203026606U
Authority: CN
Inventors: 王春昌
Original assignee: Thermal Power Research Institute; Xian Xire Boiler Environmental Protection Engineering Co Ltd
Current assignee: Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd; Xian Xire Boiler Environmental Protection Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2023-05-30

Abstract

一种双分级可调低NOx燃烧装置，通过燃烧器在炉膛高度方向上的全新布置方式将炉内燃烧过程分为3个区域，最下部为微缺氧燃烧方式，中间区域为再燃还原区，最上方布置为两相燃尽区，通过再燃燃料的调节，不仅可以改变炉内的燃烧方式（在空气分级燃烧或燃料分级燃烧之间转换）；而且可以改变炉膛火焰中心位置暨炉膛出口烟气温度，同时提高锅炉主蒸汽温度和再热蒸汽温度，并降低锅炉低负荷下运行时的氧量控制值，使锅炉的NOx排放量和锅炉排烟损失随之降低；对于低挥发分煤锅炉，运行方式偏重于燃料分级方式，发挥燃料分级技术对煤种适应强的优势。

Description

双分级可调低NOx燃烧装置

技术领域

本实用新型涉及一种锅炉燃烧系统的低NOx燃烧装置，特别涉及一种切圆燃烧方式锅炉燃烧器的双分级可调低NOx燃烧装置。

背景技术

我国电站燃煤锅炉几乎都采用了低NOx空气分级燃烧技术（以下简称空气分级技术），特别是近几年投产的大型机组，低NOx空气分级燃烧技术几乎都采用了远离型燃尽风技术（即SOFA），锅炉的NOx排放得到了有效遏制，特别是高挥发分燃煤的大机组容量锅炉，当机组高负荷下运行时，其NOx排放量可以控制在300mg/m³左右或更低（甚至小于150mg/m³）；但当机组在低负荷下运行时，其NOx排放量增加100-150mg/m³，甚至会更多。对于低挥发分燃煤锅炉，当机组高负荷下运行时，其NOx排放量基本可控制在500mg/m³左右；但当机组低负荷下运行时，其NOx排放量增加300mg/m³左右或更多。从技术角度和实际运行实绩看，以SOFA技术为代表的空气分级技术对低挥发分煤和机组低负荷下的运行工况适应性比较差，这是空气分级必须解决的关键技术。

燃料分级燃烧技术（以下简称燃料分级技术）是通过分级燃料的再燃来还原燃烧区域生成的NOx，其原理与空气分级燃烧技术不同，其效果取决于再燃燃料份额和再燃燃料喷入炉内的烟气气氛，对煤种和低负荷的适应性优于空气分级技术。由于燃料分级技术对燃尽的影响比较大，且系统比较复杂，在采用超细煤粉作为再燃燃料时尤为如此，因而，国内大容量机组锅炉目前尚无应用实绩。

对于大容量锅炉，其足够低的炉膛容积热负荷和足够大的燃烧空间能够抵消燃料分级技术对煤粉燃尽的影响；且正因为如此，可以采用常规煤粉作为再燃燃料（其煤粉细度R₉₀可以控制得更小，但无需超细），因而不需要配备超细煤粉系统；这些为燃料分级技术的工程应用也创造了条件。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种空气分级与燃料分级相结合，同时，使两种燃烧方式通过调节可以在线转换，以适应不同煤种锅炉在高、低负荷下的运行特性的双分级可调低NOx燃烧装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：炉膛下部按烟煤型燃烧器布置方式布置3－6层主燃烧器，在主燃烧器的上方布置有再燃燃料喷口，在再燃燃料喷口的上方布置3-6层顶部燃尽风喷口。

所述的再燃燃料喷口为1层或2层且位于主燃烧器的最上层一次风燃烧器之上3-5m。

所述的顶部燃尽风喷口位于再燃燃料喷口之上5-10m的距离。

从所述的主燃烧器携带入炉内的燃料量为总燃料量的60%至85%，从主燃烧器进入炉内的空气量的过量空气系数控制在0.55-0.8，空气与燃料的化学当量比为0.85－0.95，为微缺氧燃烧方式。

所述的再燃燃料喷口携带40%至15%的燃料供入炉内。

从所述的燃尽风喷口进入炉膛空气量的燃料与空气量的化学当量比为0.65至0.35。

所述的再燃燃料的煤粉细度R₉₀值要求控制得比主燃烧器即一次风燃烧器的煤粉细度R₉₀值低5-10%。

本实用新型通过燃料分级技术和空气分级技术的组合使用及转换，改善空气分级技术对低挥发分煤及低负荷运行工况适应性差的问题；同时，更有效地降低各种负荷下锅炉的NOx排放，特别是低负荷下锅炉的NOx排放。

本实用新型将将炉内的燃烧过程按炉膛高度分为3个区域，最下部为主燃烧区域，属于微缺氧燃烧区，中部为再燃区域，属于NOx还原区，上部为燃尽区，使再燃区域以下燃料燃烧过程产生的CO和未燃尽的焦碳颗粒进一步充分燃烧。

采用本实用新型后，通过再燃燃料的份额调节，不仅可以使炉内的燃烧方式在空气分级燃烧或燃料分级燃烧之间转换；而且可以改变炉膛火焰中心位置暨炉膛出口烟气温度，在低负荷下提高锅炉主蒸汽温度和再热蒸汽温度，并降低锅炉低负荷下运行时的氧量控制值，进而降低锅炉的NOx排放量、降低锅炉排烟损失，一举三得。即同时兼顾了低负荷下运行时的NOx排放，主、再热蒸汽温度以及锅炉热效率，使低NOx燃烧技术对锅炉低负荷运行工况的适应性明显增强。

附图说明

图1为各实施例炉侧的主视图；

图2为各实施例炉侧的俯视图；

图中标号1—为主燃烧器，2-为再燃燃料喷口，3-为顶部燃尽风喷口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型通过燃烧器在炉膛高度方向上的布置方式将炉内燃烧过程分为3个区域，最下部微缺氧燃烧区（简称主燃烧器），中部为再燃区，上部为两相燃尽区（下简称为燃尽区）。

在主燃烧器区，主燃烧器携带约60%－85%的燃料从该区供入，在该区，以微缺氧燃烧方式为特征。

在再燃区，再燃燃料的份额可在15%-40%之间选取，以NOx还原为主要特征。

在上部的两相燃尽区，布置3-6层顶部燃尽风喷口，这些燃尽风喷口在高度方向上的布置方式为远离型布置方式。

以下是实用新型人给出的实施例。

实施例1：

参见图1和图2，本实施例共有4组主燃烧器1、4组再燃燃料喷2和4组顶部燃尽风喷口3，分别布置在锅炉4个角上，其喷口安装角度相同，假想切圆直径相同。每组主燃烧器有4层一次风燃烧器与相应的二次风喷口；每组再燃燃料喷口只有1层（即1只）再燃燃料喷口，再燃燃料喷口2距离主燃烧器组的最上层燃烧器的距离为4m左右；在再燃燃料喷口上方，距离再燃燃料喷口一定的距离（根据炉膛高度在5-10m），布置3-6层顶部燃尽风喷口3。

实施例2：

参见图1和图2，本实施例共有4组主燃烧器1、4组再燃燃料喷2和4组顶部燃尽风喷口3，分别布置在锅炉4个角上，其喷口安装角度相同，假想切圆直径相同。每组主燃烧器有5层一次风燃烧器与相应的二次风喷口；每组再燃燃料喷口只有1层（即1只）再燃燃料喷口，再燃燃料喷口2距离主燃烧器组的最上层燃烧器的距离为4m左右；在再燃燃料喷口上方，距离再燃燃料喷口一定的距离（根据炉膛高度在5-10m），布置3-6层顶部燃尽风喷口3。

实施例3：

参见图1和图2，本实施例共有4组主燃烧器1、4组再燃燃料喷2和4组顶部燃尽风喷口3，分别布置在锅炉4个角上，其喷口安装角度相同，假想切圆直径相同。每组主燃烧器有6层一次风燃烧器与相应的二次风喷口；每组再燃燃料喷口只有1层（即1只）再燃燃料喷口，再燃燃料喷口2距离主燃烧器组的最上层燃烧器的距离为4m左右；在再燃燃料喷口上方，距离再燃燃料喷口一定的距离（根据炉膛高度在5-10m），布置3-6层顶部燃尽风喷口3。

实施例4：

参见图1和图2，本实施例共有4组主燃烧器1、4组再燃燃料喷2和4组顶部燃尽风喷口3，分别布置在锅炉4个角上，其喷口安装角度相同，假想切圆直径相同。每组主燃烧器有4层一次风燃烧器与相应的二次风喷口；每组再燃燃料喷口只有2层（即2只）再燃燃料喷口，再燃燃料喷口2距离主燃烧器组的最上层燃烧器的距离为4m左右；在再燃燃料喷口上方，距离再燃燃料喷口一定的距离（根据炉膛高度在5-10m），布置3-6层顶部燃尽风喷口3。

实施例5：

参见图1和图2，本实施例共有4组主燃烧器1、4组再燃燃料喷2和4组顶部燃尽风喷口3，分别布置在锅炉4个角上，其喷口安装角度相同，假想切圆直径相同。每组主燃烧器有5层一次风燃烧器与相应的二次风喷口；每组再燃燃料喷口只有2层（即2只）再燃燃料喷口，再燃燃料喷口2距离主燃烧器组的最上层燃烧器的距离为4m左右；在再燃燃料喷口上方，距离再燃燃料喷口一定的距离（根据炉膛高度在5-10m），布置3-6层顶部燃尽风喷口3。

本实用新型的工作原理如下：本实用新型通过再燃燃料喷口与主燃烧器的投运方式调整再燃燃料分配与炉内的燃烧方式。当有再燃燃料从再燃燃料喷口进入炉膛时，炉内的燃烧方式为燃料分级方式；当无再燃燃料从再燃燃料喷口进入炉膛时，炉内的燃烧方式为空气分级方式。

当机组在高负荷下运行时，可关闭或少投运再燃燃料喷口，使炉内的燃烧方式为偏重于空气分级燃烧方式，以降低炉膛出口温度，减少锅炉减温水量；当机组在低负荷下运行时，开启或多投运再燃燃料喷口，使炉内的燃烧方式为燃料分级燃烧方式，以提高炉膛出口温度，提高主、再蒸汽温度，同时较大幅度降低运行氧量（排烟损失因此而减少），使炉内实现燃料分级燃烧的同时实现低氧燃烧，这样，主燃烧器区域生成的NOx减少，在经过中间还原区的还原，可以大幅度低降低锅炉的NOx排放，使低NOx排放和主、再蒸汽温度和锅炉热效率同时得到满足。

综上所述，双分级可调低NOx燃烧技术通过再燃燃料喷口的燃料量（可以为0）来调整炉膛的火焰中心和低NOx燃烧方式，在保证主、再蒸汽温度同时可以解决锅炉低负荷下因运行氧量过大而导致的锅炉NOx排放量高的问题。

本实用新型的切圆燃烧方式锅炉双分级可调低NOx燃烧技术适应于各种容量的切圆燃烧方式锅炉，特别是大容量锅炉。

本实用新型具有以下技术特点：

1、本实用新型利用主燃烧器区的过量空气系数控制以及再燃燃料喷口的燃料份额、顶部燃尽风的设置将炉内煤粉气流的燃烧过程分为三个区域，在主燃烧器区，3层到5层燃烧器携带约60%或85%的燃料从该区供入炉内，在该区，以微缺氧燃烧方式为特征。在再燃区，1层或2层燃烧器携带15%或40%的燃料从该区供入炉内，在该区，以NOx还原为主要特征。在上部燃尽区，补充再燃区和主燃烧器区未燃尽燃料燃烧所需要的全部空气。

2、该布置方式直接采用1台或2磨煤机来提供再燃燃料（直吹式制粉系统）、1层或2层给粉管来提供再燃燃料（中储式制粉系统），再燃燃料的设计份额为按燃烧器总层数设计，分别为40%（总计6层燃烧器，2层再燃燃料喷口投运，主燃烧器1层备用）、33%（总计7层燃烧器，2层再燃燃料喷口，主燃烧器1层备用）、25%（总计5层燃烧器，1层再燃燃料喷口，主燃烧器1层备用）、20%（总计6层燃烧器，1层再燃燃料喷口，主燃烧器1层备用）或16.7%（总计7层燃烧器，1层再燃燃料喷口，主燃烧器1层备用），具有再燃燃料份额大，且不需设超细煤粉专用系统等优点；

3、在上部的两相燃尽区，布置3-6层顶部燃尽风喷口，这些燃尽风喷口在高度方向上的布置方式为远离型布置方式。

4、通过再燃燃料喷口和燃烧器投运方式的调整可以改变炉内的低NOx燃烧方式，譬如，当再燃燃料喷口不投时，炉内燃烧方式为空气分级燃烧方式；当再燃燃料喷口全投，而主燃烧器备用1层或2层时，炉内燃烧方式为燃料分级燃烧方式。

5、该布置方式具有煤种适应性广、负荷适应性强，且布置简单，与现有的空气技术相比，仅相当于在主燃烧器区与SOFA之间加装了1层或2层再燃燃料喷口，且其再燃燃料量可调整为0，可使炉内燃烧方式转化为空气分级燃烧分级，工程应用的风险很小。

Claims

1.一种双分级可调低NOx燃烧装置，其特征在于：炉膛下部按烟煤型燃烧器布置方式布置3－6层主燃烧器（1），在主燃烧器（1）的上方布置有再燃燃料喷口（2），在再燃燃料喷口（2）的上方布置3-6层顶部燃尽风喷口（3）。

2.根据权利要求1所述的双分级可调低NOx燃烧装置，其特征在于：所述的再燃燃料喷口（2）为1层或2层且位于主燃烧器（1）的最上层一次风燃烧器之上3-5m。

3.根据权利要求1或2所述的双分级可调低NOx燃烧装置，其特征在于：所述的顶部燃尽风喷口（3）位于再燃燃料喷口（2）之上5-10m的距离。

4.根据权利要求1或2所述的双分级可调低NOx燃烧装置，其特征在于：从所述的主燃烧器（1）携带入炉内的燃料量为总燃料量的60%至85%，从主燃烧器（1）进入炉内的空气量的过量空气系数控制在0.55-0.8，空气与燃料的化学当量比为0.85－0.95，为微缺氧燃烧方式。

5.根据权利要求1或2所述的双分级可调低NOx燃烧装置，其特征在于：所述的再燃燃料喷口（2）携带40%至15%的燃料供入炉内。

6.根据权利要求1或2所述的双分级可调低NOx燃烧装置，其特征在于：从所述的燃尽风喷口（3）进入炉膛空气量的燃料与空气量的化学当量比为0.65至0.35。

7.根据权利要求1或2所述的双分级可调低NOx燃烧装置，其特征在于：所述的再燃燃料的煤粉细度R₉₀值要求控制得比主燃烧器即一次风燃烧器的煤粉细度R₉₀值低5-10%。