CN213746704U - 一种含有分级炉烟的双u型液态排渣锅炉低氮燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于燃煤发电技术领域，公开了一种含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统，包括与双U型液态排渣锅炉的两个燃烧室分别连接的第一组件和第二组件，第一组件和第二组件均包括风粉燃烧系统以及炉烟系统；风粉燃烧系统包括热风管路、煤粉燃烧器、煤粉管道；炉烟系统包括炉烟喷口、炉烟管路以及炉烟风机；炉烟管路一端连接炉烟风机的出口，另一端上设置第一炉烟支路及第二炉烟支路，第一炉烟支路与煤粉管道连接，第二炉烟支路通过接炉烟喷口与双U型液态排渣锅炉的燃烧室连接，炉烟风机的进口连接双U型液态排渣锅炉。将抽取的炉烟分成两级，从煤粉管道的煤粉燃烧器喷口和独立的炉烟喷口送入燃烧室，有效降低炉内燃烧NOx生成量。

Description

一种含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统

技术领域

本实用新型属于燃煤发电技术领域，涉及一种含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统。

背景技术

双U型液态排渣锅炉的低氮燃烧受限于锅炉尺寸较小，且采用“U”型燃烧方式，炉内燃烧过程在高温高环境下进行，以便于形成液态排渣，这与常见的切圆、对冲等锅炉低氮燃烧要求在低温低氧条件下进行燃烧，以实现低NOx生成的控制要求相悖。

所以，当前双U型液态排渣锅炉炉膛出口的NOx生成量普遍较高，对实现锅炉的超低排放目标十分不利，亟需一种有效的方式降低炉膛出口的NOx浓度。

目前，部分锅炉采用带有烟气再循环的燃烧技术降低燃烧过程中的NOx生成量，虽然已经在切圆、对冲等型式的锅炉上有相应的研究，但这些研究工作主要一般是以单级炉烟形式存在，而双U型液态排渣锅炉由于其锅炉本体及燃烧系统的复杂性明显高于常规锅炉，单级的炉烟系统难以适应该锅炉低氮和液态排渣的双重需要，导致NOx生成量普遍较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中，当前双U型液态排渣锅炉炉膛出口的NOx生成量普遍较高的缺点，提供一种含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统，包括与双U型液态排渣锅炉的两个燃烧室分别连接的第一组件和第二组件，第一组件和第二组件均包括风粉燃烧系统以及炉烟系统；风粉燃烧系统包括热风管路、煤粉燃烧器、煤粉管道；热风管路一端设置热风箱，另一端设置第一热风支路，第一热风支路通过煤粉燃烧器与燃烧室连接，煤粉管道与煤粉燃烧器连接；炉烟系统包括炉烟喷口、炉烟管路以及炉烟风机；炉烟管路一端连接炉烟风机的出口，另一端上设置第一炉烟支路及第二炉烟支路，第一炉烟支路与煤粉管道连接，第二炉烟支路通过接炉烟喷口与双U型液态排渣锅炉的燃烧室连接，炉烟风机的进口连接双U 型液态排渣锅炉，用于抽取双U型液态排渣锅炉内的炉烟。

本实用新型进一步的改进在于：

所述热风管路设置第一热风支路的一端上还设置第二热风支路及第三热风支路；第二热风支路通过燃烧室上设置的分级风喷口与燃烧室连接，第三热风支路通过燃烧室上设置的深度分级风喷口与燃烧室连接，煤粉燃烧器、分级风喷口及深度分级风喷口在燃烧室上自上而下依次设置。

所述煤粉燃烧器设置在燃烧室的拱上区域，分级风喷口及深度分级风喷口均设置在燃烧室的拱下区域。

所述第一热风支路上设置燃烧器热风调节风门，所述第二热风支路上设置分级风调节风门，所述第三热风支路上设置深度分级风调节风门。

所述第一组件的炉烟管路与和第二组件的炉烟管路连通，且第一组件的炉烟风机的出口及第二组件的炉烟风机的出口均设置炉烟风机出口调节风门。

所述第一炉烟支路上设置掺混炉烟调节风门。

所述第二炉烟支路上设置独立炉烟调节风门。

所述炉烟风机的进口连接双U型液态排渣锅炉的尾部烟道和/或引风机出口。

所述炉烟喷口设置在燃烧室内燃烧区域的正上方。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统，基于煤粉燃烧过程中NOx的生成机理，结合双U型液态排渣锅炉的燃烧和排渣特点，通过将低氧量的炉烟分成两级，其中，第一级炉烟从煤粉管道混合风粉混合物后从煤粉燃烧器喷口送入燃烧室，第二级炉烟通过独立的炉烟喷口送入燃烧室参与燃烧过程。第一级炉烟可以直接降低一次风氧量，有效控制着火过程中的氧浓度，另一方面烟气量的加入，会增大着火早期的烟气量，降低单支煤粉燃烧器火焰中心的温度水平，有利于控制燃烧器着火过程中的燃料型NOx和热力型NOx。第二级炉烟通过独立的炉烟喷口，在锅炉拱上高温区的向火侧将炉烟喷入燃烧室，通过加入低温低氧的冷炉烟，一方面可以调节燃烧室的拱上/侧墙的动量比，另一方面可以降低燃烧室中心区域的氧浓度水平，同时降低整个燃烧室的温度最高的中心区域的温度水平，有效降低热力型NOx生成量。本实用新型有效克服传统液态排渣锅炉主要依靠调节拱上和拱下风量分配的方式控制炉内低氮燃烧过程，往往造成的低氮燃烧的NOx控制与煤粉火焰的下冲动量调整及锅炉的液态渣的排渣控制之间的矛盾，以及常规空气分级条件下的低氮燃烧系统，无法实现通过调整燃烧过程中的输入介质的氧浓度和相对惰性的介质，来调节燃烧过程的温度来控制达到深度降氮的缺陷。本实用新型一方面可以通过加入分级炉烟降低燃烧核心控制区的氧浓度水平，另一方面可以也可以通过加入温度较低的惰性炉烟介质降低相应区域的温度水平，从而通过加入分级炉烟，实现对常规空气分级低氮燃烧系统强化燃烧过程中低氧和低温燃烧的条件，实现降低燃烧过程中NOx生产浓度的目的。

进一步的，设置第二热风支路及第三热风支路形成空气分级燃烧系统，实现将燃烧所需要的热风及其氧量分成多级，分别从拱上和拱下两个区域的多级喷口送入燃烧室，实现氧量的分级补给，从而在整体实现炉内动力场合理的情况下，控制燃烧室内的燃烧过程。进而通过锅炉的空气深度分级燃烧系统与分级炉烟实现协同，增强锅炉整体低氮燃烧能力，降低煤粉燃烧过程中燃料型NOx和热力型NOx的生成量，从而降低锅炉出口的NOx排放水平。

附图说明

图1为本实用新型实施例的含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统的结构示图。

其中：1-燃烧室；2-捕渣屏；3-辐射室；4-热风箱；5-煤粉管道；6-煤粉燃烧器；7-炉烟喷口；8-分级风喷口；9-深度分级风喷口；10-独立炉烟调节风门；11- 掺混炉烟调节风门；12-燃烧器热风调节风门；13-分级风调节风门；14-深度分级风调节风门；15-尾部烟道；16-炉烟风机入口调节风门；17-炉烟风机；18-炉烟风机出口调节风门。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型实施例提供一种含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统，加入一套分级炉烟系统，从炉内煤粉燃烧过程中NOx生成的机理入手，提出将炉膛出口的尾部烟道15的炉烟，通过炉烟风机进行抽取并分成两级，然后分别从煤粉管道5的煤粉燃烧器6喷口和独立的炉烟喷口7送入燃烧室1，实现降低NOx生成的目标。

其中，双U型液态排渣锅炉包括辐射室3、尾部烟道15以及辐射室3两侧对称设置的锅炉燃烧室组件，锅炉燃烧室组件包括燃烧室1和捕渣屏2，燃烧室 1与辐射室3的入口连接，捕渣屏2设置在燃烧室1与辐射室3之间；辐射室3 的出口和尾部烟道15的入口相连。

具体的，该含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统包括与双U 型液态排渣锅炉的两个燃烧室1分别连接的第一组件和第二组件，第一组件和第二组件均包括风粉燃烧系统以及炉烟系统。

其中，风粉燃烧系统包括热风箱4、热风管路、煤粉燃烧器6、煤粉管道5；热风管路一端连接热风箱4，另一端设置第一热风支路，第一热风支路通过煤粉燃烧器6与燃烧室1连接，煤粉管道5与煤粉燃烧器6连接。热风管路将热风送入热风箱4，第一热风支路将热风送入煤粉燃烧器6，继而通过煤粉燃烧器上的热风喷口送入燃烧室1参与煤粉的燃烧。

炉烟系统包括炉烟喷口7、炉烟管路以及炉烟风机17；炉烟管路一端连接炉烟风机17的出口，另一端上设置第一炉烟支路及第二炉烟支路，第一炉烟支路与煤粉管道5连接，第二炉烟支路通过接炉烟喷口7与双U型液态排渣锅炉的燃烧室1连接，炉烟风机17的进口连接双U型液态排渣锅炉，用于抽取双U型液态排渣锅炉内的炉烟。

通过第一炉烟支路及第二炉烟支路，将炉烟风机17出口的炉烟分为两路形成分级炉烟，一路送入煤粉管路，直接降低一次风氧浓度，并通过煤粉燃烧器6 参与煤粉的着火燃烧过程；另一路送入炉烟喷口7送入燃烧室1，实现烟气再循环，通过改变燃烧中心区域的氧量分布和降低温度水平，控制高温区的NOx生成量，且炉烟喷口7既可以布置在拱上区域，也可以布置在拱下区域，或拱上区域及拱下区域同时布置。

综上所述，本实用新型含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统，基于煤粉燃烧过程中NOx的生成机理，结合双U型液态排渣锅炉的燃烧和排渣特点，从控制煤粉的燃烧过程的组分分布、温度分布和动力场特点三方面入手，在常规液态排渣锅炉空气分级燃烧的基础上，提出通过将锅炉尾部烟道15内低氧量的炉烟分成两级，其中，第一级炉烟从煤粉管道5混合风粉混合物后从煤粉燃烧器6喷口送入燃烧室1，第二级炉烟通过独立的炉烟喷口7送入燃烧室1参与燃烧过程。第一级炉烟可以直接降低一次风氧量，有效控制着火过程中的氧浓度，另一方面烟气量的加入，会增大着火早期的烟气量，降低单支煤粉燃烧器火焰的温度水平，有利于控制燃烧器着火过程中的燃料型NOx和热力型NOx。第二级炉烟通过独立的炉烟喷口7，在锅炉拱上高温区的向火侧将炉烟喷入燃烧室 1，通过加入低温低氧的冷炉烟，一方面可以调节燃烧室1的拱上/侧墙的动量比，另一方面可以降低燃烧室1中心区域的氧浓度水平，同时降低整个燃烧室1的温度最高的中心区域的温度水平，有效降低热力型NOx生成量。

有效克服传统液态排渣锅炉主要依靠调节拱上和拱下风量分配的方式控制炉内低氮燃烧过程，往往导致造成低氮燃烧的NOx控制与煤粉火焰的下冲动量调整及锅炉的液态渣的排渣控制之间的矛盾，且常规空气分级条件下的低氮燃烧系统，无法实现通过调整燃烧过程中的输入介质的氧浓度和相对惰性的介质，来调节燃烧过程的温度来控制达到深度降氮的目标。本实用新型一方面可以通过加入分级炉烟降低燃烧核心控制区的氧浓度水平，另一方面可以也可以通过加入温度较低的惰性炉烟介质降低相应区域的温度水平，从而通过加入分级炉烟，实现对常规空气分级低氮燃烧系统强化燃烧过程中低氧和低温燃烧的过程，进而实现进一步降低燃烧过程中NOx生产浓度的目的。

本实用新型再一个实施例中，热风管路设置第一热风支路的一端上还设置第二热风支路及第三热风支路；第二热风支路通过燃烧室1上设置的分级风喷口8 与燃烧室1连接，第三热风支路通过燃烧室1上设置的深度分级风喷口9与燃烧室1连接，煤粉燃烧器6、分级风喷口8及深度分级风喷口9在燃烧室1上自上而下依次设置。优选的，煤粉燃烧器6设置在燃烧室1的拱上区域，分级风喷口 8及深度分级风喷口9均设置在燃烧室1的拱下区域。

第二热风支路连接分级风喷口8的热风入口，通过分级风喷口8的出口将热风送入燃烧室1参与煤粉燃烧；第三热风支路连接深度分级风喷口9的入口，通过深度分级风喷口9的出口将热风送入燃烧室1参与煤粉燃烧，空气分级实现将燃烧所需要的热风及其氧量分成多级，分别从拱上和拱下两个区域的多级喷口送入燃烧室1，实现氧量的分级补给，从而在整体实现炉内动力场合理的情况下，控制燃烧室1内的燃烧过程。进而通过锅炉的空气深度分级燃烧系统与分级炉烟实现协同，增强锅炉整体低氮燃烧能力，降低煤粉燃烧过程中燃料型NOx和热力型NOx的生成量，从而降低锅炉出口的NOx排放水平。

本实用新型再一个实施例中，第一热风支路上设置燃烧器热风调节风门12，所述第二热风支路上设置分级风调节风门13，所述第三热风支路上设置深度分级风调节风门14。燃烧器热风调节风门12用于调节第一热风支路的热风流量，分级风调节风门13用于调节第二热风支路的热风流量，深度分级风调节风门14用于调节第三热风支路的热风流量。

本实用新型再一个实施例中，第一组件的炉烟管路与和第二组件的炉烟管路连通，且第一组件的炉烟风机17的出口及第二组件的炉烟风机17的出口均设置炉烟风机出口调节风门18，可以实现第一组件和第二组件的联合/独立工作，可以单独停运任一组件的炉烟风机17，以便于检修。

本实用新型再一个实施例中，所述第二炉烟支路上设置独立炉烟调节风门10，第一炉烟支路上设置掺混炉烟调节风门11。其中，掺混炉烟调节风门11用于调节第一炉烟支路的炉烟流量，独立炉烟调节风门10用于调节第二炉烟支路的炉烟流量，独立炉烟调节风门10及掺混炉烟调节风门11可以与三条热风支路的热风流量协同控制，风量和烟气量可以通过相应设置在管路上的调节风门进行调节，从而适应锅炉变工况运行的优化控制的需要，从而实现锅炉深度降氮。

本实用新型再一个实施例中，炉烟风机17的进口连接双U型液态排渣锅炉的尾部烟道15和/或引风机出口。既可以使用炉烟风机17抽取位于尾部烟道15 上的中高温炉烟，也可以是直接使用锅炉引风机出口压力较高的低温炉烟，或采用两种炉烟的混合炉烟。

本实用新型再一个实施例中，炉烟喷口7设置在燃烧室1内燃烧区域的正上方，可以降低燃烧室1内中心区域的氧浓度水平，同时降低整个燃烧室1内温度最高的中心区域的温度水平，有效降低热力型NOx生成量。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，包括与双U型液态排渣锅炉的两个燃烧室(1)分别连接的第一组件和第二组件，第一组件和第二组件均包括风粉燃烧系统以及炉烟系统；

风粉燃烧系统包括热风管路、煤粉燃烧器(6)、煤粉管道(5)；热风管路一端设置热风箱(4)，另一端设置第一热风支路，第一热风支路通过煤粉燃烧器(6)与燃烧室(1)连接，煤粉管道(5)与煤粉燃烧器(6)连接；

炉烟系统包括炉烟喷口(7)、炉烟管路以及炉烟风机(17)；炉烟管路一端连接炉烟风机(17)的出口，另一端上设置第一炉烟支路及第二炉烟支路，第一炉烟支路与煤粉管道(5)连接，第二炉烟支路通过接炉烟喷口(7)与双U型液态排渣锅炉的燃烧室(1)连接，炉烟风机(17)的进口连接双U型液态排渣锅炉，用于抽取双U型液态排渣锅炉内的炉烟。

2.根据权利要求1所述的含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，所述热风管路设置第一热风支路的一端上还设置第二热风支路及第三热风支路；第二热风支路通过燃烧室(1)上设置的分级风喷口(8)与燃烧室(1)连接，第三热风支路通过燃烧室(1)上设置的深度分级风喷口(9)与燃烧室(1)连接，煤粉燃烧器(6)、分级风喷口(8)及深度分级风喷口(9)在燃烧室(1)上自上而下依次设置。

3.根据权利要求2所述的含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，所述煤粉燃烧器(6)设置在燃烧室(1)的拱上区域，分级风喷口(8)及深度分级风喷口(9)均设置在燃烧室(1)的拱下区域。

4.根据权利要求2所述的含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，所述第一热风支路上设置燃烧器热风调节风门(12)，所述第二热风支路上设置分级风调节风门(13)，所述第三热风支路上设置深度分级风调节风门(14)。

5.根据权利要求1所述的含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，所述第一组件的炉烟管路与和第二组件的炉烟管路连通，且第一组件的炉烟风机(17)的出口及第二组件的炉烟风机(17)的出口均设置炉烟风机出口调节风门(18)。

6.根据权利要求1所述的含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，所述第一炉烟支路上设置掺混炉烟调节风门(11)。

7.根据权利要求1所述的含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，所述第二炉烟支路上设置独立炉烟调节风门(10)。

8.根据权利要求1所述的含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，所述炉烟风机(17)的进口连接双U型液态排渣锅炉的尾部烟道(15)和/或引风机出口。

9.根据权利要求1所述的含有分级炉烟的双U型液态排渣锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，所述炉烟喷口(7)设置在燃烧室(1)内燃烧区域的正上方。

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