CN204593369U - 将煤粉锅炉的三次风改成一次风进行燃烧的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种将煤粉锅炉的三次风改成一次风进行燃烧装置，包括主燃烧喷嘴单元、再燃烧喷嘴单元和三次风分离单元，主燃烧喷嘴单元分别通过管道与一次风、二次风相连，一次风的管道和三次风分离单元输出的浓煤粉三次风相连，再燃烧喷嘴单元通过管道和二次风相连、且和三次风分离单元输出的淡煤粉三次风通过管道相连，三次风分离单元的输入端和三次风相连，主燃烧喷嘴单元将混合浓煤粉三次风后的一次风、二次风喷射燃烧形成主燃烧区域，再燃烧喷嘴单元将淡煤粉三次风、二次风喷射形成再燃烧区域。本实用新型脱氮效果好、NOx排放浓度低，能够防止炉膛出口烟气超温、解决飞灰含碳量高和燃烧不完全的状况、改善锅炉的燃烧运行状况。
Description
技术领域
本实用新型涉及锅炉煤粉燃烧技术领域，具体涉及一种将煤粉锅炉的三次风改成一次风进行燃烧的装置。
背景技术
通常在电站锅炉上燃烧煤种为无烟煤和低挥发分的劣质煤时，制粉系统采用中间仓储式热风送粉方式，此时在煤粉锅炉系统中把锅炉燃烧所需要的空气分成三种：称为一次风、二次风、三次风。一次风是通过管道输送煤粉进入炉膛的那部分空气，通常根据挥发分的大小、制粉的方式和气粉混合物的输送浓度来决定一次风量的比例，同时要满足煤粉前期着火燃烧的氧气量。二次风是通过燃烧器的单独喷嘴送入炉膛的热空气，进入炉膛后才逐渐和一次风相混合。二次风为煤粉燃烧提供氧气，并能加强气流的搅动，为煤粉的完全燃烧提供氧气。三次风是在燃烧不易着火的无烟煤、低挥发分煤等燃料时，在制粉系统把煤粉分离后的气体，也称为乏气。三次风中带有10～15的煤粉，通过单独的三次风管道与喷嘴直接喷射入炉膛。
随着国家新环保标准的制订和实施，对电站锅炉排放要求不断提高。因此对煤粉锅炉通常都要进行低氮燃烧器，在燃烧器的改造中发现当投运三次风时就会生成大量的NOx，造成大气污染。在电厂实际运行时，三次风中往往带有15～20％的细煤粉，由于三次风的温度为60℃，风的温度低使其中的煤粉难以着火，造成燃烧过程推迟。因此当锅炉在制粉系统运行投入三次风燃烧时往往引起锅炉炉膛出口烟气超温，喷水冷却量增加，飞灰含碳量增加，燃烧不完全。另外由于三次风的空气量大，含氧量多造成NOx排放浓度超标。所以三次风的存在对燃烧是不利的。例如一台220t/h的锅炉，锅炉燃用无烟煤，燃烧器为正四角切向燃烧。在未采用低氮燃烧器改造之前，采用二层一次风间隔布置，热风送粉，喷口布置自上向下顺序为三二二一二一二。在下排二次风喷嘴中布置了点火油枪。燃烧器在改造前的进行了烟气排放的测试，通常烟气排放浓度为NOx＝800～1000mg/Nm3。当停用制粉系统和三次风的情况下，烟气排放浓度为NOx＝700～780mg/Nm3。从锅炉燃烧测试的情况中发现在三次风停用的情况下，NOx的排放浓度可以大大降低，同时发现当三次风停用的情况下，锅炉的负荷会降低15％左右。从而折算出三次风中的煤粉浓度达到15～20％，由于三次风的风量大、温度低，常规的燃烧器设计中将三次风的喷嘴出口气流设计为50～60m/s。使三次风的煤粉气流可以穿透到炉膛的燃烧热烟气团中着火燃烧。实际上由于传统三次风风量全部通往主燃烧器上部，在制粉系统运行的情况下，较大的三次风量，其中带有大量的氧气，对还原区的破坏作用较大。因此造成NOx排放浓度增大。同时由于三次风量偏大的影响，在炉膛燃烧器的上部投入运行往往推迟了煤粉在炉膛中的燃烧过程，使锅炉炉膛出口的烟气温度升高，过热器的喷水量加大。尤其在低氮燃烧器改造后，常常发生由于进行分级燃烧区域和三次风延长燃烧的影响，造成炉膛出口的烟气温度升高，锅炉炉膛出口结焦等情况，燃烧不完全等恶劣结果，锅炉只能降低负荷运行。因此如何解决三次风的影响，以满足国家新环保标准对电站锅炉排放要求，已经成为低氮燃烧器改造的关键技术问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种脱氮效果好、NOx排放浓度低，能够防止炉膛出口烟气超温、解决飞灰含碳量高和燃烧不完全的状况、改善锅炉的燃烧运行状况的将煤粉锅炉的三次风改成一次风进行燃烧的装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种将煤粉锅炉的三次风改成一次风进行燃烧的装置，包括主燃烧喷嘴单元、再燃烧喷嘴单元和三次风分离单元，所述主燃烧喷嘴单元分别通过管道与一次风、二次风相连，且该一次风的管道和所述三次风分离单元输出的浓煤粉三次风通过管道相连，所述再燃烧喷嘴单元通过管道和二次风相连、且和所述三次风分离单元输出的淡煤粉三次风通过管道相连，所述三次风分离单元的输入端和三次风相连，所述主燃烧喷嘴单元将混合浓煤粉三次风后的一次风、二次风分别喷射送入炉膛中并燃烧形成主燃烧区域，所述再燃烧喷嘴单元将淡煤粉三次风、二次风分别喷射送入炉膛并在所述主燃烧区域的上部燃烧形成用于低氧燃烧还原NOx的再燃烧区域。
优选地，还包括燃烬喷嘴单元，所述燃烬喷嘴单元通过管道和二次风相连，所述燃烬喷嘴单元位于再燃烧喷嘴单元的上部，且所述燃烬单元将二次风在再燃烧区域的上部喷射进入炉膛形成用于燃烧未燃烧煤粉的燃烬区域，所述燃烬区域位于主燃烧区域上侧2～3m处。
优选地，所述燃烬喷嘴单元的喷嘴为活动式喷嘴。
优选地，所述主燃烧喷嘴单元包括5层进风单元，所述5层进风单元从下至上以层为单位依次为二次风风门、一次风喷嘴、二次风风门、混合有浓煤粉三次风的一次风喷嘴、二次风风门；所述再燃烧喷嘴单元包括2层进风单元，所述2层进风单元从下至上依次被送入淡煤粉三次风喷嘴、二次风风门；所述燃烬喷嘴单元包括2层喷嘴，所述2层喷嘴均为二次风喷嘴。
优选地，所述三次风分离单元包括旋风分离器、存储斗、给粉管、给粉阀和混合器，所述旋风分离器的输入口和三次风相连，所述旋风分离器顶部的出口输出的淡煤粉三次风通过管道和再燃烧喷嘴单元相连，所述旋风分离器底部的出口设有存储斗，所述存储斗的下端通过给粉管和设于主燃烧喷嘴单元的一次风管道上的混合器相连，所述给粉阀设于给粉管上，所述旋风分离器底部的出口输出的浓煤粉三次风依次通过存储斗、给粉管和给粉阀、混合器送入主燃烧喷嘴单元的一次风管道。
本实用新型具有下述优点：
1、本实用新型研究和分析了三次风的影响，基于三次风浓淡分离，将三次风进行浓缩分离得到浓煤粉三次风和淡煤粉三次风，将浓煤粉三次风和送入炉膛的一次风一起混合，将混合浓煤粉三次风后的一次风、二次风分别喷射送入炉膛中并燃烧形成主燃烧区域，从而提高了主燃烧区的煤粉浓度，降低了主燃烧区域的氧气浓度，也作为炉内脱氮的基本手段，达到降低NOx排放浓度的目的，在相同锅炉的燃烧情况中可降低NOx的排放浓度100～150mg/Nm3。
2、本实用新型将三次风进行浓缩分离得到浓煤粉三次风和淡煤粉三次风，将淡煤粉三次风、二次风分别喷射送入炉膛并在所述主燃烧区域的上部燃烧形成用于低氧燃烧还原NOx的再燃烧区域，再燃烧区域是降低氮氧化物的必备条件之一，从而可以大大降低了NOx排放浓度，能够防止炉膛出口烟气超温，解决飞灰含碳量增加和燃烧不完全的状况，改善锅炉的燃烧运行状况。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例的应用原理结构示意图。
图2为本实用新型实施例的结构示意图。
图3为本实用新型实施例中主燃烧喷嘴单元的布局俯视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，本实施例将煤粉锅炉的三次风改成一次风进行燃烧的装置的工作原理为：将三次风进行浓缩分离得到浓煤粉三次风和淡煤粉三次风，将浓煤粉三次风和送入炉膛的一次风一起混合，将混合浓煤粉三次风后的一次风、二次风分别喷射送入炉膛中并燃烧形成主燃烧区域，同时将淡煤粉三次风、二次风分别喷射送入炉膛并在主燃烧区域的上部燃烧形成用于低氧燃烧还原NOx的再燃烧区域。本实施例还包括将二次风在再燃烧区域的上部喷射进入炉膛形成用于燃烧未燃烧煤粉的燃烬区域，燃烬区域位于主燃烧区域上侧2～3m处。本实施例中，在再燃烧区域的上部喷射进入炉膛形成用于燃烧未燃烧煤粉的燃烬区域的二次风具体是采用摆动方式喷入炉膛中。本实施例中，主燃烧区域对应设有5层进风单元，所述5层进风单元从下至上以层为单位依次为二次风风门、一次风喷嘴、二次风风门、混合有浓煤粉三次风的一次风喷嘴、二次风风门；所述再燃烧区域对应设有2层进风单元，所述2层进风单元从下至上依次被送入淡煤粉三次风喷嘴、二次风风门；所述燃烬区域对应设有2层喷嘴，所述2层喷嘴均为二次风喷嘴。
如图1和图2所示，本实施例将煤粉锅炉的三次风改成一次风进行燃烧的装置包括主燃烧喷嘴单元1、再燃烧喷嘴单元2和三次风分离单元3，主燃烧喷嘴单元1分别通过管道与一次风、二次风相连，且该一次风的管道和三次风分离单元3输出的浓煤粉三次风通过管道相连，再燃烧喷嘴单元2通过管道和二次风相连、且和三次风分离单元3输出的淡煤粉三次风通过管道相连，三次风分离单元3的输入端和三次风相连，主燃烧喷嘴单元1将混合浓煤粉三次风后的一次风、二次风分别喷射送入炉膛中并燃烧形成主燃烧区域，再燃烧喷嘴单元2将淡煤粉三次风、二次风分别喷射送入炉膛并在主燃烧区域的上部燃烧形成用于低氧燃烧还原NOx的再燃烧区域。而且，三次风分离单元3输出的淡煤粉三次风煤粉非常稀少，也可以作为二次风来使用。
如图2所示，本实施例还包括燃烬喷嘴单元4，燃烬喷嘴单元4通过管道和二次风相连，燃烬喷嘴单元4位于再燃烧喷嘴单元2的上部，且燃烬喷嘴单元2将二次风在再燃烧区域的上部喷射进入炉膛形成用于燃烧未燃烧煤粉的燃烬区域，燃烬区域位于主燃烧区域上侧2～3m处。本实施例将三次风进行浓缩分离得到浓煤粉三次风和淡煤粉三次风，形成了主燃烧区域，将混合浓煤粉三次风后的一次风、二次风分别喷射送入炉膛中并燃烧形成主燃烧区域，同时将淡煤粉三次风、二次风分别喷射送入炉膛并在所述主燃烧区域的上部燃烧形成用于低氧燃烧还原NOx的再燃烧区域，因此使得炉膛中燃烧的火焰中心下降了，从而使得炉膛出口的烟温上升很多，即使增加燃烬喷嘴单元4，也不会造成炉膛出口结焦、喷水量增大、锅炉负荷降低的状况。
本实施例中，燃烬喷嘴单元4的喷嘴为活动式喷嘴。活动式喷嘴既可以上下摆动，同时又可以水平摆动，使喷嘴出口的空气既可以控制喷射进入燃烧区域的方向和时间，又可以调节喷射气流的大小来调整燃烧旋转气流的大小。
如图2所示，主燃烧喷嘴单元1包括5层进风单元，5层进风单元从下至上以层为单位依次为二次风风门1#1、一次风喷嘴1#2、二次风风门1#3、混合有浓煤粉三次风的一次风喷嘴1#4、二次风风门1#5；再燃烧喷嘴单元2包括2层进风单元，2层进风单元从下至上依次被送入淡煤粉三次风喷嘴2#1、二次风风门2#2；燃烬喷嘴单元4包括2层喷嘴4#1～4#2，2层喷嘴4#1～4#2均为二次风喷嘴。
如图1和图2所示，本实施例中从下至上可分为9层。
1、主燃烧喷嘴单元1的5层进风单元构成1～5层，其中包括一次风喷嘴1#2和混合有浓煤粉三次风的一次风喷嘴1#4，混合有浓煤粉三次风的一次风喷嘴1#4进入的一次风含有一次风和混合的浓煤粉三次风，煤粉的浓度高，在此区域可以将此主燃烧区域的氧量通过二次风风门1#1、二次风风门1#3、二次风风门1#5共三个二次风风门进行控制，从而能够通过降低二次喷嘴的风量使氧量降低，来减少生成的NOx浓度。
2、再燃烧喷嘴单元2的2层进风单元构成6～7层，此区域由6层～7层喷嘴组成作为再燃烧区域，由于煤粉浓度低，微量的燃烧可以使部分已生成的NOx被还原。
3、燃烬喷嘴单元4的2层喷嘴4#1～4#2构成的8～9层，喷嘴4#1～4#2可作为SOFA风喷嘴(即燃烬风)，用于将20～30％的二次风布置在距离主燃烧区域2～3m的高度组成燃烬区域，使未燃烧的煤粉在此区域被燃烧完全，降低NOx的生成。而且8层～9层喷嘴之间可以单独调整，可以分别调整上下摆动或者水平摆动，增加了燃烧调整的手段，同时又可以调节炉膛出口的烟气温度偏差。
如图2所示，本实施例的三次风分离单元3包括旋风分离器31、存储斗32、给粉管33、给粉阀34和混合器35，旋风分离器31的输入口和三次风相连，旋风分离器31顶部的出口输出的淡煤粉三次风通过管道和再燃烧喷嘴单元2相连，旋风分离器31底部的出口设有存储斗32，存储斗32的下端通过给粉管33和设于主燃烧喷嘴单元的一次风管道上的混合器35相连，给粉阀34设于给粉管33上，旋风分离器31底部的出口输出的浓煤粉三次风依次通过存储斗32、给粉管33和给粉阀34、混合器35送入主燃烧喷嘴单元1的一次风管道。
如图3所示，本实施例中煤粉锅炉的炉膛为方形，因此不论是主燃烧喷嘴单元1、再燃烧喷嘴单元2还是燃烬喷嘴单元4，每一层风门都包括4个风门，每一层喷嘴都包括4个喷嘴，且4个风门或者喷嘴沿着方形炉膛的四个角分别喷射进入煤粉锅炉的炉膛，以第一层二次风风门1#1为例，该层包括二次风风门1#1-1、二次风风门1#1-2、1、二次风风门1#1-3、1、二次风风门1#1-4共四个风门。通过上述结构，确保炉膛内各个燃烧区域的稳定和燃烧充分。毫无疑问，也可以根据需要采用其他形状布置每一层的风门或喷嘴，在此不再详述。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本实用新型原理的技术方案均属于本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种将煤粉锅炉的三次风改成一次风进行燃烧的装置，其特征在于：包括主燃烧喷嘴单元、再燃烧喷嘴单元和三次风分离单元，所述主燃烧喷嘴单元分别通过管道与一次风、二次风相连，且该一次风的管道和所述三次风分离单元输出的浓煤粉三次风通过管道相连，所述再燃烧喷嘴单元通过管道和二次风相连、且和所述三次风分离单元输出的淡煤粉三次风通过管道相连，所述三次风分离单元的输入端和三次风相连，所述主燃烧喷嘴单元将混合浓煤粉三次风后的一次风、二次风分别喷射送入炉膛中并燃烧形成主燃烧区域，所述再燃烧喷嘴单元将淡煤粉三次风、二次风分别喷射送入炉膛并在所述主燃烧区域的上部燃烧形成用于低氧燃烧还原NOx的再燃烧区域。
2.根据权利要求1所述的将煤粉锅炉的三次风改成一次风进行燃烧的装置，其特征在于：还包括燃烬喷嘴单元，所述燃烬喷嘴单元通过管道和二次风相连，所述燃烬喷嘴单元位于再燃烧喷嘴单元的上部，且所述燃烬喷嘴单元将二次风在再燃烧区域的上部喷射进入炉膛形成用于燃烧未燃烧煤粉的燃烬区域，所述燃烬区域位于主燃烧区域上侧2～3m处。
3.根据权利要求2所述的将煤粉锅炉的三次风改成一次风进行燃烧的装置，其特征在于：所述燃烬喷嘴单元的喷嘴为活动式喷嘴。
4.根据权利要求3所述的将煤粉锅炉的三次风改成一次风进行燃烧的装置，其特征在于：所述主燃烧喷嘴单元包括5层进风单元，所述5层进风单元从下至上以层为单位依次为二次风风门、一次风喷嘴、二次风风门、混合有浓煤粉三次风的一次风喷嘴、二次风风门；所述再燃烧喷嘴单元包括2层进风单元，所述2层进风单元从下至上依次被送入淡煤粉三次风喷嘴、二次风风门；所述燃烬喷嘴单元包括2层喷嘴，所述2层喷嘴均为二次风喷嘴。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的将煤粉锅炉的三次风改成一次风进行燃烧的装置，其特征在于：所述三次风分离单元包括旋风分离器、存储斗、给粉管、给粉阀和混合器，所述旋风分离器的输入口和三次风相连，所述旋风分离器顶部的出口输出的淡煤粉三次风通过管道和再燃烧喷嘴单元相连，所述旋风分离器底部的出口设有存储斗，所述存储斗的下端通过给粉管和设于主燃烧喷嘴单元的一次风管道上的混合器相连，所述给粉阀设于给粉管上，所述旋风分离器底部的出口输出的浓煤粉三次风依次通过存储斗、给粉管和给粉阀、混合器送入主燃烧喷嘴单元的一次风管道。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150826 |
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