CN108087867A - 一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的低氮燃烧***及方法 - Google Patents

一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的低氮燃烧***及方法 Download PDF

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张伟
马翔
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23C5/08—Disposition of burners
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Abstract

本发明展示一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的低氮燃烧***及方法，装置包括主燃烧器喷口、SOFA喷口和高位风喷口依次从下到到设置在燃煤锅炉内，高位风喷口对应设置在燃煤锅炉的燃尽区或其上部；当燃煤锅炉处于低负荷状态下时，高位风喷口连通用于对主燃烧器喷口的输入二次风进行分流；方法在保证燃煤锅炉原有二次风总风量的前提下，将一部分通入主燃烧器的二次风送入燃煤锅炉燃尽区或其以上的炉膛，该部分二次风不参与煤粉的燃烧，降低燃烧过程中的过量空气系数，且不减少烟气量。本发明达到了控制氮氧化物与保证烟温、汽水参数平衡的目的，保证了低负荷状态下机组在控制氮氧化物的基础上的安全稳定运行。

Description

一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的低氮燃烧***及 方法
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉的低氮燃烧***，具体为一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的低氮燃烧***及方法。
背景技术
近年来，我国风电和光伏装机规模迅猛增长，在役及在建装机容量均已位居世界第一，但我国电力***调节能力却难以完全适应新能源大规模发展和消纳的要求，出现了较为严重的弃风、弃光等问题。为了提高新能源消纳能力，需要燃煤发电机组释放其潜在的灵活性，进一步深度调峰。因此，燃煤发电机组低负荷乃至超低负荷运行将成为常态。
现阶段燃煤发电机组锅炉都采用了基于空气分级的低氮燃烧技术降低燃烧产生的氮氧化物，其核心思想是在距离主燃烧区下游一定距离处增加燃尽风***，减少主燃烧区内的空气，而将煤粉燃烧所需要的部分空气从燃尽风***中送入炉膛，这样就会使煤粉在主燃烧区内缺氧燃烧，达到抑制氮氧化物生成的目的。但煤粉锅炉需要有足够的烟气量才可使其受热面有足够的换热效果，达到机组需要的汽水参数要求，因此致锅炉在低负荷下通常需要采用高氧量运行的方式以保证汽水参数。但是当负荷过低时，因燃尽风***可通入的空气量有限，这就没办法保证煤粉在主燃烧区的缺氧燃烧，而为了保证锅炉汽水参数而大幅提升氧量，致使燃烧产生氮氧化物大量生成。可以说，在燃煤发电机组深度调峰下，锅炉在很难做到低负荷以及超低负荷下氮氧化物与汽水***参数的协调控制。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的低氮燃烧***及方法，结构简单，设计合理，配置灵活，运行稳定，能够实现低负荷工况下实现锅炉氮氧化物与汽水***协调控制。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的低氮燃烧***，包括二次风风箱，以及并联连通设置在二次风风箱上的主燃烧器喷口、SOFA喷口和高位风喷口；
所述的主燃烧器喷口、SOFA喷口和高位风喷口依次从下到上设置在燃煤锅炉内，高位风喷口对应设置在燃煤锅炉的燃尽区或其上部；
当燃煤锅炉处于低负荷状态下时，高位风喷口连通用于对主燃烧器喷口的输入二次风进行分流。
优选的，还包括输出端分别连接主燃烧器喷口、SOFA喷口和高位风喷口的主燃烧器风箱、SOFA风箱和高位风风箱；主燃烧器风箱、SOFA风箱和高位风风箱的输入端均与二次风风箱连接。
优选的，每个高位风喷口上分别设置有用于单独操作进行上下左右摆动的联结机构以及风量调节装置。
优选的，高位风喷口设置在燃煤锅炉内部的同一层。
优选的，高位风喷口设在在炉膛四角或前后墙上。
优选的，二次风风箱和高位风喷口的连接管路上分别设置有用于控制二次风输入的二次风阀和用于控制高位风喷口通断的高位风阀。
一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的方法，在燃煤锅炉低负荷运行时，在保证燃煤锅炉原有二次风总风量的前提下，将一部分通入主燃烧器的二次风送入燃煤锅炉燃尽区或其以上的炉膛，该部分二次风不参与煤粉的燃烧，降低燃烧过程中的过量空气系数，且不减少烟气量。
优选的，送入燃煤锅炉燃尽区以上的二次风由对应设置在燃尽区或其以上的高位风喷口引入。
进一步，当燃煤锅炉低负荷运行时，高位风喷口打开，当燃煤锅炉非低负荷运行时，高位风喷口关闭。
再进一步，高位风喷口的风由主燃烧器入风口并联设置的高位风风箱提供。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过设置的高位风喷口降低了主燃烧区的空气过量系数从而保证低负荷下氮氧化物在合理水平，同时保证了低负荷下烟气温度以及汽水***的协调控制，从而达到控制氮氧化物与保证烟温、汽水参数平衡的目的，在低负荷工况下实现锅炉氮氧化物与汽水***协调控制，保证了低负荷状态下机组在控制氮氧化物的基础上的安全稳定运行。
进一步的，能够与深度调峰、机组灵活性改造工作相配合，通过高位风风箱以及对应的联结机构以及风量调节装置，增加高位风风量保证锅炉在超低负荷情况下氮氧化物与汽水参数的协调控制，从而达到机组精细化燃烧优化调整的目的。
本发明所述的方法通过将二次风在低氮燃烧的基础上更加细化的进行分流，使得一部分二次风不参与燃烧但参与换热，从而及保证了低负荷下的氮氧化物低量排放，又保证了锅炉对流受热面的换热系数，对锅炉低负荷氮氧化物与汽水参数进行有效的调节和控制。
附图说明
图1为本发明实例中所述的低氮燃烧***的结构示意图。
图2为本发明实例中所述的高位风布置示意图。
图中：高位风喷口1，SOFA喷口2，主燃烧器喷口3，高位风风箱4，SOFA风箱5，主燃烧器风箱6，二次风风箱7。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的低氮燃烧***，通过将主燃区的部分空气转移至燃尽区域上部送入炉膛，这部分空气不再参与燃烧，因此相当于降低燃烧过程中的过量空气系数，达到控制低负荷下NOx的效果，但又不减少烟气量，控制炉膛烟温，保证锅炉汽水***的正常运行。
如图1和图2所示，本发明包括高位风喷口1与高位风风箱4，高位风喷口1安装在SOFA风喷口2与主燃烧器喷口3上方，对应燃尽区和/或其上部设置，通过高位风风箱4与SOFA风风箱5和主燃烧器风箱6并联为高位风喷口1接入引出的二次风作为高位风。
为每个高位风喷口1安装可以单独操作进行上下左右摆动的联结机构以及风量调节装置，可以根据锅炉运行工况对高位风喷口进行上下左右的实时调节，确保高位风***精确的调节功能。
在火电机组灵活性改造以及深度调峰过程中机组需要进行超低负荷运行的情况下，烟气与汽水***的温度控制问题尤为突出。在低氮燃烧***中引入高位风后，可以通过调节高位风进行进一步的氮氧化物生成与锅炉烟温协调控制，从而达到汽水参数平衡与低负荷脱硝的目的，保证机组的稳定安全运行。
具体的，在锅炉原有低氮燃烧***的基础上，在距离SOFA喷口2上部一定距离外增设一层高位风喷口1。高位风喷口1与SOFA喷口2相同，在炉膛四角布置或前后墙布置。高位风喷口1位于炉膛燃尽区或其以上之后，煤粉在此位置已燃尽，高位风喷口1喷入炉膛的空气不再参与煤粉的燃烧。高位风喷口1通过高位风风箱4与SOFA风箱5以及主燃烧器风箱6相互连通，实现二次风风箱7输出的二次风的分配。
本发明所述的方法，在锅炉低负荷运行时，打开在位于SOFA风喷口2上部的高位风喷口1，并通过高位风风箱4所安装风量调节装置对风量进行调节，保证锅炉原有二次风总风量的前提下，将一部分二次风由高位风喷口送入炉膛。由于进入高位风喷口1的这部分空气在燃尽区或其以上送入炉膛，不再参与煤粉的燃烧，因此相当于降低燃烧过程中的过量空气系数，达到控制在低负荷下NOx的效果，但又不减少烟气量，保证锅炉对流受热面的换热系数从而对锅炉汽水参数进行有效的调节和控制。

Claims (10)

1.一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的低氮燃烧***，其特征在于，包括二次风风箱(7)，以及并联连通设置在二次风风箱(7)上的主燃烧器喷口(3)、SOFA喷口(2)和高位风喷口(1)；
所述的主燃烧器喷口(3)、SOFA喷口(2)和高位风喷口(1)依次从下到上设置在燃煤锅炉内，高位风喷口(1)对应设置在燃煤锅炉的燃尽区或其上部；
当燃煤锅炉处于低负荷状态下时，高位风喷口(1)连通用于对主燃烧器喷口(3)的输入二次风进行分流。
2.根据权利要求1所述的一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的低氮燃烧***，其特征在于，还包括输出端分别连接主燃烧器喷口(3)、SOFA喷口(2)和高位风喷口(1)的主燃烧器风箱(6)、SOFA风箱(5)和高位风风箱(4)；主燃烧器风箱(6)、SOFA风箱(5)和高位风风箱(4)的输入端均与二次风风箱(7)连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的低氮燃烧***，其特征在于，每个高位风喷口(1)上分别设置有用于单独操作进行上下左右摆动的联结机构以及风量调节装置。
4.根据权利要求1所述的一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的低氮燃烧***，其特征在于，高位风喷口(1)设置在燃煤锅炉内部的同一层。
5.根据权利要求1所述的一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的低氮燃烧***，其特征在于，高位风喷口(1)设在在炉膛四角或前后墙上。
6.根据权利要求1所述的一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的低氮燃烧***，其特征在于，二次风风箱(7)和高位风喷口(1)的连接管路上分别设置有用于控制二次风输入的二次风阀和用于控制高位风喷口(1)通断的高位风阀。
7.一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的方法，其特征在于，在燃煤锅炉低负荷运行时，在保证燃煤锅炉原有二次风总风量的前提下，将一部分通入主燃烧器的二次风送入燃煤锅炉燃尽区或其以上的炉膛，该部分二次风不参与煤粉的燃烧，降低燃烧过程中的过量空气系数，且不减少烟气量。
8.根据权利要求7所述的一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的方法，其特征在于，送入燃煤锅炉燃尽区以上的二次风由对应设置在燃尽区或其以上的高位风喷口(1)引入。
9.根据权利要求8所述的一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的方法，其特征在于，当燃煤锅炉低负荷运行时，高位风喷口(1)打开，当燃煤锅炉非低负荷运行时，高位风喷口(1)关闭。
10.根据权利要求8所述的一种用于平衡低负荷氮氧化物与汽水参数的方法，其特征在于，高位风喷口(1)的风由主燃烧器入风口并联设置的高位风风箱(4)提供。
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