CN111189042A - 一种适合w火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***与方法 - Google Patents

一种适合w火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***与方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***与方法，拓宽W火焰锅炉的煤种适应性，有效控制燃烧产生的NOx、提高锅炉燃烧效率、防止锅炉炉膛结焦，同时具备宽比例燃用烟煤的能力。所述***包括分别与W火焰锅炉的二次风风箱联通的下射二次风喷口、下倾二次风喷口和燃尽风喷口；下射二次风喷口垂直设置在W火焰锅炉的拱上，位于燃烧器的主煤粉喷口侧后方；下倾二次风喷口倾斜设置在W火焰锅炉下炉膛的前后墙下部；燃尽风喷口水平设置在W火焰锅炉上炉膛的前后墙喉口上部，并可上下摆动。二次风在全炉膛形成多点和分级给入，引射高温烟气促进煤粉着火，增加煤粉气流下射深度，抑制煤粉在整个燃烧过程中NOx的生成。

Description

一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***与方法
技术领域
本发明属于燃煤火电机组节能减排技术领域，涉及一种W火焰锅炉的燃烧技术，具体为一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***与方法。
背景技术
W火焰锅炉是我国燃用低挥发分煤种的主要炉型。由于燃用低挥发分煤，W火焰锅炉炉膛容积通常设计较小，炉膛中心温度高，使得其燃烧产生的NOx浓度远高于其他炉型锅炉，且锅炉燃烧效率相对较低。
随着交通的不断便利，以及海外煤炭市场的打通，使现有之前依赖W火焰锅炉的地区的电厂可以购买到价格更低的烟煤。因此日益严峻的煤炭市场形势对W火焰锅炉提出了新的要求，即须要煤种的适应范围，以此控制电厂的燃料成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***与方法，拓宽W火焰锅炉的煤种适应性，有效控制燃烧产生的NOx、提高锅炉燃烧效率、防止锅炉炉膛结焦，同时具备宽比例燃用烟煤的能力。
一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***，包括分别与W火焰锅炉的二次风风箱联通的下射二次风喷口、下倾二次风喷口和燃尽风喷口；
下射二次风喷口垂直设置在W火焰锅炉的拱上，位于燃烧器的主煤粉喷口侧后方；下倾二次风喷口倾斜设置在W火焰锅炉下炉膛的前后墙下部；燃尽风喷口水平设置在W火焰锅炉上炉膛的前后墙喉口上部。
优选的，下射二次风喷口、下倾二次风喷口和燃尽风喷口均设置有若干个，在各自设置位置处沿炉膛宽度方向呈均匀分布。
进一步，所述的燃烧器包括浓淡分离器和连接在浓淡分离器后的主煤粉喷口和乏气喷口，乏气喷口布置于若干下射二次风喷口的其中一个内。
优选的，下倾二次风喷口与W火焰锅炉下炉膛的前后墙的夹角为45°到75°。
优选的，燃尽风喷口采用上下摆动的结构形式。
一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧方法，基于上述任意一项所述的燃烧***；
二次风通过下射二次风喷口、下倾二次风喷口和燃尽风喷口，在全炉膛形成多点和分级给入，使煤粉处于欠氧的燃烧状态，抑制煤粉在整个燃烧过程中NOx的生成；同时在炉膛的不同位置形成风墙，防止水冷壁结焦。
优选的，经下射二次风喷口高速射入炉膛的下射二次风，引射炉膛内高温烟气，形成可穿越炉拱下方、直达煤粉气流根部的高温烟气大型回流区，强化煤粉气流的初期着火，适应不同煤种的着火要求；
同时经下射二次风喷口的下射二次风垂直向下送入炉膛，与W火焰锅炉燃烧器的主煤粉喷口的主煤粉气流形成角度，减缓二次风扩散至煤粉气流的时间，强化煤粉着火初期的还原性气氛，有效抑制燃烧初期NOx的生成。
优选的，下倾二次风通过下倾二次风喷口在下炉膛下部将二次风倾斜向下送入炉膛，配合下射二次风进一步引射着火的煤粉气流下行，增大煤粉气流下射深度，扩展利用W火焰锅炉炉膛内冷灰斗上部空间；
下倾二次风高速向下倾斜送入炉膛，使其具有足够的入射刚性，在下炉膛形成有效的空气分级，同时托住火焰防止直接冲刷冷灰斗。
优选的，下射二次风和下倾二次风的速度高于40m/s。
优选的，燃尽风通过可上下摆动的燃尽风喷口送入炉膛，形成全炉膛的空气分级，用于调节锅炉的主蒸汽与再热蒸汽温度，适应不同煤种燃烧后换热的需求。
本发明提供的一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***与方法，通过合理布置二次风等手段，拓宽W火焰锅炉的煤种适应性，有效控制燃烧产生的NOx、提高锅炉燃烧效率、防止锅炉炉膛结焦，同时具备宽比例燃用烟煤的能力；适用于有进行改造需求的或新建的需要燃用不同挥发分煤种的W火焰锅炉。在W火焰锅炉上使用，效果优异，成熟可靠，改造投资与风险小。
附图说明
图1为本发明实例中所述燃烧方法的原理示意图。
图2为本发明实例中所述燃烧***的结构示意图。
图3为本发明实例中所述的W火焰锅炉燃烧器炉拱处的俯视图。
图中，W火焰锅炉1、炉拱2、下射二次风喷口3、下倾二次风喷口4、燃尽风喷口5、燃烧器6、主煤粉喷口7、乏气喷口8、下射二次风①、下倾二次风②、燃尽风③。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术方案及其功能，以下结合图1、图2和图3对本发明提出具体结构、实施方式、特征及其功能，详细说明如后。
本发明一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***，在炉拱上燃烧器主煤粉喷口侧后方分离布置的下射二次风，引射高温烟气，形成直达煤粉气流根部的高温烟气回流区，强化煤粉气流的初期着火；同时，在下炉膛前后墙下部布置的下倾二次风，与下射二次风配合，多级引射煤粉气流，增大煤粉气流下射深度，扩大下炉膛的空间利用率，便于煤粉燃尽，减少局部高温区；最后，在上炉膛前后墙喉口上部布置的可上下摆动的燃尽风，与下射二次风和下倾二次风配合，构建全炉膛多点、分级的给风方式，使煤粉处于欠氧的燃烧状态，降低NOx的生成。采用的***和工艺成熟可靠，在保证W火焰锅炉燃烧效率的前提下降低了燃烧过程中NOx的产生，同时实现W火焰锅炉安全、清洁、高效燃用多种煤种，拓展了W火焰锅炉煤种适应性。
其中，在W火焰锅炉炉拱上燃烧器主煤粉喷口侧后方布置下射二次风，下射二次风通过下射二次风喷口在炉拱上将二次风垂直向下送入炉膛，引射着火的煤粉气流下行，增大煤粉气流的下射深度。在W火焰锅炉下炉膛的前后墙下部布置下倾二次风，下倾二次风通过下倾二次风喷口在下炉膛下部将二次风倾斜向下送入炉膛，进一步引射着火的煤粉气流下行，增大煤粉气流的下射深度，扩展利用W火焰锅炉炉膛内冷灰斗上部空间。
拱上的下射二次风高速射入炉膛，引射炉膛内高温烟气，形成可穿越炉拱下方、直达煤粉气流根部的高温烟气大型回流区，强化煤粉气流的初期着火，适应不同煤种的着火要求。拱上的下射二次风垂直向下送入炉膛，与燃烧器主煤粉气流成一定角度，减缓二次风扩散至煤粉气流的时间，强化煤粉着火初期的还原性气氛，有效抑制燃烧初期NOx的生成。
在W火焰锅炉上炉膛的前后墙喉口上部设置燃尽风，燃尽风取自二次风，燃尽风利用可上下摆动的燃尽风喷口送入炉膛。下射二次风、下倾二次风与燃尽风在全炉膛形成多点、分级的二次风给入方式，通过全炉膛的空气分级使煤粉处于欠氧的燃烧状态，抑制煤粉在整个燃烧过程中NOx的生成。同时在炉膛内的不同位置形成保护风墙，防止水冷壁结焦。
燃尽风喷口可上下摆动，用于调节锅炉的主蒸汽与再热蒸汽温度，适应不同煤种燃烧后换热的需求。
本发明一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧方法，其原理如图1所示，其核心思想主要包括如下三方面内容：
(1)在下炉膛构建多级引射煤粉气流的配风方式，增加煤粉在炉膛内的有效停留时间，扩大炉膛的空间利用率，强化水冷壁蒸发吸热，减少局部高温区，降低炉膛出口烟温。
具体措施是：1)在拱上燃烧器主煤粉喷口背火侧的侧后方布置下射二次风，下射二次风通过下射二次风喷口在炉拱上将二次风垂直向下送入炉膛，利用拱上高速二次风的引射作用引射着火的煤粉气流下行，增大煤粉气流下射深度，扩大下炉膛的空间利用率，增加煤粉在炉膛内的有效停留时间，便于煤粉燃尽，降低炉膛出口烟温。2)在下炉膛前后墙的下部布置下倾二次风，下倾二次风通过下倾二次风喷口在下炉膛下部将二次风倾斜向下送入炉膛，进一步引射着火的煤粉气流下行，增大煤粉气流下射深度，扩展利用W火焰锅炉炉膛内冷灰斗上部空间。
(2)引射高温烟气，形成可穿越炉拱下方、直达煤粉气流根部的高温烟气大型回流区，强化煤粉气流的初期着火，适应不同煤种的切换。
具体措施是利用燃烧器主煤粉喷口侧后方布置的下射二次风，高速射入炉膛，引射炉膛喉口部位的高温烟气回流至煤粉气流根部，以此直接点燃煤粉气流，促进煤粉的迅速着火。
(3)构建全炉膛多点、分级的给风方式，使煤粉始终处于欠氧的燃烧状态，避免高温高氧重合区形成，降低燃烧过程中NOx的生成。同时在炉膛内的不同位置形成保护风墙，防止水冷壁结焦。
具体措施是：1)拱上下射二次风垂直向下送入炉膛，与燃烧器主煤粉气流成一定角度，减缓二次风扩散至煤粉气流的时间，强化煤粉着火初期的还原性气氛，有效抑制燃烧初期NOx的生成；2)下炉膛下倾二次风同样采用喷口型式将二次风高速向下倾斜送入炉膛，使其具有足够的入射刚性，在下炉膛形成有效的空气分级，同时托住火焰防止直接冲刷冷灰斗；3)在上炉膛前后墙喉口上部设置燃尽风，燃尽风采用喷口形式，实现全炉膛的空气分级。同时燃尽风喷口可上下摆动，可用于调节锅炉主蒸汽与再热蒸汽汽温，适应不同煤种燃烧后换热的需求。
在具体使用时，如图2所示，本发明一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***，包括设置在W火焰锅炉1上的下射二次风喷口3、下倾二次风喷口4和燃尽风喷口5。分别对应接入的下射二次风①、下倾二次风②和燃尽风③都来自锅炉二次风。
W火焰锅炉燃烧器6一般采用煤粉浓淡分离方式，煤粉气流经过浓淡分离后分为浓相煤粉气流与淡相煤粉气流。浓相煤粉气流即主煤粉气流由燃烧器主煤粉喷口7送入炉膛，淡相煤粉气流由乏气喷口8送入炉膛。
如图3所示，下射二次风喷口3布置在炉拱2上燃烧器6的主煤粉喷口7侧后方，处于炉膛背火侧，下射二次风①通过下射二次风喷口3垂直向下喷入炉膛。如图2所示，下倾二次风喷口4布置在W火焰锅炉1的下炉膛前后墙下部，下倾二次风②通过下倾二次风喷口4倾斜向下喷入炉膛。燃尽风喷口5布置在W火焰锅炉1上炉膛的前后墙喉口上部，燃尽风③通过燃尽风喷口5喷入炉膛，燃尽风喷口5采用可上下摆动的形式，可用于调节锅炉主蒸汽与再热蒸汽汽温，适应不同煤种燃烧后换热的需求。
下射二次风①可引射高温烟气回流，如图1所示，形成可穿越炉拱下方、直达煤粉气流根部的高温烟气大型回流区，如图1中部的高温回流烟气所示，强化煤粉气流的初期着火，用于适应不同煤种的要求。
下倾二次风②高速下倾射入炉膛，如图1所示，可压缩W火焰锅炉炉膛内冷灰斗上部中温乃至低温烟气回流区的大小，扩展利用冷灰斗上部空间。
燃尽风③在上炉膛射入，如图1所示，控制W火焰锅炉下炉膛燃烧的过量空气系数，在下炉膛形成欠氧燃烧。
下射二次风①与下倾二次风②速度一般高于40m/s，喷入炉膛后可多级引射着火的煤粉气流下行，有效增大煤粉气流下射深度，不但利于煤粉的燃尽，也提高了下炉膛空间利用率，避免高温高氧重合区的形成，在保证锅炉燃烧效率的前提下抑制了燃烧过程中NOx的产生。
下射二次风①垂直向下送入炉膛，与煤粉气流成角度布置，减缓二次风扩散至煤粉燃烧区内的时间，强化煤粉着火初期的还原性气氛，有效抑制燃烧初期NOx的生成。下射二次风①、下倾二次风②与燃尽风③在全炉膛形成多点的二次风分级给入方式，使煤粉处于欠氧的燃烧状态，降低NOx的生成；同时在炉膛的不同位置形成风墙，防止水冷壁结焦。
综上所述，本发明一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***与方法，利用二次风的合理布置与配风，解决了W火焰锅炉燃烧产生的NOx高、燃烧经济性差、煤种适应性有限的问题，其特点如下：
(1)结合W火焰锅炉双拱形炉膛结构的特点，本发明合理设置二次风的给入方式，增加煤粉气流下射深度，增加炉膛的空间利用率，防止出现局部高温，降低炉膛出口烟温。
(2)本发明延长了煤粉颗粒在炉内的行程，增加煤粉颗粒在炉内的有效停留时间，在利于空气分级燃烧条件下的煤粉颗粒燃尽效果的同时，保证了煤粉在炉膛内的还原距离，有效控制燃烧过程中NOx的生成。
(3)本发明利用W火焰锅炉上、下炉膛的特殊结构，在火焰行程的不同区域(炉膛拱部、下炉膛前后墙、上炉膛前后墙)布置二次风喷口，逐渐补入助燃空气，形成多点的空气分级，降低煤粉在全炉膛燃烧过程中NOx的生成。
(4)本发明采用强化煤粉初期着火，增加炉膛空间利用率，多点分级配风实现强度可控燃烧等多种手段，实现了W火焰锅炉燃用不同挥发分煤的需求。结合炉膛卫燃带的优化，也可实现W火焰锅炉宽比例燃用烟煤。

Claims (10)

1.一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***，其特征在于，包括分别与W火焰锅炉(1)的二次风风箱联通的下射二次风喷口(3)、下倾二次风喷口(4)和燃尽风喷口(5)；
下射二次风喷口(3)垂直设置在W火焰锅炉(1)的拱上，位于燃烧器(6)的主煤粉喷口(7)侧后方；下倾二次风喷口(4)倾斜设置在W火焰锅炉(1)下炉膛的前后墙下部；燃尽风喷口(5)水平设置在W火焰锅炉(1)上炉膛的前后墙喉口上部。
2.根据权利要求1所述的一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***，其特征在于，下射二次风喷口(3)、下倾二次风喷口(4)和燃尽风喷口(5)均设置有若干个，在各自设置位置处沿炉膛宽度方向呈均匀分布。
3.根据权利要求2所述的一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***，其特征在于，所述的燃烧器(6)包括浓淡分离器和连接在浓淡分离器后的主煤粉喷口(7)和乏气喷口(8)，乏气喷口(8)布置于若干下射二次风喷口(3)的其中一个内。
4.根据权利要求1所述的一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***，其特征在于，下倾二次风喷口(4)与W火焰锅炉(1)下炉膛的前后墙的夹角为45°到75°。
5.根据权利要求1所述的一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧***，其特征在于，燃尽风喷口(5)采用上下摆动的结构形式。
6.一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧方法，其特征在于，基于权利要求1-5任意一项所述的燃烧***；
二次风通过下射二次风喷口(3)、下倾二次风喷口(4)和燃尽风喷口(5)，在全炉膛形成多点和分级给入，使煤粉处于欠氧的燃烧状态，抑制煤粉在整个燃烧过程中NOx的生成，从而降低NOx的生成；同时在炉膛的不同位置形成风墙，防止水冷壁结焦。
7.根据权利要求6所述的一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧方法，其特征在于，经下射二次风喷口(3)下射的二次风高速射入炉膛，引射炉膛内高温烟气，形成可穿越炉拱下方、直达煤粉气流根部的高温烟气大型回流区，强化煤粉气流的初期着火，适应不同煤种的着火要求；
同时经下射二次风喷口(3)下射的二次风垂直向下送入炉膛，与W火焰锅炉燃烧器(6)的主煤粉喷口(7)的主煤粉气流形成角度，减缓二次风扩散至煤粉气流的时间，强化煤粉着火初期的还原性气氛，有效抑制燃烧初期NOx的生成。
8.根据权利要求6所述的一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧方法，其特征在于，下倾二次风通过下倾二次风喷口(4)在下炉膛下部将二次风倾斜向下送入炉膛，配合下射二次风进一步引射着火的煤粉气流下行，增大煤粉气流下射深度，扩展利用W火焰锅炉炉膛内冷灰斗上部空间；
下倾二次风高速向下倾斜送入炉膛，使其具有足够的入射刚性，在下炉膛形成有效的空气分级，同时托住火焰防止直接冲刷冷灰斗。
9.根据权利要求6所述的一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧方法，其特征在于，下射二次风和下倾二次风的速度高于40m/s。
10.根据权利要求6所述的一种适合W火焰锅炉的多煤种适应型燃烧方法，其特征在于，燃尽风通过可上下摆动的燃尽风喷口(5)送入炉膛，形成全炉膛的空气分级，用于调节锅炉的主蒸汽与再热蒸汽温度，适应不同煤种燃烧后换热的需求。
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