CN207527565U - 一种切圆煤粉解耦燃烧器组和燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种切圆煤粉解耦燃烧器组和燃烧装置，包括若干个一次风喷口、底部二次风喷口、中间二次风喷口、若干层上二次风喷口和燃尽风喷口，所述一次风喷口为上下排列布置；所述中间二次风喷口包括多个设置于一次风喷口之间的喷口；所述底部二次风喷口设置于最低一层一次风喷口的正下方，所述上二次风喷口连续设置于最高一层一次风喷口的正上方，所述燃尽风喷口为一层以上，所述燃尽风喷口设置于上二次风喷口的上方；所述中间二次风喷口的出口通流截面积占所有中间二次风喷口和上二次风喷口的出口通流截面积之和的20％～60％。本实用新型可使煤粉解耦燃烧装置的燃烧器组安装更紧凑，并适应已有锅炉的改造。

Description

一种切圆煤粉解耦燃烧器组和燃烧装置

技术领域

本实用新型涉及煤粉燃烧设备领域，具体地，本实用新型涉及一种一次风相对集中布置的切圆煤粉解耦燃烧器组和燃烧装置。

背景技术

煤粉燃烧的效率与NOx的排放存在耦合问题，采用空气分级燃烧降低NOx的排通常会使燃烧效率也降低。同时空气分级燃烧造成炉膛下部形成大范围的强还原性气氛，使得炉膛结焦和水冷壁的高温腐蚀问题突出。

申请号为CN2016202288516的中国专利申请提出了一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置的技术方案，较好地解决了燃烧效率与NOx排放的耦合问题。但该方案为了实现水平分级，使得一次风与二次风喷口分开布置，增加了炉膛水冷壁和风道结构的复杂性，更适合于新锅炉的制造，对原设计锅炉进行现场改造的造价很高。

实用新型内容

为了克服现有技术中对于现有锅炉进行改造成本较高的缺陷，解决燃烧效率与NOx排放的耦合问题，本实用新型提供了一种一次风相对集中布置的切圆煤粉解耦燃烧器组和燃烧装置。

本实用新型提供了一种煤粉解耦燃烧器组，包括若干个一次风喷口、底部二次风喷口、中间二次风喷口、若干层上二次风喷口和燃尽风喷口；所述一次风喷口为上下排列布置；所述中间二次风喷口包括多个设置于一次风喷口之间的喷口；所述底部二次风喷口设置于最低一层一次风喷口的正下方，所述上二次风喷口连续设置于最高一层一次风喷口的正上方，所述燃尽风喷口为一层以上，所述燃尽风喷口设置于上二次风喷口的上方；所述中间二次风喷口的出口通流截面积占所有中间二次风喷口和上二次风喷口的出口通流截面积之和的20％～60％。

作为上煤粉解耦燃烧器组一种更好的选择，所述中间二次风喷口与所述一次风喷口相间布置；或每2到3个相邻的一次风喷口之间设置一个所述二次风喷口，

作为上煤粉解耦燃烧器组一种更好的选择，所述燃尽风喷口设置于上二次风喷口的正上方，所述底层燃尽风喷口和最上层二次风喷口的间距大于上二次风喷口之间的间距。所述二次风喷口可以等间距设置，其也可以非等间距设置，当二次风喷口非等间距设置时，所述底层燃尽风喷口和最上层二次风喷口的间距大于上二次风喷口之间的平均间距。

作为上述煤粉解耦燃烧器组另外一种更好的选择，所述燃尽风喷口为两个以上，其中一部分在水平方向上与上二次风喷口的间距大于上二次风喷口高度的5倍，在垂直方向上与最上层的上二次风喷口4的间距大于等于上二次风喷口4之间的间距。

作为上述煤粉解耦燃烧器组一种更好的选择，所述上二次风喷口和燃尽风喷口为水平或垂直双向摆动机构。

作为上述煤粉解耦燃烧器组一种更好的选择，一次风喷口和中间二次风喷口构成一个一次风喷口小组，所述一次风喷口小组的各喷口的摆动机构相连。使用此设计，可使得通过控制摆动机构可使每个一次风喷口统一做垂直摆动。

作为上述煤粉解耦燃烧器组一种更好的选择，每个燃烧器组的若干个上二次风喷口构成一上二次风喷口小组，所述上二次风喷口小组的各喷口的摆动机构相连。使用此设计，可通过摆动机构可使每个上二次风喷口统一做垂直摆动。

作为上述煤粉解耦燃烧器组一种更好的选择，所述中间二次风喷口和一次风喷口的射向炉膛的入射角夹角为0～30度。

作为上述煤粉解耦燃烧器组一种更好的选择，所述中间二次风喷口和一次风喷口的射向炉膛的入射角形成的假想切圆旋转方向相反。

作为上述煤粉解耦燃烧器组一种更好的选择，所述燃烧器组进一步包括乏气和三次风喷口，其设置在一次风喷口与中间二次风喷口之间，或最上层一次风喷口上部并紧邻一次风喷口。

本实用新型还提供了一种切圆煤粉解耦燃烧装置，其包括若干组前述的燃烧器组，所述燃烧器组水平标高相同的布置在切圆燃烧煤粉锅炉炉膛内。所述燃烧器组的喷口喷射气流角度在炉膛内形成切圆燃烧的旋转气流，具体的角度设计可以采用现有技术已经公开的手段。

作为上述切圆煤粉解耦燃烧装置一种更好的选择，所述燃烧器组数目为4个，布置于切圆燃烧煤粉锅炉炉膛的四角或四壁。

作为上述切圆煤粉解耦燃烧装置一种更好的选择，所述燃烧器组数目为8个，布置于切圆燃烧煤粉锅炉炉膛的八角。

在适用于不同的切圆燃烧炉时，可以通过改变引入的燃烧器组的数目，从而实现解耦燃烧，保证可燃物的燃尽。

本实用新型还提供了一种解耦燃烧的方法，包括：

进入炉膛的气流进入炉膛后在炉膛内形成旋转上升的气流，一次风喷口携带煤粉进入炉膛燃烧，中间二次风喷口补充部分助燃空气与一次风混合，随着混合气流上升，上二次风喷口继续补充助燃空气，逐渐使得混合气流的过量空气系数达到0.75～1.0，燃尽风喷口补充剩余的燃尽空气，使烟气中可燃物燃烧充分。一般而言，布置的喷口只有在满负荷的时候才全部投入运行，正常情况下只投入部分喷口，但是作为常识，切圆煤粉解耦燃烧装置中投入的所有喷口共同起作用形成旋转上升的气流。

由于一次风相对集中布置在炉膛下部，并有少量中间二次风助燃，可使炉膛下部形成较强的还原性气氛和有利的稳燃条件，且燃烧强度受中间二次风量的限制。采用沿炉膛高度连续布置的上二次风来控制燃烧强度和进程，保持半焦燃烧在还原性气氛下连续进行，可大幅降低烟气局部含氧量，以抑制燃料型和热力型NOx的生成。由于及时完成了燃料氮的转化，可使燃尽过程及早在高温氧化区展开，可燃物与氧气充分混合，确保可燃物的燃尽。

喷口水平摆动可调节假想切圆的直径，优化动力场，避免炉膛结焦；喷口垂直摆动可调节炉膛出口烟温，从而调节锅炉再热蒸汽温度等；燃尽风喷口水平摆动还可以调节炉膛出口烟气的温度偏差，确保受热面的安全。

作为上述方法一种更好的选择，所述底部二次风喷1总风量占炉膛内总风量的10％～20％；所述中间二次风喷口的总风量占炉膛内总风量的15％～45％；所述上二次风喷口的总风量占炉膛内总风量的15％～50％；所述燃尽风喷口的总风量占炉膛内总风量的10％～40％。

本实用新型具有如下的优点：

1、本实用新型可使燃烧器组安装更为紧凑，减少炉膛水冷壁开孔位置和简化风道的布置，显著降低制造成本，并适应已有锅炉的改造。

2、本实用新型中各一次风喷口组和上二次风喷口组可各自分别摆动调整，增加了动力场和炉温调节的灵活性，也可减轻一次风喷口的磨损。

3、本实用新型中一次风向下相对集中布置有利于稳燃和增加最上层一次风的煤粉燃烧时间；少量中间二次风可在保障持续燃烧下限制下部燃烧强度(煤粉燃烧比例)，并维持适当的半焦反应活性；一次风间减少二次风布置有利于低负荷稳燃和抑制挥发分NOx生成；上二次风连续布置有利于控制焦炭氮在最适宜的还原性气氛下快速连续转化，及早开始反应活性降低的半焦燃尽阶段，并避免炉膛中随着燃尽风的进入产生氧量和NOx的阶跃。本实用新型可在保障燃烧效率下，比传统空气分级技术更大幅度地稳定降低NOx排放，对于烟煤等甚至可完全取消烟气脱硝装置。

附图说明

图1、本实用新型的解耦燃烧器组的结构示意图；

图2、本实用新型的解耦燃烧器组的俯视图；

附图标识：

1、底部二次风喷口；2、一次风喷口；3、中间二次风喷口；4、上二次风喷口；5、燃尽风喷口。

具体实施方式

如下结合实施例对本实用新型进行仅以的解释，其仅用对本实用新型的解释而并非限制。

请参见图1-2，本实用新型提供了一种煤粉解耦燃烧器组，包括：若干个一次风喷口2、底部二次风喷口1、中间二次风喷口3、若干层上二次风喷口4和燃尽风喷口5；所述一次风喷口2为上下排列布置；所述中间二次风喷口3包括多个设置于一次风喷口2之间的喷口；所述底部二次风喷口1设置于最低一层一次风2喷口的正下方，所述上二次风喷口4连续设置于最高一层一次风2喷口的正上方，所述燃尽风喷口5为一层以上，所述燃尽风喷口设置于上二次风喷口的上方；所述中间二次风喷口的出口通流截面积占所有中间二次风喷口和上二次风喷口的出口通流截面积之和的20％～60％。

所述中间二次风喷口与所述一次风喷口相间布置；或每2到3个相邻的一次风喷口之间设置一个所述二次风喷口。

所述燃尽风喷口可设置于上二次风喷口的正上方，所述底层燃尽风喷口和最上层二次风喷口的间距大于上二次风喷口之间的间距。采用此设计可降低燃尽风总高度，增加燃尽风在下面的混合区域，以便快速混合均匀，增加燃尽度。

所述燃尽风喷口为两个以上时，其中一部分布置在最上一层上二次风喷口的正上方，且在水平方向上与上二次风喷口的间距大于上二次风喷口高度的5倍，在垂直方向上与最上层的上二次风喷口4的间距大于等于上二次风喷口4之间的间距。采用此设计可降低燃尽风总高度，增加燃尽风在下面的混合区域，以便快速混合均匀，增加燃尽度。

所述上二次风喷口和燃尽风喷口为水平或垂直双向摆动机构。

可选的，所述一次风喷口和中间二次风喷口构成一个一次风喷口小组，所述一次风喷口小组的摆动机构相连。使用此设计，可使得通过控制摆动机构可使每个一次风喷口统一做垂直摆动。

可选的，每个燃烧器组的若干个上二次风喷口构成一上二次风喷口小组，所述上二次风喷口小组的摆动机构相连。使用此设计，可通过摆动机构可使每个上二次风喷口统一做垂直摆动。

可选的，所述中间二次风喷口和一次风喷口的射向炉膛的入射角夹角为0～30度。

可选的，所述中间二次风喷口和一次风喷口的射向炉膛的入射角形成的假想切圆旋转方向相反。采用此设计可控制一次风与二次风的混合时机，减少挥发分NOx的生成。一二次风反切是为了在控制假想切圆直径下(影响动力场)，延长一次风与二次风的混合。

可选的，所述燃烧器组进一步包括乏气和三次风喷口，其设置在一次风喷口与中间二次风喷口之间，或最上层一次风喷口上部并紧邻一次风喷口。

基于上述的燃烧器组，本实用新型还提供了一种切圆煤粉解耦燃烧装置，其包括若干组前述的燃烧器组，所述燃烧器组水平标高相同的布置在切圆燃烧煤粉锅炉炉膛内。

所述燃烧器组数目可为4个，布置于切圆燃烧煤粉锅炉炉膛的四角或四壁。

所述燃烧器组数目也可以为8个，布置于切圆燃烧煤粉锅炉炉膛的八角。

在适用于不同的切圆燃烧炉时，可以通过改变引入的燃烧器组的数目，从而实现解耦燃烧，保证可燃物的燃尽，如所述燃烧器组的数目可以为5-7。

基于上述的燃烧器组和切圆煤粉解耦燃烧装置进行解耦燃烧的方法，包括：

由各喷口进入炉膛的气流在相互作用下在炉膛形成旋转上升的气流，一次风喷口携带煤粉进入炉膛燃烧，中间二次风喷口补充部分助燃空气与一次风混合，随着混合气流上升，上二次风喷口继续补充助燃空气，逐渐使得混合气流的过量空气系数达到0.75～1.0，燃尽风喷口补充剩余的燃尽空气，使烟气中可燃物燃烧充分。所述底部二次风喷总风量占炉膛内总风量的10％～20％；所述中间二次风喷口的总风量占炉膛内总风量的15％～45％；所述上二次风喷口的总风量占炉膛内总风量的15％～50％；所述燃尽风喷口的总风量占炉膛内总风量的10％～40％。

由于一次风相对集中布置在炉膛下部，并有少量中间二次风助燃，可使炉膛下部形成较强的还原性气氛和有利的稳燃条件，且燃烧强度受中间二次风量的限制。采用沿炉膛高度连续布置的上二次风来控制燃烧强度和进程，保持半焦燃烧在还原性气氛下连续进行，可大幅降低烟气局部含氧量，以抑制燃料型和热力型NOx的生成。由于及时完成了燃料氮的转化，可使燃尽过程及早在高温氧化区展开，可燃物与氧气充分混合，确保可燃物的燃尽。

喷口水平摆动可调节假想切圆的直径，优化动力场，避免炉膛结焦；喷口垂直摆动可调节炉膛出口烟温，从而调节锅炉再热蒸汽温度等；燃尽风喷口水平摆动还可以调节炉膛出口烟气的温度偏差，确保受热面的安全。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种煤粉解耦燃烧器组，包括若干个一次风喷口、底部二次风喷口、中间二次风喷口、若干层上二次风喷口和燃尽风喷口，其特征在于：

所述一次风喷口为上下排列布置；所述中间二次风喷口包括多个设置于一次风喷口之间的喷口；所述底部二次风喷口设置于最低一层一次风喷口的正下方，所述上二次风喷口连续设置于最高一层一次风喷口的正上方，所述燃尽风喷口为一层以上，所述燃尽风喷口设置于上二次风喷口的上方；

所述中间二次风喷口的出口通流截面积占所有中间二次风喷口和上二次风喷口的出口通流截面积之和的20％～60％；

一次风喷口和中间二次风喷口构成一个一次风喷口小组，所述一次风喷口小组的各喷口的摆动机构相连；

每个燃烧器组的若干个上二次风喷口构成一上二次风喷口小组，所述上二次风喷口小组的各喷口的摆动机构相连。

2.根据权利要求1所述的煤粉解耦燃烧器组，其特征在于，所述中间二次风喷口与所述一次风喷口相间布置；或每2到3个相邻的一次风喷口之间设置一个所述二次风喷口。

3.根据权利要求1所述的煤粉解耦燃烧器组，其特征在于，所述燃尽风喷口设置于上二次风喷口的正上方，底层燃尽风喷口和最上层二次风喷口的间距大于上二次风喷口之间的间距。

4.根据权利要求1所述的煤粉解耦燃烧器组，其特征在于，所述燃尽风喷口为两个以上，其中一部分在水平方向上与上二次风喷口的间距大于上二次风喷口高度的5倍，在垂直方向上与最上层的上二次风喷口的间距大于等于上二次风喷口之间的间距。

5.根据权利要求1所述的煤粉解耦燃烧器组，其特征在于，所述中间二次风喷口和一次风喷口的射向炉膛的入射角夹角为0～30度。

6.根据权利要求1所述的煤粉解耦燃烧器组，其特征在于，所述燃烧器组进一步包括乏气和三次风喷口，其设置在一次风喷口与中间二次风喷口之间，或最上层一次风喷口上部并紧邻一次风喷口。

7.一种切圆煤粉解耦燃烧装置，其包括若干组权利要求1-6任一所述的燃烧器组，所述燃烧器组水平标高相同地布置在切圆燃烧煤粉锅炉炉膛内。