CN1100188A

CN1100188A - 组合的低NOx燃炉和NOx排放通道

Info

Publication number: CN1100188A
Application number: CN94104867.5A
Authority: CN
Inventors: A·D·拉鲁
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1995-03-15
Also published as: EP0641970A2; CA2120903A1; TW232045B; JPH0783405A; US5329866A; CA2120903C; EP0641970A3

Abstract

一种用于燃烧碎煤燃料和空气混合物的燃炉和排放通道组合，包括炉喉和位于炉喉中央区域的燃炉喷口。燃炉喷口具有接收碎煤燃料和空气混合物的入口和释放碎煤燃料和空气混合物的出口。二级空气管道位于炉喉中喷口的每一侧边与燃炉喷口相邻，用于向炉喉提供二级空气的第一部分。许多叶片位于炉喉的上部，在燃炉喷口和管道之上，以及在炉喉的下部，在燃炉喷口和管道之下，用于自燃炉喷口转移二级空气的第二部分。

Description

本发明总体上涉及燃料炉，具体地涉及一种新颖且有用的用于燃烧矿物燃料的组合炉和NOx排放通道。

低NOx燃碎煤炉，例如美国专利5，199，355所公开的燃炉，依靠空气和燃料的分级以减少NOx的释放。在众多原因中，这些措施的有效性决定于它们所施用于的燃炉和锅炉的设计。为了进一步减少NOx的释放，使用NOx排放通道（在燃烧空气排放通道和空气分级通道上方）从而从燃炉中去除一部分空气以在燃烧过程中引入至下一级气流。

在典型的燃墙实用锅炉施用中，将燃炉安置在较低熔炉前和/或后墙的多处水平位上。将低NOx燃炉安放在这些位置以成为新的锅炉，或对现有的锅炉改型。对一给定的施用，从这些燃炉中实际的NOx释放由于变化的热环境而随燃炉区高度而改变。燃炉底部水平位处于熔炉最冷部分，且产生最低的NOx释放。燃炉的顶部水平产生最高NOx，这是由于在那里熔炉的温度达到最高。这导致了热NOx的形成。

另外，来自较低燃炉水平位的上行气流冲撞了上部燃炉的火焰，从而加速了空气和燃料的混合，这对NOx提供了燃料。这些效果被记录在许多锅炉试验中，它显示了在使用中除去顶排燃炉减少NOx，而在使用中除去底排燃炉则增加NOx（与使用中的所有燃炉相比）。为了达到NOx释放目的，NOx排放通道已变得必不可少。通常将NOx排放通道置于顶部燃炉水平位之上;NOx排放通道的有效性是从燃炉转至通道的空气量以及燃炉至通道距离的函数。然而，在现有的众多锅炉中难以在燃炉上方找到一个合适的位置以安放排气通道。熔炉的高度、或加热面积的安排、或辅助设备阻碍了在燃炉上方排放通道的增加。

本发明提供了用于碎煤燃料和空气混合物燃烧的燃炉和排放通道组合，它包括一个炉喉和位于炉喉中央区的燃炉喷口。燃炉喷口具有一个接收碎煤燃料和空气混合物的入口，以及一个释放碎煤燃料和空气混合物的出口。在炉喉的每一侧面邻近燃炉喷口的侧面置有一个二级空气管道，以向炉喉提供二级空气的第一部分。许多叶片被置于炉喉上部，在燃炉喷口和管道的上方，以及在炉喉的下部，在燃炉喷口和管道的下方，以分散来自燃炉喷口的二级空气的第二部分。

本发明也提供了燃炉和排放通道的组合，它具有一个燃炉喷口、和为提供二级空气的第一部分的侧旁设置的二级空气管道、和在炉喉上部在燃炉喷口和管道上方为分散来自燃炉喷口二级空气的第一部分而置的多叶片。

成为本发明特征的许多新颖性特征具体地在所附的权利要求书中指明，而形成公开的一部分。为了更好地理解本发明、其操作优点和通过其使用所达到的具体目标，可以参考附图和说明内容，其间说明了本发明的较佳实施例。

附图中：

图1是本发明一个实例的示意图;

图1a是图1的正视图;

图2是本发明第二个实例的示意图;

图2a是图2的正视图;

图3是采用本发明的熔炉示意图;

图4是本发明的第三个实例的正视图;以及

图5是本发明的第四个实例的正视图。

本发明涉及在燃墙熔炉中燃炉与燃炉上部水平位NOx排放通道功能的结合。本发明允许燃烧***的低NOx释放，因为燃炉中是低NOx，也用作较低燃炉的NOx排放通道。

按照本发明，图1显示了组合的低NOx燃炉/NOx排放通道（CBP）5，它具有供应碎煤（PC）和一级空气（PA）混合物8的燃炉喷口10。PA/PC混合物8通过入口11接收，并在喷口10的出口12处被注入熔炉2（图3）。将一漩流器置于出口12（常规），未示出）附近的喷口内，以利于在燃炉10中空气/燃料的混合和稳定性。将喷口10置于炉喉25的中心区域。将管道30（图1a）侧置于邻近喷口10的每一边，以供应喷口10旁小量的二级空气35以快速地混合PA/PC混合物8，其目的在于点火和稳定。来自喷口10和管道30的化学计算量是0.50，即50%理论空气。由管道30引入的二级空气35被漩流，以增加PA/PC混合物8的混合，并带走附近的在熔炉2较低处的燃炉火焰所产生的热熔炉气体（图3）。可供选择地，气体流可不经漩流便自管道30中释放，以带走附近与PA/PC混合物8混合的热气体。

空气漩流量的变化由煤反应性和熔炉设计而决定。在旋风器重燃程序中深度分级的重燃燃炉经验证实可在热熔炉气氛中（在较低熔炉中由旋风器产生的情形，而非在其它燃炉中）按化学计算量0.50可稳定PC火焰。在这些顶部燃炉上很低的化学计算量有效地降低了NOx的形成，不然它们将比其它燃炉生成更多的NOx。CBP5很低的化学计算量模仿了重燃***，并且当自CBP的燃料部分与较低燃炉7（图3）产生的熔炉气体混合时，有可能减少重燃（燃料分级）时NOx

图1显示了剩余二级空气35的导入是通过许多叶片15，它们被置于喷口10和排放通道20的管道30的下方，转移来自燃炉5的空气35。通过叶片15的二级空气35的量包括燃炉5的理论和过量空气的差值，以及从较低水平位燃炉7（图3）转移来的一些空气。

CBP5内在的较低空气阻力便于增加二极空气流35超过用于较低燃炉7（图3）中的量。另外，叶片5可以是弧形叶片以减少其通过CBP5的阻力。此外，可调节较低燃炉7（图3）中气流调节器或通风装置，以增加空气阻力并强迫附加空气通过CBP5。此空气的动量会延迟其与源于CBP5火焰的混合，限制NOx生成，却提供了与进一步进入燃炉2的气体相混合的能量以完成燃烧。虽然大量二级空气35被通过CBP5引入，本发明在CBP炉喉25处将此空气35的大部分从煤燃烧的早期分级中分离出来。因此，由于在CBP炉喉25产生的很少化学计算量的火焰以及通过将较低熔炉7的空气转移至CBP5，如图3所示，完成了NOx的降低，并成为较低燃炉7的一个NOx排放通道20（图1）。它的完成不需独立的NOx排放通道，而那其实也可能是不实际的或会增加该***的费用和复杂性。

图2a和2b显示了CBP5的第二实例。如图2a和2b所示，燃炉喷口10位于炉喉25底部在炉喉25的分配节段。在喷口10出口12（图2）附近将PA/PC混合物漩流，以增加混合从而达到火焰稳定性。管道30（图2a）位于喷口10附近，注入小部分二级空气35以产生PA/PC混合物8的组合化学计算量0.50。并且，可将空气35漩流或任意地作为气流注入，以引进PA/PC混合物与附近空气的迅速混合，从而稳定火焰。通过用于将空气35转移出燃炉5的位于通道20的叶片15将残留的二级空气35接纳入位于通道20的上部燃炉。将叶片15倾斜以使空气35转向入更高的燃炉2（图3）从而延迟混合，并且更有效地用作NOx排放通道20。二级空气35包括CBP5所需的残余部分和从较低燃炉7转移出的一些空气。

按照本发明，CBP5导致了上部燃炉水平位低的NOx释放而非很高的NOx，并且对进而产生NOx的低部燃炉用作NOx排放通道20。CBP5通过利用墙燃单元中的条件为碎煤燃烧***提供了从总体上降低NOx释放的方法。在上部燃炉区的较热的热环境并未增加NOx产生，而被用作一种火焰稳定源而成为非常规的燃炉设计，否则的话，在上部燃炉区会增加NOx生成。热气体以很低的燃炉化学计算量增进了火焰的稳定性。

CBP5与喷口10和管道30一起成为重燃器。这允许利用燃炉喉25其它部位作为NOx排放通道20。将另外的高速二级空气35注入燃炉2，并通过叶片15被转移出CBP火焰以保持其低的化学计算量。该被转移的高速二级空气35继续有效地与燃炉气体混合以完成类似于传统NOx排放通道的燃烧。当停止对CBP5供应燃料（停止相应的粉碎机的运行），CBP5的功能仅仅是低部燃炉水平位的NOx排放通道。

CBP5的其它变化形式也是可行的。在图1中说明的设计选择是将CBP旋转90°，如图4所示，以使管道30与喷口10相邻但仅在喷口10的上方或下方，叶片15水平地从火焰中转移空气35。这对邻近熔炉侧墙的燃炉是有益的，通过沿着侧墙导入空气保护了它免受腐蚀或渣蚀。

图2和2a的另一可供选择的实例是将CBP旋转90°，如图5所示，以使燃炉喷口10位于炉喉25边的水平中线上，空气管道30在其附近，空气叶片15水平地从火焰中导出空气。并且，这对邻近侧墙的燃炉是有益的，通过沿侧墙导入空气以防止渣蚀或腐蚀。

另一种选择包括通过燃炉喷口导入煤。虽然重燃实验已表明以很低化学计算量对煤进行漩流对火焰稳定性的益处，但这对某些反应性煤不是必需的。煤可被作为轴向气流引入，这易于更一步减少NOx

另一种选择是将在出口的煤喷口的外形从圆形改成长方形以更好地与它所在的燃炉喉节段或部分相匹配。空气管道能类似地被改变外形以更好地与煤喷口的孔相匹配。在任一情况，空气管道可装备有叶片以将空气转向燃料喷口从而加速混合，而非如前所述那样使用漩流空气。

如图1a和2a所示的空气管道30的另一种替代可以是在燃炉喷口外体上非流线体，垂直地将空气接纳入喷口旁的孔内，其中管道已标出，而不用本身管道。此空气与PA/PC混合物的混合物的混合是通过在非流线体上的湍流空气所完成的。

另一种选择是在燃炉的多个水平位使用CBP以增进NOx的降低，而非仅在顶部燃炉水平位。在燃炉区升高的燃炉温度和煤高的反应性会支撑CBP二或更多个水平位达到令人满意的火焰稳定性。

另一种选择是使用燃料而非碎煤。煤喷口可装备有一个油雾化器的稳定油CBP的燃烧。可通过使用产生“蝴蝶”或长方形火焰且更适合于CBP设计的组孔喷射头，利于油燃烧。可通过位于煤喷口内的气体单元替代油喷雾器或另一种方法，由邻近于煤喷口并且在气体管道内或间的孔中多个接管，燃烧天然气。可通过方向性接管使气体火焰与CBP匹配，类似于油燃烧，利于气体燃烧。

最后一种选择是在CBP上使用真实的NOx排放通道，用于第二水平的空气分级以进一步减少NOx。即，CBP并未失去对需要最低水平NOx释放情形时的额外空气分级的可能性。

虽然已详细显示并描述了本发明的一个具体实例从而说明了本发明原则的施用，但应理解本发明可有其它的表现形式而不偏离这些原则。

Claims

1、一种用于燃烧碎煤燃料和空气混合物的燃炉和排放通道组合，其特征在于，该组合包括：

炉喉；

位于炉喉中央区域的燃炉喷口，燃炉喷口具有接收碎煤燃料和空气混合物的入口和释放碎煤燃料和空气混合物的出口；

位于炉喉中在喷口每侧邻近于燃炉喷口的二级空气管道，用于向炉喉提供二级空气的第一部分；和

位于在炉喉的上部燃炉喷口和管道上方以及在炉喉的低部燃炉喷口和管道下方的许多叶片，用于将燃炉喷口的二级空气的第二部分转移至炉喉中。

2、如权利要求1所述的燃炉与排放通道的组合，其特征在于：燃炉喷口和管道保持燃炉的化学计算比为0.50。

3、如权利要求1所述的燃炉和排放通道的组合，其特征在于：该组合位于燃烧器的上部水平位。

4、如权利要求1所述的燃炉和排放通道的组合，其特征在于：炉喉是圆形的。

5、一种用于燃烧碎煤燃料和空气混合物的燃炉和排放通道组合，其特征在于，该组合包括：

炉喉;

位于炉喉低部区域的燃炉喷口，燃炉喷口具有接收碎煤燃料和空气混合物的入口和释放碎煤燃料和空气混合物的出口;

位于炉喉中在喷口每侧邻近于燃炉喷口的二级空气管道，用于向炉喉提供二级空气的第一部分;和

6、如权利要求5所述的燃炉与排放通道的组合，其特征在于：燃炉喷口和管道保持燃炉的化学计算比为0.50。

7、如权利要求5所述的燃炉和排放通道的组合，其特征在于：该组合位于燃烧器的上部水平位。

8、如权利要求5所述的燃炉和排放通道的组合，其特征在于：炉喉是圆形的。