CN104748147B - 墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，墙式对冲燃烧锅炉的前墙和后墙分别设置有，或者仅前墙设置有多个燃烧器和位于多个燃烧器上方的燃尽风喷口，多个燃烧器呈矩阵状排列，从下向上排列成M行且从左到右排列成N列，M为大于或等于2的整数，N为大于或等于1的整数，燃烧方法包括：控制多个燃烧器所在的主燃区的平均过量空气系数小于1，控制燃尽风喷口至锅炉的炉膛出口之间的燃尽区的平均过量空气系数大于1以实现炉内空气分级燃烧，并且，控制多个燃烧器的第1行燃烧器的平均过量空气系数大于第2行燃烧器至第M行燃烧器的平均过量空气系数。该燃烧方法可实现及时点火的目的。

Description

墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法

技术领域

本发明涉及热力机械领域，特别涉及一种墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法。

背景技术

墙式对冲燃烧锅炉以其沿炉膛宽度方向热负荷及烟气温度分布均匀，可有效减轻高温区受热面左右两侧热偏差等原因，在现代大型燃煤电站得到了广泛应用。但我国在役的墙式对冲燃烧锅炉基本为引进国外先进燃烧技术而后消化生成制造的，主要围绕锅炉的高效燃烧来开展，未深入考虑锅炉的NOx污染物排放等问题，因此墙式对冲燃烧锅炉普遍存在NOx排放量严重超标的问题，为解决此问题题常采用炉内空气分级燃烧技术和低氮燃烧器技术。

图1为现有技术中采用炉内空气分级燃烧技术的锅炉本体的原理示意图。

如图1所示，将炉膛沿高度方向主要分为三个区域：主燃区A、还原区B和燃尽区C。主燃区A送入炉膛燃烧的全部燃料及燃料完全燃烧所需的部分空气量，保证主燃区A的过量空气系数小于1，其中优选主燃区A的过量空气系数处于0.75～0.8的范围之内。在主燃区A使煤粉颗粒在富燃料的环境中燃烧，减缓了燃料的燃烧速率，降低了此区域内的氧浓度和温度水平，减少了燃料型及热力型NOx的生成量。主燃区A的高温烟气以较低的过量空气系数进入还原区B，燃烧生成的NOx被进一步还原，浓度进一步降低。完成燃烧过程所需的剩余的空气则通过布置在燃烧器上方一定距离的燃尽风(Over Fired Air，OFA)喷口送入炉膛，使主燃区A中未完全燃烧的燃料在过量空气系数大于1的燃尽区C继续燃烧。

以上炉内空气分级燃烧技术虽可有效降低NOx的排放水平，但在实现本发明的过程中，发明人发现以上现有技术仍具有如下不足之处：

由于整个主燃区A各部分过量空气系数较为均匀，均处于较低的水平，煤粉颗粒得不到燃烧所需的足够的氧量，不能及时着火释放热量，阻碍煤粉集中燃烧放热，导致主燃区A的温度水平较低，一次风黑龙区长度增长，着火点推迟，特别是对于难着火和燃尽的贫煤和劣质烟煤。其中黑龙区是指一次风的风粉混合物从喷口到达着火点之前的射流区域，可燃物气流着火点以前区域通常称为黑龙区，也称未燃区。因此，利用以上炉内空气分级燃烧降低NOx的技术在很大程度上影响了煤粉颗粒的及时着火、稳定燃烧和顺利燃尽，尤其是对于低挥发分、高水分和灰分的煤质。

另外，着火推迟一方面导致煤粉颗粒在炉内的燃烧时间变短，使飞灰大渣含碳量升高，影响锅炉效率。同时，较低的温度水平还会影响炉内燃烧火焰的稳定性。另一方面在炉膛内未来得及完全燃烧的高温混合烟气流经炉膛上部及水平烟道的受热面时继续燃烧放热，往往引起这些受热面减温水量不足、增加这些受热面高温结渣、甚至超温爆管的风险。

由于整个主燃区A的过量空气系数均小于1，主燃区A的近壁区也处于强还原性气氛中，强还原性的气氛使燃煤的灰熔点降低，当煤质的灰熔点较低时，往往还会使主燃区壁面发生高温结渣的现象，也影响锅炉的有效换热。

总之，在墙式对冲燃烧锅炉中采用炉内空气分级燃烧技术降低NOx排放会带来煤粉着火推迟、燃烧稳定性差、燃尽率低及高温结渣等一系列问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，旨在使煤粉颗粒的及时着火。

本发明提供一种墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，所述墙式对冲燃烧锅炉的前墙和后墙分别设置有多个燃烧器和位于所述多个燃烧器上方的燃尽风喷口，或者仅前墙设置有多个燃烧器和位于所述多个燃烧器上方的燃尽风喷口，所述多个燃烧器呈矩阵状排列，从下向上排列成M行且从左到右排列成N列，其中，M为大于或等于2的整数，N为大于或等于1的整数，所述燃烧方法包括：控制所述多个燃烧器所在的主燃区的平均过量空气系数小于1，控制所述燃尽风喷口至所述锅炉的炉膛出口之间的燃尽区的平均过量空气系数大于1以实现炉内空气分级燃烧，并且，控制所述多个燃烧器的第1行燃烧器的平均过量空气系数大于第2行燃烧器至第M行燃烧器的平均过量空气系数。

进一步地，所述第1行燃烧器的平均过量空气系数大于1。

进一步地，所述第1行燃烧器中各燃烧器的过量空气系数均大于或等于1。

进一步地，M大于或等于3，所述第1行燃烧器至所述第M行燃烧器之间的各行燃烧器中每一行燃烧器的平均过量空气系数小于或等于前一行燃烧器的平均过量空气系数而大于或等于后一行燃烧器的平均过量空气系数。

进一步地，所述第1行燃烧器至所述第M行燃烧器之间的各行燃烧器中至少一行燃烧器的平均过量空气系数小于第1行燃烧器的平均过量空气系数而大于第M行燃烧器的平均过量空气系数。

进一步地，在所述第1行燃烧器所在的区域送入的、一次风以外的其余空气作为二次风以能够承托所述一次风中的煤粉的流速供入炉内。

进一步地，M大于或等于3，所述多个燃烧器从下向上按行分为三组燃烧器，其中，第一组燃烧器的平均过量空气系数为1.1～1.3，第二组燃烧器的平均过量空气系数为1.0～1.05，第三组燃烧器的平均过量空气系数为小于0.85。

进一步地，在所述第一组燃烧器所在的区域送入的、一次风以外的其余空气作为二次风以能够承托所述一次风中的煤粉的流速供入炉内。

进一步地，同组所述燃烧器内的同列不同行的燃烧器的过量空气系数相同。

进一步地，其中，N大于或等于3，所述燃烧方法还包括控制所述多个燃烧器的炉膛中心列燃烧器的平均过量空气系数小于第1列燃烧器的平均过量空气系数并且小于第N列的平均过量空气系数，其中，N为奇数时，所述炉膛中心列燃烧器为位于呈矩阵状排列的多个燃烧器中间位置的一列燃烧器，N为偶数时，所述炉膛中心列燃烧器为位于呈矩阵状排列的多个燃烧器中间位置的两列燃烧器。

进一步地，所述第1列燃烧器的平均过量空气系数大于1和/或所述第N列燃烧器的平均过量空气系数大于1。

进一步地，所述第1列燃烧器和所述第N列中各燃烧器的过量空气系数均大于1或等于1。

进一步地，相对于所述炉膛中心列燃烧器位置左右对称的每两个所述燃烧器的过量空气系数相同。

进一步地，所述炉膛中心列燃烧器的平均过量空气系数为小于0.85，所述第1列燃烧器的平均过量空气系数为1.05～1.1，第N列燃烧器的平均过量空气系数为1.05～1.1。

进一步地，N大于或等于5，位于所述炉膛中心列燃烧器和所述第1列燃烧器之间的各列燃烧器中每一列燃烧器的平均过量空气系数小于或等于前一列燃烧器的平均过量空气系数而大于或等于后一列燃烧器的平均过量空气系数；位于所述炉膛中心列燃烧器和所述第N列燃烧器之间的各列燃烧器中每一列燃烧器的平均过量空气系数大于或等于前一列燃烧器的平均过量空气系数而小于或等于后一列燃烧器的平均过量空气系数。

基于本发明提供的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，墙式对冲燃烧锅炉的前墙或后墙上的多个燃烧器从下向上排列成M行且从左到右排列成N列，控制多个燃烧器所在的主燃区的平均过量空气系数小于1，且控制燃尽风喷口至锅炉的炉膛出口之间的燃尽区的平均过量空气系数大于1而实现墙式对冲燃烧锅炉的炉内空气分级燃烧，并且，控制多个燃烧器的第1行燃烧器的平均过量空气系数大于第2行燃烧器至第M行燃烧器的平均过量空气系数。该燃烧方法在整体上仍保持炉内空气分级燃烧的基础上，相对增加了第1行燃烧器的平均过量空气系数，相对于现有技术而言，第1行燃烧器的一次风中的煤粉颗粒可更快着火释放热量。下层的高温烟气还具有点燃上层煤粉的作用，使第1行燃烧器以上的各行燃烧器的一次风中的煤粉颗粒也相对提前着火，从而实现及时点火的目的。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中采用炉内空气分级燃烧技术的墙式对冲燃烧锅炉的锅炉本体的原理示意图。

图2为本发明第一实施例对应的采用炉内空气分级燃烧技术的墙式对冲燃烧锅炉的锅炉本体上燃烧器和燃尽风喷口布置的原理示意图。

图3为本发明第二实施例对应的采用炉内空气分级燃烧技术的墙式对冲燃烧锅炉的锅炉本体上燃烧器和燃尽风喷口布置的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明提供了一种墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法。

该墙式对冲燃烧锅炉或者在前墙上设置有多个燃烧器和位于多个燃烧器上方的燃尽风喷口，或者在前墙和后墙上各自设置有多个燃烧器和位于多个燃烧器上方的燃尽风喷口。

多个燃烧器在所处的炉墙上呈矩阵状排列。多个燃烧器从下向上排列成M行且从左到右排列成N列，其中，M为大于或等于2的整数，N为大于或等于1的整数。例如，M＝2、N＝1时为排列成两行1列的2个燃烧器；M＝3，N＝8时为排列成3行8列的24个燃烧器。

该燃烧方法包括：控制多个燃烧器所在的主燃区的平均过量空气系数小于1，控制燃尽风喷口至锅炉的炉膛出口之间的燃尽区的平均过量空气系数大于1，从而可以控制该墙式对冲燃烧锅炉形成炉内空气分级燃烧。并且控制多个燃烧器的第1行燃烧器的平均过量空气系数大于第2行燃烧器至第M行燃烧器的平均过量空气系数。从而在整体上仍保持炉内空气分级燃烧的基础上，控制多个燃烧器按行划分横向燃烧区域，各横向燃烧区域在不同的过量空气系数的气氛下燃烧。例如，在M＝3，N＝5时，可以控制第1行燃烧器中5个燃烧器的平均过量空气系数为1.15，而控制第2行和第3行的10个燃烧器的平均过量空气系数为0.8。

由于在整体上仍保持墙式对冲燃烧锅炉采用炉内空气分级燃烧技术，并且相对增加了第1行燃烧器的平均过量空气系数，相对于现有技术而言，第1行燃烧器的一次风中的煤粉颗粒可更快着火释放热量。下层的高温烟气还具有点燃上层煤粉的作用，使第1行燃烧器以上的各层燃烧器的一次风中的煤粉也相对提前着火，从而实现及时点火的目的。

优选地，控制第1行燃烧器的平均过量空气系数大于1。该设置使位于最下层的第1行燃烧器整体上采用过氧燃烧，利于使最下层的燃烧器整体上处于较佳的一次风的风粉混合物的着火浓度，从而利于使最下层的燃烧器的一次风中的煤粉颗粒在不烧喷口的前提下较快地着火释放热量。下层的高温烟气使上层燃烧器也提前着火，减少飞灰中的含碳量。

优选地，在第1行燃烧器所在区域送入的、一次风以外的其余空气作为二次风以能够承托一次风中的煤粉的流速供入炉内，起到托粉作用，可有效降低大渣含碳量。

优选地，控制第1行燃烧器中各燃烧器的过量空气系数均大于或等于1。该设置使最下层燃烧器中每个燃烧器均处于较佳的一次风的风粉混合物的着火浓度，从而更利于最下层燃烧器的一次风中煤粉颗粒较快地着火释放热量、点燃上层煤粉以及使上层燃烧器的一次风中煤粉颗粒也提前着火。

在M大于或等于3时，优选地，使第1行燃烧器至第M行燃烧器之间的各行燃烧器中每一行燃烧器的平均过量空气系数小于或等于前一行燃烧器的平均过量空气系数而大于或等于后一行燃烧器的平均过量空气系数。该设置使各行燃烧器的配风整体上按每行平均过量空气系数从大到小的顺序设置，利于各层煤粉稳定燃烧及减低NOx生成量。

第1行燃烧器至第M行燃烧器之间的各行燃烧器中至少一行燃烧器的平均过量空气系数小于第1行燃烧器的平均过量空气系数而大于第M行燃烧器的平均过量空气系数。该设置使处于第1行燃烧器和第M行燃烧器之间的各层燃烧器在过量空气系数较接近于1的情况下燃烧，可以较好地保证处于第1行燃烧器和第M行燃烧器之间的各层燃烧器的煤粉颗粒较为稳定地燃烧。且该设置使得位于最上部的第M行燃烧器为缺氧燃烧，使流经此区域的混合烟气以还原性气氛进入还原区，将上游生成的NOx在过量空气系数相对较小的环境中还原。

在M大于或等于3时，优选地，多个燃烧器从下向上按行分为三组燃烧器，其中，第一组燃烧器的平均过量空气系数为1.1～1.3，第二组燃烧器的平均过量空气系数为1.0～1.05，第三组燃烧器的平均过量空气系数为小于0.85，优选地，在保证燃烧的情况下，第三组燃烧器的平均过量空气系数小于0.7。该设置中，处于下部的第一组燃烧器的平均过量空气系数为1.1～1.3，可以保证一次风的风粉混合物处于最佳的着火浓度，从而更加有利于第一组燃烧器的一次风中煤粉颗粒较快地着火释放热量、点燃以上各组燃烧器的一次风中的煤粉以及使上层燃烧器的一次风中的煤粉也提前着火，减少飞灰中的含碳量。优选地在第一组燃烧器所在区域送入的、一次风以外的其余空气作为二次风以能够承托一次风中的煤粉的流速供入炉内，起到托粉作用，可有效降低大渣含碳量。处于多个燃烧器纵向中部的第二组燃烧器采用微氧燃烧，平均过量空气系数为1.0～1.05，可以保证煤粉颗粒的稳定燃烧。位于最上部的第三组燃烧器为缺氧燃烧，选取过量空气系数为小于0.85，使流经此区域的混合烟气以还原性气氛进入还原区。在还原区，将上游生成的NOx在过量空气系数较小(例如可小于0.75)的环境中还原。全部煤粉燃烧所需要的剩余空气从燃喷尽风喷口送入炉内，使燃尽区的过量空气系数大于1(例如可大于1.1)，从而保证煤粉颗粒完全燃尽。

另外优选地，在多个燃烧器从下向上按行分为三组燃烧器的情况下，同组燃烧器内的同列不同行的燃烧器的过量空气系数相同。该设置可以在M的数量大于3的情况下，在保证燃料及时着火、稳定燃烧等要求的基础上，尽量减小多个燃烧器配风控制的复杂程度。

本发明中，多个燃烧器10的列数不限，可以为1个以上。但是优选地，N为2以上。

在N大于或等于3时，该燃烧方法优选地还包括控制多个燃烧器的炉膛中心列燃烧器的平均过量空气系数小于第1列燃烧器的平均过量空气系数并且小于第N列的平均过量空气系数。其中，N为奇数时，炉膛中心列燃烧器为位于呈矩阵状排列的多个燃烧器中间位置的1列燃烧器。例如，N为3时，第2列燃烧器即为炉膛中心列燃烧器，N为7时，第4列燃烧器即为炉膛中心列燃烧器。N为偶数时，炉膛中心列燃烧器为位于呈矩阵状排列的多个燃烧器中间位置的2列燃烧器。炉膛中心列燃烧器炉膛中心列燃烧器例如，N为4时，第2列燃烧器和第3列燃烧器为炉膛中心列燃烧器，N为8时，第4列燃烧器和第5列燃烧器为炉膛中心列燃烧器。

该设置使得沿炉宽方向，靠近侧墙的两列燃烧器的过量空气系数整体处于较佳的一次风的风粉混合物的着火浓度范围内，相对于现有技术而言可以缓解两侧墙高温结渣的现象。

可见，该墙式对冲锅炉的配风方式是在整体上仍保持炉内空气分级燃烧以及多个燃烧器按行划分横向燃烧区域、各横向燃烧区域在不同的过量空气系数的气氛下燃烧的基础上，进一步控制多个燃烧器按行列划分纵向燃烧区域，各纵向燃烧区域在不同的过量空气系数的气氛下燃烧。例如，在M＝3，N＝5时，可以控制第1列燃烧器中3个燃烧器的平均过量空气系数为1.05，而控制第第3列的3个燃烧器的平均过量空气系数为0.8。而该锅炉的配风方式整体上形成由纵向燃烧区域和横向燃烧区域交叉划分而成的网格化配风方式。

优选地，第1列燃烧器的平均过量空气系数大于1，和/或第N列燃烧器的平均过量空气系数大于1。该设置使靠近侧墙的两列燃烧器整体上为过氧燃烧，从而使侧墙水冷壁整体上处于氧化性的气氛中，可更有效地缓解两侧墙高温结渣现象的发生。

更优选地，第1列燃烧器和第N列中各燃烧器的过量空气系数均大于1或等于1。靠近侧墙的两列燃烧器均为过氧燃烧或理论氧量燃烧，从而使侧墙水冷壁整体上处于较均匀地氧化性的气氛中，可更有效缓解两侧墙高温结渣现象的发生。

进一步优选地，相对于炉膛中心列燃烧器左右对称的每两个燃烧器的过量空气系数相同。该设置可以减轻受热面左右两侧的热偏差，并可限制对多个燃烧器所在区域进行配风控制的复杂程度。

优选地，炉膛中心列燃烧器的平均过量空气系数小于0.85，优选地，在保证燃烧的情况下，炉膛中心列燃烧器的平均过量空气系数小于0.7。第1列燃烧器的平均过量空气系数为1.05～1.1。第N列燃烧器的平均过量空气系数为1.05～1.1。该设置使得沿炉宽方向，靠近侧墙的两列煤粉燃烧器采用过氧燃烧，使侧墙水冷壁处于氧化性的气氛中，有效防止两侧墙高温结渣现象的发生。炉膛中心列燃烧器采用缺氧燃烧，既可适当推迟一次风气流的着火点，减少此区域炉膛水冷壁发生高温结渣的机率，又可利用燃烧中心的高温火焰顺利点燃煤粉，不会增加飞灰大渣含碳量。温度水平较高反应活跃的燃烧中心处于强还原性的气氛，是降低NOx生成量的有效措施。

在N大于或等于5的情况下，优选地，位于炉膛中心列燃烧器和第1列燃烧器之间的各列燃烧器中每一列燃烧器的平均过量空气系数小于或等于前一列燃烧器的平均过量空气系数而大于或等于后一列燃烧器的平均过量空气系数；位于炉膛中心列燃烧器和第N列燃烧器之间的各列燃烧器中每一列燃烧器的平均过量空气系数大于或等于前一列燃烧器的平均过量空气系数而小于或等于后一列燃烧器的平均过量空气系数。该设置可以使炉膛中心列燃烧器、第1列燃烧器和第N列燃烧器之外的其余列燃烧器在过量空气系数接近1的气氛下燃烧，例如微氧燃烧，保证一次风煤粉能够适时着火稳定燃烧。

以下将结合图2和图3，以两个具体实施例为例进一步说明本发明的燃烧方法。

第一实施例

图2为本发明第一实施例对应的采用炉内空气分级燃烧技术的墙式对冲燃烧锅炉的锅炉本体上燃烧器和燃尽风喷口布置的原理示意图。

第一实施例的燃烧方法对应的墙式对冲燃烧锅炉中，在锅炉的前墙和后墙上均布置有如图2所示的多个燃烧器10和设置于多个燃烧器10上方的多个燃尽风喷口20。其中，燃烧器10具体地为旋流煤粉燃烧器。

如图2所示，第一实施例中，在锅炉本体的前墙上设置有呈矩阵状排列的15个燃烧器10，15个燃烧器10共分成三行五列，即在第一实施例中，M＝3，N＝5。

图2中，15个燃烧器10从下至上依次为第一行燃烧器、第二行燃烧器和第三行燃烧器，分别以M1、M2、M3代表。从左至右依次为第一列燃烧器、第二列燃烧器、第三列燃烧器、第四列燃烧器、第五列燃烧器，分别以N1、N2、N3、N4、N5代表。本实施例中，第三列燃烧器为炉膛中心列燃烧器。

沿高度方向将炉膛分为三个大区：主燃区A、还原区B及燃尽区C。主燃区A位于第1行燃烧器M1和第3行燃烧器M3之间。还原区B位于第3行燃器M3至燃尽风喷口20之间。燃尽区C位于燃尽风喷口20至炉膛出口之间。

在第一实施例中，使主燃区A所有燃烧器10的平均过量空气系数处于0.75～0.85之间。主燃区A内各个燃烧器10并不似现有技术中采用炉内空气分级燃烧技术时采用均等配风方式，而是按照炉内燃烧特性进行网格化配风。

第一实施例中，第1行燃烧器M1采用平均过量空气系数为1.1～1.2的过氧燃烧，使一次风的风粉混合物处于最佳的着火浓度，保证不因缺氧而使着火点推迟。在第1行燃烧器所在区域送入的、一次风以外的其余空气作为二次风以能够承托一次风中的煤粉的流速供入炉内，起到托粉作用。第1行燃烧器M1着火适当提前、较高流速的二次风的托粉作用都是减少炉膛飞灰大渣含碳量的有效措施。此外，第1行燃烧器M1良好的着火燃烧工况还可对上层煤粉颗粒的着火起到促进作用。

第2行燃烧器M2采用平均过量空气系数为1.0～1.05的微氧燃烧方式，保证着火及时燃烧稳定。

第3行燃烧器M3采用平均过量空气系数为0.7～0.85的缺氧燃烧方式，既可推迟着火，适当降低炉膛前墙和后墙近壁区的温度水平，防止其高温结渣，又可使燃烧高温区处于还原性的气氛，降低NOx的生成量。

第一实施例中，主燃区A内已生成的NOx随还原性气氛的烟气进入还原区，NOx浓度进一步减低。最后到达燃尽风喷口20及其上方的燃尽区A，补充剩余的氧量，使煤粉颗粒顺利燃尽。

沿炉宽方向，靠近两锅炉本体的两侧墙的第1列燃烧器N1和第5列燃烧器N5的平均过量空气系数均处于1.0～1.1的范围，优选地均处于1.0～1.05的范围。即第1列燃烧器N1和第5列燃烧器N5采用过氧燃烧方式，在近壁区形成一层氧化膜，可以防止结渣。

炉膛中心列燃烧器即第三列燃烧器N3采用平均过量空气系数小于0.85，优选地小于0.7的缺氧燃烧方式，使化学反应活跃的高温火焰中心处于还原性气氛，降低NOx的生成量。

在炉内空气分级燃烧技术的基础上实现网格化的方法多样灵活。例如，第一实施例中可通过分割风箱，使每个小风室单独供应一台燃烧器的方式；也可通过大风箱统一供风，利用不同的燃烧器的风量阻力分配特性实现网格化配风。表1给出了第一实施例中各燃烧器的过量空气系数的具体选取范围。

表1各燃烧器的过量空气系数的选取范围

	N1	N2	N3	N4	N5
						M1	1.2～1.3	1.1～1.15	1.05～1.1	1.1～1.15	1.2～1.3
M2	1.05～1.1	0.9～1.0	0.85～0.9	0.9～1.0	1.05～1.1
						M3	1.0～1.05	0.75～0.85	0.7～0.75	0.75～0.85	1.0～1.05

根据表1可知，相对于炉膛中心列燃烧器左右对称的每两个燃烧器的过量空气系数大致相同。该设置可以减轻受热面左右两侧的热偏差，并可限制对多个燃烧器所在区域进行配风控制的复杂程度。

第二实施例

图3为本发明第二实施例对应的采用炉内空气分级燃烧技术的墙式对冲燃烧锅炉的锅炉本体上燃烧器和燃尽风喷口布置的原理示意图。

第二实施例的燃烧方法对应的墙式对冲燃烧锅炉中，在锅炉的前墙和后墙上均布置有如图3所示的多个燃烧器10和设置于多个燃烧器10上方的多个燃尽风喷口20。其中，燃烧器10具体地为旋流煤粉燃烧器。

如图3所示，第二实施例中，在锅炉本体的前墙上设置有呈矩阵状排列的20个燃烧器10，20个燃烧器10共分成四行五列，即在第二实施例中，M＝4，N＝5。

图3中，20个燃烧器10从下至上依次为第一行燃烧器、第二行燃烧器、第三行燃烧器和第四行燃烧器，分别以M1、M2、M3和M4代表。从左至右依次为第一列燃烧器、第二列燃烧器、第三列燃烧器、第四列燃烧器、第五列燃烧器，分别以N1、N2、N3、N4、N5代表。本实施例中，第三列燃烧器为炉膛中心列燃烧器。

沿高度方向将炉膛分为三个大区：主燃区A、还原区B及燃尽区C。主燃区A位于第1行燃烧器M1和第4行燃烧器M4之间。还原区B位于第4行燃器M4至燃尽风喷口20之间。燃尽区C位于燃尽风喷口20至炉膛出口之间。

在第二实施例中，使主燃区A所有燃烧器10的平均过量空气系数处于0.75～0.85之间。主燃区A内各个燃烧器10并不似现有技术中采用炉内空气分级燃烧技术时采用均等配风方式，而是按照炉内燃烧特性进行网格化配风。

第二实施例中，4行燃烧器共分为三组，其中，第1行燃烧器M1作为第一组燃烧器，第2行燃烧器M2作为第二组燃烧器，第3行和第4行燃烧器作为第三组燃烧器。

作为第一组燃烧器的第1行燃烧器M1采用平均过量空气系数为1.1～1.2的过氧燃烧，使一次风的风粉混合物处于最佳的着火浓度，保证不因缺氧而使着火点推迟。在第一组燃烧器所在区域送入的、一次风以外的其余空气作为二次风以能够承托一次风中的煤粉的流速供入炉内，起到托粉作用，可有效降低大渣含碳量。第一组燃烧器着火适当提前、高速二次风的托粉作用都是减少炉膛飞灰大渣含碳量的有效措施。此外，第一组燃烧器良好的着火燃烧工况还可对上层煤粉颗粒的着火起到促进作用。

作为第二组燃烧器的第2行燃烧器M2采用平均过量空气系数为1.0～1.05的微氧燃烧方式，保证着火及时燃烧稳定。

作为第三组燃烧器的第3行燃烧器M3和第4行燃烧器M4采用平均过量空气系数为0.7～0.85的缺氧燃烧方式，既可推迟着火，适当降低炉膛前墙和后墙近壁区的温度水平，防止其高温结渣，又可使燃烧高温区处于还原性的气氛，降低NOx的生成量。

第二实施例中，主燃区A内已生成的NOx随还原性气氛的烟气进入还原区，NOx浓度进一步减低。最后到达燃尽风喷口20及其上方的燃尽区A，补充剩余的氧量，使煤粉颗粒顺利燃尽。

沿炉宽方向，靠近锅炉本体的两侧墙的第1列燃烧器N1和第5列燃烧器N5的平均过量空气系数的范围为1.0～1.1，优选地处于1.0～1.05，即第1列燃烧器N1和第5列燃烧器N5均采用过氧燃烧方式，以在近壁区形成一层氧化膜，防止结渣。

炉膛中心列燃烧器即第三列燃烧器N3采用平均过量空气系数小于0.85，优选地小于0.7的缺氧燃烧方式，使化学反应活跃的高温火焰中心处于还原性气氛，降低NOx的生成量。

第二实施例中，亦可通过分割风箱，使每个小风室单独供应一台燃烧器的方式，或者通过大风箱统一供风，利用不同的燃烧器的风量阻力分配特性实现网格化配风。

表2给出了第二实施例中各燃烧器的过量空气系数的具体选取范围。

表2各燃烧器的过量空气系数的选取范围

	N1	N2	N3	N4	N5
						M1	1.2～1.3	1.1～1.15	1.05～1.1	1.1～1.15	1.2～1.3
M2	1.05～1.1	0.9～1.0	0.85～0.9	0.9～1.0	1.05～1.1
						M3	1.0～1.05	0.75～0.85	0.7～0.75	0.75～0.85	1.0～1.05
M4	1.0～1.05	0.75～0.85	0.7～0.75	0.75～0.85	1.0～1.05

根据表2可知，第二实施例中，在第三组燃烧器中同列不同行的燃烧器的过量空气系数相同。该设置可以在M的数量大于3的情况下，在保证燃料及时着火、稳定燃烧等要求的基础上，尽量减小多个燃烧器配风控制的复杂程度。

另外，相对于炉膛中心列燃烧器左右对称的每两个燃烧器的过量空气系数大致相同，以减轻受热面左右两侧的热偏差，并可限制对多个燃烧器所在区域进行配风控制的复杂程度。

总之，本发明提出的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法主要通过划分过量空气系数不同的多个横向燃烧区域进行区域化配风来实现通过炉内空气分级燃烧以降低NOx排放量的同时改善锅炉在燃料着火时间、燃烧稳定燃烧、燃料燃尽率、以及防结渣等至少一个方面的性能。

进一步地，在保持主燃区氧量总和不变的情况下，对每一层燃烧器和每一列燃烧器的风量进行区域网格化配风。将现有技术中的炉内空气分级燃烧技术进行重新优化配比，形成网格化空气分级技术，保留了沿炉膛高度方向上主燃区、还原区、燃尽区各大区域的氧量分配比例，从而降低NOx排放量。同时通过对主燃区氧量的重新优化使对主燃区煤粉着火和飞灰大渣含碳量影响最显著的最下层燃烧器提前着火，强化上游高温烟气对下游煤粉颗粒的引燃作用，解决了现有技术中炉内空气分级燃烧技术存在的着火推迟、燃烧稳定性差、燃尽率低和易高温结渣的难题。

进一步地，在炉膛的上下方向上位于最下部的第1行燃烧器或第一组燃烧器采用最佳的一次风着火浓度和较高的二次风速，强调煤粉气流的提前着火和二次风的托粉作用，在降低飞灰大渣含碳量的同时强化对第1行燃烧器或第一组燃烧器以上各层燃烧器的煤粉颗粒的引燃作用。位于最上部的第M层燃烧器或第三组燃烧器采用缺氧燃烧，适当推迟着火点，降低近壁区的温度水平，减小高温结渣风险，同时使高温火焰中心处于还原性气氛，减少NOx的形成。位于第1行燃烧器和第M行燃烧器之间的各层燃烧器或第二组燃烧器在接近理论空气量的微氧环境下燃烧，保证煤粉颗粒的着火和稳定燃烧。在炉膛宽度方向上，锅炉本体两侧墙附近的第1列燃烧器和第N列燃烧器采用过氧燃烧，形成氧化膜保护两侧墙不结渣，炉膛中心列燃烧器采用缺氧燃烧，同样可以降低近壁区的温度水平并使燃烧反应活跃的火焰中心区处于还原性气氛，减少壁面结渣风险的同时降低NOx的生成。炉膛中心列燃烧器与第1列燃烧器和第N列燃烧器之间的各列燃烧器在接近理论空气量的微氧环境下燃烧，保证煤粉着火及时和燃烧稳定。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (14)

1.一种墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，所述墙式对冲燃烧锅炉的前墙和后墙分别设置有多个燃烧器和位于所述多个燃烧器上方的燃尽风喷口，或者仅前墙设置有多个燃烧器和位于所述多个燃烧器上方的燃尽风喷口，所述多个燃烧器呈矩阵状排列，从下向上排列成M行且从左到右排列成N列，其中，M为大于或等于2的整数，N为大于或等于1的整数，其特征在于，所述燃烧方法包括：控制所述多个燃烧器所在的主燃区的平均过量空气系数小于1，控制所述燃尽风喷口至所述锅炉的炉膛出口之间的燃尽区的平均过量空气系数大于1以实现炉内空气分级燃烧，并且，控制所述多个燃烧器的第1行燃烧器的平均过量空气系数大于第2行燃烧器至第M行燃烧器的平均过量空气系数；其中，N大于或等于3，所述燃烧方法还包括控制所述多个燃烧器的炉膛中心列燃烧器的平均过量空气系数小于第1列燃烧器的平均过量空气系数并且小于第N列的平均过量空气系数，其中，N为奇数时，所述炉膛中心列燃烧器为位于呈矩阵状排列的多个燃烧器中间位置的一列燃烧器，N为偶数时，所述炉膛中心列燃烧器为位于呈矩阵状排列的多个燃烧器中间位置的两列燃烧器。

2.根据权利要求1所述的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，其特征在于，所述第1行燃烧器的平均过量空气系数大于1。

3.根据权利要求2所述的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，其特征在于，所述第1行燃烧器中各燃烧器的过量空气系数均大于或等于1。

4.根据权利要求1所述的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，其特征在于，M大于或等于3，所述第1行燃烧器至所述第M行燃烧器之间的各行燃烧器中每一行燃烧器的平均过量空气系数小于或等于前一行燃烧器的平均过量空气系数而大于或等于后一行燃烧器的平均过量空气系数。

5.根据权利要求4所述的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，其特征在于，所述第1行燃烧器至所述第M行燃烧器之间的各行燃烧器中至少一行燃烧器的平均过量空气系数小于第1行燃烧器的平均过量空气系数而大于第M行燃烧器的平均过量空气系数。

6.根据权利要求1所述的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，其特征在于，在所述第1行燃烧器所在的区域送入的、一次风以外的其余空气作为二次风以能够承托所述一次风中的煤粉的流速供入炉内。

7.根据权利要求1所述的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，其特征在于，M大于或等于3，所述多个燃烧器从下向上按行分为三组燃烧器，其中，第一组燃烧器的平均过量空气系数为1.1～1.3，第二组燃烧器的平均过量空气系数为1.0～1.05，第三组燃烧器的平均过量空气系数为小于0.85。

8.根据权利要求7所述的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，其特征在于，在所述第一组燃烧器所在的区域送入的、一次风以外的其余空气作为二次风以能够承托所述一次风中的煤粉的流速供入炉内。

9.根据权利要求8所述的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，其特征在于，同组所述燃烧器内的同列不同行的燃烧器的过量空气系数相同。

10.根据权利要求1所述的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，其特征在于，所述第1列燃烧器的平均过量空气系数大于1和/或所述第N列燃烧器的平均过量空气系数大于1。

11.根据权利要求10所述的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，其特征在于，所述第1列燃烧器和所述第N列中各燃烧器的过量空气系数均大于1或等于1。

12.根据权利要求1所述的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，其特征在于，相对于所述炉膛中心列燃烧器位置左右对称的每两个所述燃烧器的过量空气系数相同。

13.根据权利要求1所述的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，其特征在于，所述炉膛中心列燃烧器的平均过量空气系数为小于0.85，所述第1列燃烧器的平均过量空气系数为1.05～1.1，第N列燃烧器的平均过量空气系数为1.05～1.1。

14.根据权利要求1所述的墙式对冲燃烧锅炉的燃烧方法，其特征在于，N大于或等于5，位于所述炉膛中心列燃烧器和所述第1列燃烧器之间的各列燃烧器中每一列燃烧器的平均过量空气系数小于或等于前一列燃烧器的平均过量空气系数而大于或等于后一列燃烧器的平均过量空气系数；位于所述炉膛中心列燃烧器和所述第N列燃烧器之间的各列燃烧器中每一列燃烧器的平均过量空气系数大于或等于前一列燃烧器的平均过量空气系数而小于或等于后一列燃烧器的平均过量空气系数。