CN205592939U - 锅炉配风布置结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锅炉配风布置结构，所述锅炉配风布置结构包括设置在锅炉侧壁(1)上对应于主燃烧区(5)的多个主燃烧器(2)和设置在锅炉侧壁(1)上对应于富氧燃尽区(6)的多个燃尽风调风器(3)，所述主燃烧区(5)和所述富氧燃尽区(6)之间的缺氧还原区(7)内形成有多个独立的局部有氧燃烧区(8)。本实用新型提供的锅炉配风布置结构能够在主燃烧区内过量空气系数严重偏低时，避免炉膛出口烟气温度升高和飞灰含碳量增加，同时能够进一步减少NOx排放量。

Description

锅炉配风布置结构

技术领域

本实用新型涉及锅炉低氮燃烧技术领域，具体地，涉及一种锅炉配风布置结构。

背景技术

随着经济的发展，对于能源构成以煤炭为主的国家，煤炭的消耗量也不断加大，因此由煤炭燃烧所造成的大气污染也日趋严重，氮氧化物(NOx)污染乃大气环境的主要污染物之一。为了降低燃烧中产生的NOx、实现清洁燃烧，现有技术中采用了低氮燃烧技术来控制燃烧过程中NOx的生成。低氮燃烧技术是通过降低燃烧反应温度，减少过量空气系数，缩短烟气在高温区的停留时间等手段达到控制NOx的目的。由于低氮燃烧技术工艺成熟，投资及运行费用相对较低，已经得到了广泛的应用。空气分级燃烧技术是现阶段应用较广的低氮燃烧技术，其主要原理是将燃料的燃烧过程分段进行。

目前锅炉低氮燃烧技术中广泛使用空气分级燃烧技术，在降低NOx排放方面取得较好的效果。具体地，锅炉空气分级燃烧技术是在主燃烧器上方一定位置处开设一层或多层燃尽风喷口，通过燃尽风调风器将助燃空气沿炉膛轴向分级送入炉内。在第一阶段，将供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70％～85％左右，燃料先在贫氧条件下燃烧。此时主燃烧区内过量空气系数α<1，降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平，使燃料中的N在还原性气氛中转化成NOx的量减少，而且将已生成的NOx部分还原，使NOx排放量减少。在燃尽风调风器附近的富氧燃尽区内，喷入的空气与主燃烧区内生成的烟气混合，剩余燃料在过量空气系数α>1的富氧条件下完成燃烧过程。

但是，当主燃烧区过量空气系数选取较低时，虽然在降低NOx排放量发面能达到较好的效果，但是往往因为燃烧的推迟造成燃烧效率降低，使得炉膛出口烟温度升高和飞灰含碳量的增加。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种锅炉配风布置结构，能够在主燃烧区内过量空气系数严重偏低时，避免炉膛出口烟气温度升高和飞灰含碳量增加，同时能够进一步减少NOx的排放量。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种锅炉配风布置结构，所述锅炉配风布置结构包括设置在锅炉侧壁上对应于主燃烧区的多个主燃烧器和设置在锅炉侧壁上对应于富氧燃尽区的多个燃尽风调风器，所述主燃烧区和所述富氧燃尽区之间的缺氧还原区内形成有多个独立的局部有氧燃烧区。

优选地，在所述锅炉侧壁上设置有对应于所述缺氧还原区的多个还原风调风器，所述还原风调风器能够在所述缺氧还原区内形成所述多个独立的局部有氧燃烧区。

优选地，所述主燃烧器为能够产生一次风为直流、内外二次风为旋流的旋流燃烧器。

优选地，所述主燃烧器、燃尽风调风器和还原风调风器均设置在锅炉的左侧壁和右侧壁上。

优选地，在所述锅炉的左侧壁和/或右侧壁上设置有对应于所述主燃烧区的直流风产生装置，所述直流风产生装置能够在所述锅炉的前后侧壁上形成贴壁风，以在靠近所述锅炉的前后侧壁区域形成氧化性气氛。

优选地，所述直流风产生装置包括开设在锅炉侧壁上的喷口和用于向所述喷口提供气体的风管。

优选地，所述还原风调风器与所述主燃烧器在宽度方向上错开布置。

优选地，所述还原风调风器包括两端敞口的筒形壳体、固定在所述筒形壳体一端上的端盖、开设在所述筒形壳体侧壁上用于进风的调风口、能够在所述筒形壳体内滑动以逐渐打开或者关闭所述调风口的调节套筒和一端与所述调节套筒连接、另一端穿出所述端盖的用于驱动所述调节套筒在所述筒形壳体内滑动的调节拉杆。

优选地，所述燃尽风调风器为具有直流和旋流气流的调风器。

优选地，在所述燃尽风调风器下方且临近所述燃尽风调风器的位置处设置有侧燃尽风调风器，所述侧燃尽风调风器能够在所述锅炉的前后侧壁上形成贴壁风。

本实用新型与现有技术的不同之处在于，本实用新型提供的锅炉配风布置结构通过在锅炉的主燃烧区和富氧燃尽区之间的缺氧还原区内形成有多个独立的局部有氧燃烧区，多个局部有氧燃烧区总体处于还原性气氛的包裹之中，从而在缺氧还原区内保证总体仍为还原性气氛的情况下补充燃烧，可以防止燃烧过分推迟、炉膛出口烟温度升高及飞灰含碳量增加，同时减少了燃尽风送入后燃烧份额和降低了燃尽风送入位置的温度升高，可有效降低后期生成的NOx排放量，即在减少炉膛出口温升及保证燃烧效率的情况下使得NOx总体排放量更低。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型锅炉配风布置结构的一种实施方式的结构示意图；

图2是图1的左视图，其中未示出锅炉壳体；

图3是本实用新型锅炉配风布置结构的示意图；

图4是图2的简化示意图，其中主燃烧器未示出；

图5是本实用新型锅炉配风布置结构的还原风调风器的结构示意图；

附图标记说明

1 锅炉侧壁 2 主燃烧器

3 燃尽风调风器 4 还原风调风器

41 筒形壳体 42 端盖

43 调风口 44 调节套筒

45 调节拉杆 5 主燃烧区

6 富氧燃尽区 7 缺氧还原区

8 局部有氧燃烧区 9 直流风产生装置

10 侧燃尽风调风器

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指本实用新型提供的锅炉配风布置结构所应用的锅炉在正常使用情况下定义的，并与附图1所述的方向一致，“内、外”是指相对于各零部件本身轮廓的内外。

上述这些方位词是为了理解本实用新型而采用的，因而不构成对本实用新型保护范围的限制。

首先需要说明的是，为了解决上述技术问题，本实用新型的基本技术构思为通过在锅炉炉膛内主燃烧区和富氧燃尽区之间的缺氧还原区内形成多个氧化小区域，即形成多个独立的局部有氧燃烧区，从而在缺氧还原区内保证总体仍为还原性气氛的情况下补充燃烧，以防止燃烧过分推迟、炉膛出口烟温度升高及飞灰含碳量增加。在上述技术构思范围内，本实用新型的保护范围并不局限于图1-图5中所示的特定的具体细节结构，例如，主燃烧器、燃尽风调风器和还原风调风器的布置位置以及具体结构均可以采用各种合适的布置方式和结构，这些将在以下的具体实施方式中附带予以简略说明。

适当参见图1、图2、图3所示，本实用新型提供的基本实施方式的锅炉配风布置结构可以包括设置在锅炉侧壁1上对应于主燃烧区5的多个主燃烧器2和设置在锅炉侧壁1上对应于富氧燃尽区6的多个燃尽风调风器3，在所述主燃烧区5和所述富氧燃尽区6之间的缺氧还原区7内形成多个独立的局部有氧燃烧区8。

其中所述多个独立的局部有氧燃烧区8可以采用各种合适的结构或方式形成。在本实用新型中，优选地，在所述锅炉侧壁1上还设置有对应于所述主燃烧区5和所述富氧燃尽区6之间的缺氧还原区7的多个还原风调风器4，所述还原风调风器4在所述缺氧还原区7内形成所述多个独立的局部有氧燃烧区8。

采用本实用新型锅炉配风布置结构的锅炉在工作时，通过多个主燃烧器2将煤粉送到炉膛中间的主燃烧区5缺氧燃烧以抑制NOx的生成，通过布置在主燃烧器2上方的还原风调风器4在炉膛横截面中部过量空气系数严重偏低的缺氧还原区7内形成局部有氧燃烧区8补充燃烧，通过燃尽风调风器3在富氧燃尽区6内补充气流，与炉膛上升烟气充分混合，保证燃烧效率，从而能够在减少炉膛出口温升和保证燃烧效率的情况下使得NOx的总体排放量更低。

在本实用新型的优选实施方式中，如图1、图2所示，所述主燃烧器2、燃尽风调风器3和还原风调风器4均设置在锅炉的左侧壁和右侧壁上。当然，本实施方式中虽然以上述具体地布置方式为例进行说明，但其并非用以限定本实用新型。在其他实施方式中，所述主燃烧器2、燃尽风调风器3和还原风调风器4的布置位置可以根据具体工况做出调整。

在本实用新型中，所述主燃烧器2可以采用现有的各种适当的燃烧器，例如，可以选用燃油燃烧器、燃气燃烧器或者双燃料燃烧器。本实用新型的优选实施方式中，所述主燃烧器2为能够产生一次风为直流、内外二次风为旋流的旋流燃烧器，从而使大部份煤粉能够送到炉膛中间缺氧燃烧以抑制NOx的生成，在深度分级的条件下(主燃烧区5过量空气系数小于0.85)旋流的内外二次风在两侧壁区也能形成氧化性气氛，防止水冷壁结焦。

其中主燃烧器2的布置方式也可以采用任何适当的布置方式，在本实施方式中，所述主燃烧器2分多层布置在锅炉的左右两侧壁上，主燃烧器2之间的纵向间距、横向间距、最边上的主燃烧器到前侧壁的距离等基本相同，具体的间距可根据主燃烧器2单只功率的不同选取合适的值。

以下以一个具体的实施例来说明主燃烧器2的设置(应用于绥中俄制800MW机组)。主燃烧器2选用OPCC燃烧器，并对其扩锥角度及设计参数等进行优选，使得一次风直流速度20m/s，从而使大部份煤粉能够送到炉膛中间的主燃烧区5内缺氧燃烧以抑制NOx的生成；内外二次风均采用旋流，外二次风可调整旋流强度，在选用较低的主燃烧区过量空气系数(小于0.77)的条件下旋流的内外二次风在两侧壁区也能形成氧化性气氛，防止水冷壁结焦，如图3所示。在本实施例中，主燃烧器2的数量为48只，分四层布置在锅炉两侧壁，主燃烧器之间的纵向间距为4300mm、横向间距4420mm、最边上的主燃烧器2到前侧壁的距离为4440mm，燃烧器区域壁面热负荷选取1.39MW/m²较低值，如图1、图2所示。

在本实用新型的一个优选实施方式中，在所述锅炉的左侧壁和/或右侧壁上设置有对应于所述主燃烧区5的直流风产生装置9，直流风产生装置9的风口水平设置。所述直流风产生装置9能够在所述锅炉的前后侧壁上形成贴壁风，以在靠近所述锅炉的前后侧壁区域形成氧化性气氛。具体地，参见图2所示，在主燃烧器2的左右两侧设置直流风产生装置9，以形成足够动量的高速的直流风(设计风量占总风量的2.6％，其大小可调整)，用于在靠近未布置主燃烧器2的前后侧壁区域形成氧化性气氛，防止可能出现地前后侧壁结焦和高温腐蚀。

其中所述直流风产生装置9可以采用各种适合产生直流风的结构。在本实用新型的优选实施方式中，所述直流风产生装置9包括开设在锅炉侧壁上的喷口和用于向所述喷口提供气体的风管。形成贴壁风喷口可以为直流圆形喷口，并在每个连接喷口的风管上设有调节风门来调节风量。所述风管可以与二次风箱连通，已提供形成贴壁风的气流。

在本实用新型中，所述还原风调风器4设置在主燃烧器2上方的合适距离(可以按烟气在最上层的主燃烧器与此位置之间的停留时间0.2～0.4s计算得出)，例如，还原风调风器4设置在主燃烧器2上方4m处。还原风调风器4产生的风量可以为总风量的8～10％，例如可以是总风量的8％。通过调整还原风调风器4，可以形成多股具有不同动量的直流风，从而在缺氧还原区7内形成多个独立的局部有氧燃烧区8。这样设置的主要目的是在适当的高度上为炉膛横截面中部过量空气系数严重偏低的缺氧还原区7补充燃烧空气，在该区域保证总体仍为还原性气氛的情况下补充燃烧，防止燃烧过分推迟炉膛出口烟温升高及飞灰含碳量增加。

在本实用新型中，所述还原风调风器4可以选用各种具有风量调节功能的装置。在本实用新型的优选实施方式中，如图5所示，所述还原风调风器4可以包括两端敞口的筒形壳体41、固定在所述筒形壳体41一端上以封闭该敞口端的端盖42、开设在所述筒形壳体41侧壁上用于进风的调风口43、能够在所述筒形壳体41内滑动以逐渐打开或者关闭所述调风口43的调节套筒44和一端与所述调节套筒44连接、另一端穿出所述端盖42的用于驱动所述调节套筒44在所述筒形壳体41内滑动的调节拉杆45。上述还原风调风器4在使用时可以移动调节拉杆45，使调节套筒44打开或者部分打开调风口43，调风口43与外部气源连通，通过调风口43向筒形壳体41内通入气体，通入的气体经筒形壳体41另一端的敞口从筒形壳体41中喷出，形成一股直流气流，从而能够在缺氧还原区7内形成局部有氧燃烧区8。通过控制调节拉杆45的拉出的长度，即可以控制调节套筒44的位置，从而实现调风口43开度的调整。因此，可以方便地在缺氧还原区7内形成多个独立的局部有氧燃烧区8。为了确保在锅炉工作时，调风口43的开度保持设定值不变，可以在端盖42上设置能够定位调节拉杆45的卡紧装置。

本实用新型的所述还原风调风器4采用筒式调风方式，具有能够精确调整风速(动量)和阻力小等优点。在设置时，可以根据距主燃烧器2的距离、主燃烧器之间间距等实际情况，选择还原风调风器4的只数和宽度方向的布置位置，例如，参考图4所示，可以在锅炉的左右侧壁上分别布置7只还原风调风器4。通过还原风调风器4不等间距布置结合还原风调风器4不同风口动量的调整，能够在缺氧还原区7形成数量众多的氧化小区域(局部有氧燃烧区8)，氧化小区域都总体处于还原性气氛的包裹之中。

为了局部有氧燃烧区8分布均匀合理，优选地，所述还原风调风器4与所述主燃烧器2在宽度方向(即如图4所示的左右平方向)上错开布置。

本实用新型中，所述燃尽风调风器3设置在还原风调风器4上方足够距离(保证燃烧烟气在还原风到燃尽风之间区域内停留时间>0.5s)，例如在还原风调风器4上方5.5m处。

其中，所述燃尽风调风器3可以选用任何能够将气流输入到富氧燃尽区6内的适当结构，例如可以采用上述的还原风调风器4的结构。本实用新型的优选实施方式中，所述燃尽风调风器3为具有直流和旋流气流的调风器。所述燃尽风调风器3可以将两股独立的气流送入炉膛，中央部位的气流为直流气流，它速度高、刚性大能直接穿透上升烟气进入炉膛中心区域；外圈气流是旋转气流，离开调风器后向四周扩散，用于和靠近炉膛水冷壁的上升烟气进行混合。

参考图2所示，通过在锅炉的左右侧壁上设置多只同时具有直流和旋流气流的燃尽风调风器，能够确保空气与炉膛上升烟气的充分混合，从而保证燃烧效率。

进一步地，为了防止在主燃尽风下方近前后侧壁区域更早缺氧产生高温腐蚀及形成烟气通道短路增加CO含量，在所述燃尽风调风器3下方且临近所述燃尽风调风器3的位置处设置有侧燃尽风调风器10，侧燃尽风调风器10的风口水平设置，所述侧燃尽风调风器10能够在所述锅炉的前后侧壁上形成贴壁风。侧燃尽风调风器3的结构可以与上述的燃尽风调风器3采用相同的结构。

本实用新型的锅炉配风布置结构具有以下优点及突出性效果：

主燃烧器区域的近水冷壁区域处于氧化性气氛，适用于易结焦煤种，解决深度分级后主燃烧器区域结焦和高温腐蚀的问题；可以防止或减缓深度分级燃烧后炉膛出口烟温升高和减温水增加等问题，使得炉膛出口烟温升高不超过30℃；可以防止过于集中地燃尽风送入后再大量燃烧生成大量NOx，在达到更好降低NOx效果的同时，防止飞灰含碳量的升高。

在燃烧较好的烟煤时，按本实用新型的锅炉配风布置结构实施后，可达到NOx＜180mg/Nm³，同时飞灰含碳量<1％的效果。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种锅炉配风布置结构，所述锅炉配风布置结构包括设置在锅炉侧壁(1)上对应于主燃烧区(5)的多个主燃烧器(2)和设置在锅炉侧壁(1)上对应于富氧燃尽区(6)的多个燃尽风调风器(3)，其特征在于，所述主燃烧区(5)和所述富氧燃尽区(6)之间的缺氧还原区(7)内形成有多个独立的局部有氧燃烧区(8)。

2.根据权利要求1所述的锅炉配风布置结构，其特征在于，在所述锅炉侧壁(1)上设置有对应于所述缺氧还原区(7)的多个还原风调风器(4)，所述还原风调风器(4)能够在所述缺氧还原区(7)内形成所述多个独立的局部有氧燃烧区(8)。

3.根据权利要求1所述的锅炉配风布置结构，其特征在于，所述主燃烧器(2)为能够产生一次风为直流、内外二次风为旋流的旋流燃烧器。

4.根据权利要求2所述的锅炉配风布置结构，其特征在于，所述主燃烧器(2)、燃尽风调风器(3)和还原风调风器(4)均设置在锅炉的左侧壁和右侧壁上。

5.根据权利要求4所述的锅炉配风布置结构，其特征在于，在所述锅炉的左侧壁和/或右侧壁上设置有对应于所述主燃烧区(5)的直流风产生装置(9)，所述直流风产生装置(9)能够在所述锅炉的前后侧壁上形成贴壁风，以在靠近所述锅炉的前后侧壁区域形成氧化性气氛。

6.根据权利要求5所述的锅炉配风布置结构，其特征在于，所述直流风产生装置(9)包括开设在锅炉侧壁上的喷口和用于向所述喷口提供气体的风管。

7.根据权利要求2所述的锅炉配风布置结构，其特征在于，所述还原风调风器(4)与所述主燃烧器(2)在宽度方向上错开布置。

8.根据权利要求2所述的锅炉配风布置结构，其特征在于，所述还原风调风器(4)包括两端敞口的筒形壳体(41)、固定在所述筒形壳体(41)一端上的端盖(42)、开设在所述筒形壳体(41)侧壁上用于进风的调风口(43)、能够在所述筒形壳体(41)内滑动以逐渐打开或者关闭所述调风口(43)的调节套筒(44)和一端与所述调节套筒(44)连接、另一端穿出所述端盖(42)的用于驱动所述调节套筒(44)在所述筒形壳体(41)内滑动的调节拉杆(45)。

9.根据权利要求1所述的锅炉配风布置结构，其特征在于，所述燃尽风调风器(3)为具有直流和旋流气流的调风器。

10.根据权利要求3所述的锅炉配风布置结构，其特征在于，在所述燃尽风调风器(3)下方且临近所述燃尽风调风器(3)的位置处设置有侧燃尽风调风器(10)，所述侧燃尽风调风器(10)能够在所述锅炉的前后侧壁上形成贴壁风。