CN102297421B - 一种w型火焰解耦燃烧炉及解耦燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种W型火焰解耦燃烧炉及解耦燃烧方法。该解耦燃烧炉的炉膛由前后侧墙、上炉膛侧墙(12)、下炉膛拱(13)、下炉膛侧墙(14)和下炉膛冷灰斗壁(15)围成，在所述的下炉膛拱(13)上由炉膛中心往外依次设置若干组对称的超浓一次风喷口(8)、浓一次风喷口(7)和淡一次风喷口(6)，若干组一次风喷口(8、7、6)在下炉膛拱(13)上在前后墙之间均匀设置，喷口方向向下，在所述的下炉膛侧墙(14)上对称设置若干侧墙上二次风喷口(4)；侧墙上二次风喷口(4)与一次风喷口(8、7、6)沿前后向交错设置，所述下炉膛侧墙(14)上在前后墙之间设置若干侧墙下二次风喷口(3)。本发明装置降低了NO_x的生成以及飞灰可燃物。

Description

一种W型火焰解耦燃烧炉及解耦燃烧方法

技术领域

本发明涉及煤粉燃烧设备领域，具体地，本发明涉及一种W型火焰解耦燃烧炉及解耦燃烧方法。

背景技术

在煤粉燃烧的实际应用中，随着煤粉空气混合物在燃烧阶段的燃烧温度和氧浓度的提高，煤粉更易快速、充分燃尽，烟气中飞灰可燃物(未燃尽碳和CO)的含量降低；同时，高温富氧又会使燃烧过程中生成的NO_x大幅提高；另一方面，煤粉空气混合物在燃烧阶段的燃烧温度和氧浓度越低越有利于抑制氮氧化物NO_x生成，但煤粉更不易燃尽。因而，解除煤粉燃烧的飞灰可燃物与NO_x的耦合排放问题是燃烧技术上长期存在的技术难点。

目前，已开发的适用于煤粉燃烧锅炉的低NO_x燃烧技术主要有空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术、烟气再循环燃烧技术等。由于前述的耦合排放关系，这几种技术往往只能侧重一个方面问题的解决，不仅不能彻底地解决问题，同时还带来许多其它问题。

解耦燃烧技术可以实现解除煤炭燃烧的飞灰可燃物与NO_x的耦合排放关系，是同时降低飞灰可燃物和NO_x排放的有效方法。目前，人们已对解耦燃烧降低NO_x的机理进行了深入研究，并出现了适用于多种炉型的解耦燃烧技术专利，如专利“低氮氧化物排放煤粉解耦燃烧器及煤粉解耦燃烧方法”(中国发明专利申请号：201110033811.8)发明了一种煤粉解耦燃烧器和煤粉解耦燃烧方法，该解耦燃烧技术更适合于四角切圆锅炉。

W型火焰炉是解决难燃煤种稳燃和降低飞灰含碳量的主要炉型，但由于该炉型燃烧器的燃烧特性不佳、下炉膛配风的不合理，造成局部区域温度峰值高于1500℃的氧化性环境，致使其大量生成热力型氮；由于其燃烧不稳定，不能及时送配二次风，难以实现分级配风，所以W型火焰炉的燃料型NO_x的生成量很大。

对于NO_x排放很高的大部分现有W型火焰炉，其生成的NO_x中热力型往往占据主导。而对于NO_x排放不太高的大多W型火焰炉，其炉温峰值通常不太高，生成的NO_x中仍然以燃料型为主。

控制温度场只可以控制热力型的生成。传统分级燃烧注重控制浓度场：在炉膛形成大范围还原性气氛，以同时抑制燃料型和热力型NO_x的生成。由于大还原区控制比较粗放，为有效降低NO_x排放，需要较大还原性区域，因而需保持火上风与主燃烧区一定距离，在燃烧后期低温区域使煤粉燃尽。

如果单纯强化燃烧、简单的空气分级供给和降低炉膛温度，虽然一定程度上都可使NO_x排放降低，但其飞灰含碳量显著增高，锅炉效率和安全性急剧下降。NO_x与飞灰可燃物的耦合排放问题已成为W型火焰炉的顽疾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种W型火焰解耦燃烧炉。

本发明的再一目的在于W型火焰解耦燃烧方法。

根据本发明的W型火焰解耦燃烧炉，该解耦燃烧炉的炉膛由前后侧墙、上炉膛侧墙12、下炉膛拱13、下炉膛侧墙14和下炉膛冷灰斗壁15围成，

在所述的下炉膛拱13上设置若干组的一次风喷口，每组一次风喷口由炉膛中心往外依次为超浓一次风喷口8、浓一次风喷口7和淡一次风喷口6，所述若干组一次风喷口在下炉膛拱13上在前后墙之间设置，喷口方向向下，

在所述的下炉膛侧墙14上对称设置若干侧墙上二次风喷口4，经侧墙上二次风喷口4喷出的风能达到炉膛中部，有足够的卷吸能力，使下炉膛上部的高温烟气向侧墙深度回流，以保证超浓煤粉快速热解、气化和燃烧；

所述的每个侧墙上二次风喷口4与每组一次风喷口沿前后向交错设置，

所述下炉膛侧墙14上在前后墙之间设置若干侧墙下二次风喷口3，用于补充助燃气并将下行煤粉托住，以使煤粉充分燃烧和避免煤粉冲刷冷灰斗结焦。

所述若干组一次风喷口8、7、6中的每组超浓一次风喷口8浓一次风喷口7和淡一次风喷口6分别沿直线单排设置，或采用双排平行设置，所述一次风喷口8、7、6中与竖直方向上的夹角为0～30度。

在所述的每一组淡一次风喷口6的外侧还设置贴壁二次风喷口5用于向炉膛前后墙附近卷吸高温烟气，减轻炉墙的结焦和高温腐蚀，增加拱顶的二次风和一次风下行的总动量，并及时向着火的一次风补充二次风总量的15～30％的空气。

在所述的下炉膛冷灰斗壁15的底部对称水平设置若干底部边界风喷口1。

所述侧墙下二次风喷口3为为狭长风口，用于提供助燃气，使煤粉充分燃烧，所述侧墙上二次风喷口4喷口方向为斜向下，与水平夹角0～60度，所述若干侧墙下二次风喷口3，喷口方向斜向下，与水平夹角0～30度。

所述上炉膛侧墙12上相对设置两个下倾的上炉膛燃尽风喷口9，该上炉膛燃尽风喷口9下倾角度为与水平夹角小于30度。

本发明还提供了一种基于W型火焰解耦燃烧炉的解耦燃烧方法，所述方法包括以下步骤：

1)将煤粉浓度由大到小的煤粉气流通入超浓一次风喷口8、浓一次风喷口7和淡一次风喷口6中，在燃烧热和高温回流热烟气的作用下，超浓一次风喷口8中的超浓煤粉快速热解、气化和燃烧，已燃烧的超浓煤粉气流在炉膛内流动，并与相邻的浓粉气流、和淡粉气流混合，剩余煤粉快速热解气化，使煤中挥发份充分析出并燃烧，在该过程中氧气的消耗逐级增大，所述燃烧、热解和气化过程均在还原气氛下反应，生成的NO_x含量降低；

2)在煤粉燃烧的同时侧墙上二次风喷口4和侧墙下二次风喷口3进行配风，侧墙上二次风喷口4的风量为二次风总量的20～45％，侧墙上二次风喷口4配风的射程贯穿到下炉膛的中部，射流卷吸能力强，在下炉膛上部的高温烟气向侧墙深度回流，燃烧器及时着火，同时该二次风牵引一次风气流，一次风在下炉膛的行程提高，煤粉避免过早的上飘，并且该二次风穿过相邻的下行一次风气流之间时，与下行扩散开的一次风混合，补充助燃空气；

通入的下层二次风风量为二次风总量的20～45％，进一步补充助燃的空气，同时将下行煤粉托住，并携带其上行，以避免煤粉冲刷冷灰斗结焦。

3)同时在下炉膛拱上布置的贴壁二次风喷口5中通入二次风，使炉膛前后墙附近卷吸高温烟气，减轻炉墙的结焦和高温腐蚀，增加拱顶的二次风和一次风下行的总动量，并及时向着火的一次风补充一部分空气，风量为二次风总量的15～30％。

所述步骤1)中煤粉浓度最高的煤粉气流射流速度为18m/s～35m/s。

所述方法进一步包括通过底部边界风喷口1进行配风的步骤，其风率为5～10％，其中风率是指进入该喷口的风量占总的风量的百分数，以下风率具有同样的含义，以避免炉底结焦和降低炉渣含碳量。

所述方法进一步包括上炉膛燃尽风喷口9配风的过程，其风率5％～15％，以控制下炉膛出口附近的过量空气，改善一次风和二次风分层流动造成的浓度场不均。

其机理是：煤粉解耦燃烧的思路是精确地分区燃烧，通过同时细致地控制浓度场和温度场，形成不同燃烧区域。燃烧初期，在燃烧器喷口附近区域，要确保在高温低氧环境下及时稳定燃烧，最大限度地增加煤中挥发份氮的比例，在强还原性气氛下抑制燃料型氮氧化物的生成；燃烧中期集中于炉膛燃烧区大部分区域，需保持均匀和较高的炉温以及适量空气量，提高火焰充满度以延长煤粉燃烧行程，避免生成热力型NO_x的同时提高燃烧强度；燃烧后期炉温低于热力型NO_x大量生成的1500℃，通过加强过量空气与烟气中未燃尽煤粉的及时均匀混合，在炉膛温度较高的区域尽可能使煤粉燃尽，避免不易燃尽的的焦炭到推迟到低温区燃烧。

实现过程为：在W型火焰炉现有的基本炉体结构下，通过改变喷口位置，使一次风燃烧器喷口和二次风喷口的配风布置合理，以实现分级送风，逐级燃烧，使炉膛氧气浓度分布合理、温度分布均匀。

1、一次风分为浓淡不同的气流由不同的喷口进入下炉膛并燃烧、气化：

首先将布置在W型火焰炉的下炉膛拱上的一次风分为浓淡不同的气流由不同的喷口进入下炉膛，煤粉在高温和强还原性气氛下发生热解、气化和煤气燃烧，充分利用煤炭自身的热解和气化产物将燃料型NO_x转化为更为稳定的N₂；随着焦炭开始燃烧，氧气消耗增大，但控制二次风等配风使燃烧区仍然维持一段还原性气氛，以进一步抑制NO_x的生成；最后及时补充燃尽风并使之与煤粉充分混合，创造富氧但不至于产生热力型NO_x的高温环境，避免难以燃尽的焦炭推迟在低温区燃烧，以确保煤炭的充分燃尽。从而实现同时降低NOx和飞灰含碳量的解耦燃烧。

本发明的W型火焰炉的结构和配风方式如图1所示。

采用多通道煤粉解耦燃烧器，将煤粉浓度分为三级(也可为更多级)，超浓粉气流、低浓度浓粉气流与淡粉气流分开相继布置在下炉膛前后拱上，不同浓度的煤粉气流由不同通道喷口垂直向下喷入下炉膛。

使煤粉浓度最高的煤粉气流进入炉膛的超浓一次风喷口8靠近下炉膛2的出口，浓一次风喷口7和淡一次风喷口等按煤粉浓度由大到小依次由炉膛中心往炉堂前后墙侧一字排列；为了进一步集中火焰，前述一字排列的多个浓淡喷口也可以两排以上相邻平行排列，形成一组。

煤粉浓度最高的煤粉气流射流速度高(18m/s～35m/s)，卷吸能力强，既保障及时着火，同时煤粉下冲能力也较强。淡粉管煤粉细度较高，在背火侧温度较低的区域也相对容易着火。随着已燃烧的超浓煤粉气流在炉膛内流动，该超浓煤粉气流相继与相邻的浓粉气流、和淡粉气流及时混合，在燃烧热和高温回流热烟气的作用下，混入气流被相继加热到着火温度，快速进行剩余煤粉的热解气化，使煤中挥发份充分析出并燃烧；多个一次风喷口的间隔布置，加大了一次风卷吸高温烟气的表面积，即有利于燃烧器稳燃，由浓到淡相继燃烧，对氧气的消耗逐级增大，也有利于降低NO_x的生成；同时使得煤粉在下炉膛较大的空间范围内燃烧，即可显著降低下炉膛出口部位局部温度峰值，也可使煤粉在下炉膛燃烧充分。

2、二次风配风，依照煤粉气流的燃烧过程交错送入炉膛：

拱顶二次风分为两部分，一部分为冷却燃烧器喷口的周界风(图中未示出)，控制在2～8％左右，周界风太大会影响浓淡分离的效果；一部分为沿前后墙下行的贴壁风。下炉膛拱上布置的贴壁二次风喷口5紧邻下炉膛2的前后墙，主要为了向炉膛前后墙附近卷吸高温烟气，减轻炉墙的结焦和高温腐蚀，增加拱顶的二次风和一次风下行的总动量，并及时向着火的一次风补充一部分空气，风率约15～30％。

下炉膛2的前后侧墙二次风喷口分为上下两层，侧墙上二次风喷口4靠近前述一次风喷口，与各组一次风喷***错排列，从前述各组一次风喷***流间隔的缝隙斜向下射入下炉膛。侧墙下二次风喷口3在侧墙上二次风喷口4的下方，靠近下炉膛底部的冷灰斗，在一次风喷***流正下方斜向下射入下炉膛。

上层二次风风率约为25～45％，该侧墙上二次风喷口4设计要保障足够的刚性，有足够的射程贯穿到下炉膛的中部，为从炉底反转上行的煤粉在炉膛中部燃尽提供过量空气。该二次风还要有足够的射流卷吸的能力，使下炉膛中部的高温烟气向侧墙深度回流，提高燃烧器区域和前后墙附近的炉温，促进燃烧器及时着火，改善下炉膛温度场的均匀性。该二次风也可牵引一次风气流，提高一次风在下炉膛的行程，避免较早地上飘。另外，该二次风穿过相邻两组的下行一次风气流之间时，该二次风扩散部分与下行扩散开的一次风混合，可以及时补充一些助燃空气，保障燃烧强度的持续。该二次风在进入炉膛中部后仍然有一定刚度，前后墙的该二次风形成对冲，有利于加强煤粉气流的燃烧后期混合均匀，减小一次风集中布置和分层流动造成的浓度场不均。

下层二次风风率约为20～40％，主要为已燃烧的煤粉提供适量助燃的空气，同时将下行煤粉托住，并携带其上行，避免煤粉冲刷冷灰斗结焦。该侧墙下二次风喷口3已接近炉底，二次风刚性不宜过大，均匀地分散布置，有利于与下行煤粉扩散混合均匀。该二次风量也不宜过大，以减小炉膛底部压力，有利于提高一次风的下行行程。

下炉膛冷灰斗壁15部位设有风率约5～10％的底部边界风喷口1，底部边界风，可托起离析的煤粉，并提供少量助燃空气，以避免炉底结焦和降低炉渣含碳量。

靠近下炉膛2出口的上炉膛11的前后墙设置有与水平夹角0～30度的下倾上炉膛燃尽风喷口9，风率5％～15％，主要为控制下炉膛出口附近的过量空气。另外，也可提高上炉膛前后墙附近的含氧量，改善一次风和二次风分层流动造成的浓度场不均。

本发明的W型火焰炉的解耦燃烧方法的主要特点是：

本发明的一次风通过逐级燃烧方式可实现更大深度地降低燃料型NO_x的生成。超浓粉气流、低浓度浓粉气流与淡粉气流分开相继布置，超浓粉气流靠近炉膛高温区，在向火侧，淡粉气流在背火侧。不仅温度场和浓度场分布合理，而且也加大了一次风卷吸高温烟气的表面积，即有利于燃烧器稳燃，也有利于煤粉的快速热解气化；由浓到淡相继燃烧，对氧气的消耗逐级增大，也有利于深幅降低NO_x的生成。本发明的二次风分级配风更为合理，实现了更为精细的分区燃烧。一次风燃烧初期周围的空气量很小，除自身携带的空气外，主要由拱顶二次风和下炉膛内回流烟气的过量空气提供助燃，还原性气氛浓，且持续时间较长，因而对于抑制燃料型NO_x的生成十分有利。二次风与一次风混合逐级进行，以始终保持较高的炉温和适量空气量，将燃烧中心范围向下炉膛扩大，使下炉膛温度场更为均匀，避免局部温度峰值过高，延长煤粉燃烧行程同时可以提高火焰充满度，提高了燃烧强度的同时减少热力型NO_x的生成；墙上二次风喷口4作为一部分燃尽风的送风，使过量的空气在下炉膛中部就及时混入，可及早促使剩余焦炭在高温区燃尽，延长在下炉膛充分燃烧的时间，同时避免大量燃烧推迟在下炉膛出口区域，形成高温富氧的环境，以控制NO_x的生成。

这样通过一次风喷口和二次风喷口等的组合，实现逐级着火，氧气逐级供给的方式，完成先在低温还原性气氛下燃烧再在高温氧化性气氛下燃尽的多区燃烧过程，解除了煤粉燃烧的飞灰可燃物、CO与NO_x的耦合排放问题，实现了二者排放同时降低的解耦燃烧。

本发明的侧墙上二次风喷口4射程贯穿到下炉膛的中部，不仅可作为一部分燃尽风的送风，也可使下炉膛中部的高温烟气向侧墙深度回流，提高燃烧器区域和前后墙附近的炉温，促进燃烧器及时着火，改善下炉膛温度场的均匀性。该二次风也可牵引一次风气流，提高一次风在下炉膛的行程。另外，该二次风扩散部分与下行扩散开的一次风混合，可以及时补充一些助燃空气，保障燃烧强度的持续。前后墙的该二次风在下炉膛中部形成对冲，有利于加强煤粉气流的燃烧后期混合均匀，减小一次风集中布置和分层流动造成的浓度场不均。

本发明的下炉膛前后墙附近从拱顶部下行的贴壁二次风不仅可降低水冷壁附近的还原性气氛，有利于减小炉膛水冷壁高温腐蚀和结焦的发生。还可增加对高温烟气的卷吸回流能力，避免低温区内部的回流，提高前后墙附近的炉温，同时也可为一次风补充高温助燃空气。

附图说明

图1为本发明的W型火焰煤粉解耦燃烧炉的结构主视图；

图2为本发明的W型火焰煤粉解耦燃烧炉的结构侧视图。

附图标识

1、底部边界风喷口      2、下炉膛            3、侧墙下二次风喷口

4、侧墙上二次风喷口    5、贴壁二次风喷口    6、淡一次风喷口

7、浓一次风喷口        8、超浓一次风喷口    9、上炉膛燃尽风喷口

10、烟气流             11、上炉膛           12、上炉膛侧墙

13、下炉膛拱           14、下炉膛侧墙       15、下炉膛冷灰斗壁

16、锅炉后墙           17、锅炉前墙

具体实施方式

下面结合附图对本发明的W型火焰解耦燃烧炉以及解耦燃烧方法进行进一步的说明。

如图1～2所示，本发明的W型火焰解耦燃烧炉包括底部边界风喷口1、下炉膛2、侧墙下二次风喷口3、侧墙上二次风喷口4、贴壁二次风喷口5、淡一次风喷口6、浓一次风喷口7、超浓一次风喷口8、上炉膛燃尽风喷口9、烟气流10、上炉膛11、上炉膛侧墙12、下炉膛拱13、下炉膛侧墙14、下炉膛冷灰斗壁15和锅炉边墙16。

本发明的W型火焰炉的结构和配风方式如图1所示。

采用多通道煤粉解耦燃烧器，将煤粉浓度分为三级(也可为更多级)，超浓粉气流、低浓度浓粉气流与淡粉气流分开相继布置在下炉膛前后拱上，不同浓度的煤粉气流由不同通道喷口垂直向下喷入下炉膛。

使煤粉浓度最高的煤粉气流进入炉膛的超浓一次风喷口8靠近下炉膛2的出口，浓一次风喷口7和淡一次风喷口等按煤粉浓度由大到小依次由炉膛中心往炉堂前后墙侧一字排列；为了进一步集中火焰，前述一字排列的多个浓淡喷口也可以两排以上相邻平行排列，形成一组。

首先将布置在W型火焰炉的下炉膛拱上的一次风分为浓淡不同的气流由不同的喷口进入下炉膛，煤粉在高温和强还原性气氛下发生热解、气化和煤气燃烧，充分利用煤炭自身的热解和气化产物将燃料型NO_x转化为更为稳定的N₂；随着焦炭开始燃烧，氧气消耗增大，但控制二次风等配风使燃烧区仍然维持一段还原性气氛，以进一步抑制NO_x的生成；最后及时补充燃尽风并使之与煤粉充分混合，创造富氧但不至于产生热力型NO_x的高温环境，避免难以燃尽的焦炭推迟在低温区燃烧，以确保煤炭的充分燃尽。从而实现同时降低NOx和飞灰含碳量的解耦燃烧。

采用本发明的W型火焰解耦燃烧炉进行解耦燃烧时具体操作为：

首先将布置在W型火焰炉的下炉膛拱上的一次风分为浓淡不同的气流由不同的喷口进入下炉膛，煤粉浓度最高的煤粉气流射流速度高(18m/s～35m/s)，卷吸能力强，既保障及时着火，同时煤粉下冲能力也较强。淡粉管煤粉细度较高，在背火侧温度较低的区域也相对容易着火。随着已燃烧的超浓煤粉气流在炉膛内流动，该超浓煤粉气流相继与相邻的浓粉气流、和淡粉气流及时混合，在燃烧热和高温回流热烟气的作用下，混入气流被相继加热到着火温度，快速进行剩余煤粉的热解气化，使煤中挥发份充分析出并燃烧；多个一次风喷口的间隔布置，加大了一次风卷吸高温烟气的表面积，即有利于燃烧器稳燃，由浓到淡相继燃烧，对氧气的消耗逐级增大，也有利于降低NO_x的生成；同时使得煤粉在下炉膛较大的空间范围内燃烧，即可显著降低下炉膛出口部位局部温度峰值，也可使煤粉在下炉膛燃烧充分。

二次风配风，依照煤粉气流的燃烧过程交错送入炉膛：拱顶二次风分为两部分，一部分为冷却燃烧器喷口的周界风(图中未示出)，控制在2～8％左右，周界风太大会影响浓淡分离的效果；一部分为沿前后墙下行的贴壁风。下炉膛拱上布置的贴壁二次风喷口5紧邻下炉膛2的前后墙，主要为了向炉膛前后墙附近卷吸高温烟气，减轻炉墙的结焦和高温腐蚀，增加拱顶的二次风和一次风下行的总动量，并及时向着火的一次风补充一部分空气，风率约15～30％。

下炉膛2的前后侧墙二次风喷口分为上下两层，侧墙上二次风喷口4靠近前述一次风喷口，与各组一次风喷***错排列，从前述各组一次风喷***流间隔的缝隙斜向下射入下炉膛。侧墙下二次风喷口3在侧墙上二次风喷口4的下方，靠近下炉膛底部的冷灰斗，在一次风喷***流正下方斜向下射入下炉膛。

上层二次风风率约为25～45％，该侧墙上二次风喷口4设计要保障足够的刚性，有足够的射程贯穿到下炉膛的中部，为从炉底反转上行的煤粉在炉膛中部燃尽提供过量空气。该二次风还要有足够的射流卷吸的能力，使下炉膛中部的高温烟气向侧墙深度回流，提高燃烧器区域和前后墙附近的炉温，促进燃烧器及时着火，改善下炉膛温度场的均匀性。该二次风也可牵引一次风气流，提高一次风在下炉膛的行程，避免较早地上飘。另外，该二次风穿过相邻两组的下行一次风气流之间时，该二次风扩散部分与下行扩散开的一次风混合，可以及时补充一些助燃空气，保障燃烧强度的持续。该二次风在进入炉膛中部后仍然有一定刚度，前后墙的该二次风形成对冲，有利于加强煤粉气流的燃烧后期混合均匀，减小一次风集中布置和分层流动造成的浓度场不均。

下层二次风风率约为20～40％，主要为已燃烧的煤粉提供适量助燃的空气，同时将下行煤粉托住，并携带其上行，避免煤粉冲刷冷灰斗结焦。该侧墙下二次风喷口3已接近炉底，二次风刚性不宜过大，均匀地分散布置，有利于与下行煤粉扩散混合均匀。该二次风量也不宜过大，以减小炉膛底部压力，有利于提高一次风的下行行程。

下炉膛冷灰斗壁15部位设有风率约5～10％的底部边界风喷口1，底部边界风，可托起离析的煤粉，并提供少量助燃空气，以避免炉底结焦和降低炉渣含碳量。

靠近下炉膛2出口的上炉膛11的前后墙设置有与水平夹角0～30度的下倾上炉膛燃尽风喷口9，风率5％～15％，主要为控制下炉膛出口附近的过量空气。另外，也可提高上炉膛前后墙附近的含氧量，改善一次风和二次风分层流动造成的浓度场不均。

Claims (10)

1.一种W型火焰解耦燃烧炉，该解耦燃烧炉的炉膛由前后侧墙、上炉膛侧墙（12）、下炉膛拱（13）、下炉膛侧墙（14）和下炉膛冷灰斗壁（15）围成，其特征在于，

在所述的下炉膛拱（13）上设置若干组的一次风喷口，每组一次风喷口由炉膛中心往外依次为超浓一次风喷口（8）、浓一次风喷口（7）和淡一次风喷口（6），所述若干组一次风喷口在下炉膛拱（13）上在前后墙之间设置，喷口方向向下；

在所述的下炉膛侧墙（14）上对称设置若干侧墙上二次风喷口（4），经侧墙上二次风喷口（4）喷出的风能达到炉膛中部，有足够的卷吸能力，使下炉膛上部的高温烟气向侧墙深度回流，以保证超浓煤粉快速热解、气化和燃烧；

每个侧墙上二次风喷口（4）与每组一次风喷口沿前后向交错设置；

所述下炉膛侧墙（14）上在前后墙之间设置若干侧墙下二次风喷口（3），用于补充助燃气并将下行煤粉托住，以使煤粉充分燃烧和避免煤粉冲刷冷灰斗结焦。

2.根据权利要求1所述的W型火焰解耦燃烧炉，其特征在于，所述若干组一次风喷口中每组的超浓一次风喷口（8）、浓一次风喷口（7）和淡一次风喷口（6）单排设置，或采用双排并行设置，所述一次风喷口（8、7、6）喷出的气流与竖直方向上的夹角为0～30度。

3.根据权利要求1所述的W型火焰解耦燃烧炉，其特征在于，在所述的淡一次风喷口（6）的外侧还设置若干贴壁二次风喷口（5），用于向炉膛前后墙附近卷吸高温烟气，减轻炉墙的结焦和高温腐蚀，并及时向着火的一次风补充空气。

4.根据权利要求1所述的W型火焰解耦燃烧炉，其特征在于，在所述的下炉膛冷灰斗壁（15）的底部对称水平设置若干底部边界风喷口（1）。

5.根据权利要求1所述的W型火焰解耦燃烧炉，其特征在于，所述侧墙下二次风喷口（3）为狭长风口，用于提供助燃气，使煤粉充分燃烧，所述侧墙上二次风喷口（4）喷口方向为斜向下，与水平夹角0～60度，所述若干侧墙下二次风喷口（3），喷口方向斜向下，与水平夹角0～30度。

6.根据权利要求1所述的W型火焰解耦燃烧炉，其特征在于，所述上炉膛侧墙（12）上沿前后向相对设置若干下倾的上炉膛燃尽风喷口（9），该上炉膛燃尽风喷口（9）下倾角度为与水平夹角小于45度。

7.一种基于权利要求1至6之一的W型火焰解耦燃烧炉的解耦燃烧方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）将煤粉浓度由大到小的煤粉气流通入超浓一次风喷口（8）、浓一次风喷口（7）和淡一次风喷口（6）中，在燃烧热和高温回流热烟气的作用下，超浓一次风喷口（8）中的超浓煤粉快速热解、气化和燃烧，已燃烧的超浓煤粉气流在炉膛内流动，并与相邻的浓粉气流、和淡粉气流混合，剩余煤粉快速热解气化，使煤中挥发份充分析出并燃烧，在该过程中氧气的消耗逐级增大，所述燃烧、热解和气化过程均在还原气氛下反应，生成的NO_x含量降低；

2）在煤粉燃烧的同时侧墙上二次风喷口（4）和侧墙下二次风喷口（3）进行配风，侧墙上二次风喷口（4）的风量为二次风总量的20～45%，侧墙上二次风喷口（4）配风的射程贯穿到下炉膛的中部，射流卷吸能力强，在下炉膛上部的高温烟气向侧墙深度回流，燃烧器及时着火，同时该二次风牵引一次风气流，一次风在下炉膛的行程提高，煤粉避免过早的上飘，并且该二次风穿过相邻的下行一次风气流之间时，与下行扩散开的一次风混合，补充助燃空气；

通入的侧墙下二次风喷口（3）的风量为二次风总量的20～45%，进一步补充助燃的空气，同时将下行煤粉托住，并携带其上行，以避免煤粉冲刷冷灰斗结焦。

8.根据权利要求7所述的W型火焰解耦燃烧炉的解耦燃烧方法，其特征在于，所述步骤1）中煤粉浓度最高的煤粉气流射流速度为15m/s～50m/s。

9.根据权利要求7所述的W型火焰解耦燃烧炉的解耦燃烧方法，其特征在于，所述方法进一步包括通过底部边界风喷口（1）进行配风的步骤，其风量为二次风总量的5～10%，以避免炉底结焦和降低炉渣含碳量。

10.根据权利要求7所述的W型火焰解耦燃烧炉的解耦燃烧方法，其特征在于，所述方法进一步包括上炉膛燃尽风喷口（9）配风的过程，其风量为二次风总量的5%～25%，以控制下炉膛出口附近的过量空气，改善一次风和二次风分层流动造成的浓度场不均。

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