专利名称：浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧w火焰锅炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多次引射分级燃烧W火焰锅炉，具体涉及一种浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉，属于W火焰锅炉燃烧技术领域。
背景技术：
W火焰燃烧锅炉是一种专门为燃用无烟煤、贫煤而设计的锅炉，这种锅炉运行中普遍存在以下问题煤粉气流着火晚且火焰稳定性较差、飞灰可燃物含量高、下炉膛前墙和后墙水冷壁结渣严重、NOx排放量高达1600 1800mg/m3。中国发明专利申请《多次引射分级燃烧的方法及实现该方法的W火焰锅炉装置》(
公开日为2010年9月15日、申请号为 201010149634. 5、申请日为2010年4月19日，下称“文件一”)在对引起上述问题的原因进行了详尽分析，并提出了多次引射分级燃烧技术，以期全面解决这些问题，如图1、图2所示分别为采用这种多次引射分级燃烧技术的W火焰锅炉置的截面流场和拱上燃烧器喷口布置方式，“文件一”的多次引射分级燃烧方法是这样实现的，在前拱3上从炉膛中心2-1到前墙水冷壁2-2 (或在后拱15上从炉膛中心2-1到后墙水冷壁2-3)上依次布置一次风喷口 10(即浓煤粉气流喷口)、内二次风喷口 11、乏气喷口 12(即淡煤粉气流喷口)和外二次风喷口 13，前墙水冷壁2-2和后墙水冷壁2-3下部对称设置下倾三次风喷口 14 (或称为“拱下二次风喷口”)，一次风5、乏气7由内二次风6、外二次风7和三次风9逐级引射携带深入冷灰斗4的中部区域，在保证煤粉颗粒在炉内足够停留时间的同时组织多次分级燃烧。实践表明，“文件一”能有效解决着火晚、稳定性较差和炉内结渣严重的问题，实现 NOx减排约40%的同时不显著提升未燃尽损失，但NOx排放量仍高达lOOOmg/m3左右，且飞灰可燃物含量仍处于一个较高水平(约7% )。为进一步减低NOx排放，在采用“文件一”中多次引射分级燃烧技术的基础上，再借鉴中国发明专利《在炉拱上布置有缝隙式燃尽风喷口的W型火焰锅炉》(中国专利号为ZL 2009 1 0309113.9、授权公告日为2011年2月16 日、专利申请日为2009年10月30日，下称“文件二” )的经验，在前拱3和后拱15上位于靠近炉膛中心2-1侧设置向炉膛中心倾斜的缝隙式燃尽风喷口，但“文件一”中目前这种燃烧器喷口布置方式并不适合再在拱部设置缝隙式燃尽风喷口，这是因为当采用了一次风喷口 10、内二次风喷口 11、乏气喷口 12和外二次风喷口 13在拱部依次布置，沿炉深(即前墙水冷壁2-2和后墙水冷壁2-3之间距离)方向喷口在拱部跨度过大，造成在拱部布置燃尽风喷口的空间相当有限(即一次风喷口 10上沿到炉膛中心2-1的距离ID1较小)，纵使能勉强设置燃尽风喷口，这也将导致一次风与燃尽风间距过小，一方面部分燃尽风将与一次风混合而有利于NOx生成，另一方面高温回流烟气与一次风的混合将受燃尽风的阻隔而影响着火；此外，“文件一”中乏气7靠近前后水冷壁侧而远离高温的炉膛中心，并被夹于两股刚性较强的二次风之间并，使得乏气中的煤粉颗粒不易与高温烟气混合而实现较好燃尽， 这是造成目前飞灰可燃物含量仍较高的重要原因。因而有必要对“文件一”中的多次引射分级燃烧技术做进一步的改进，实现进一步减低NOx排放的同时还达到较好燃尽。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前应用多次引射分级燃烧技术的W火焰锅炉运行中 NOx排放和飞灰可燃物含量仍较高的问题，进而提供一种浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉。
本发明的技术方案是浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉包括由下炉体、上炉体、前炉拱和后炉拱所构成的炉膛以及多个煤粉气流喷口、多个内二次风喷口和多个外二次风喷口 ；在前炉拱上从炉膛中心到炉膛的前墙水冷壁之间以及在后炉拱上从炉膛中心到炉膛的后墙水冷壁之间各依次设置有多个煤粉气流喷口、多个内二次风喷口和多个外二次风喷口 ；多个内二次风喷口在炉膛宽度方向呈一字形等间距设置，多个外二次风喷口在炉膛宽度方向呈一字形等间距设置，多个煤粉气流喷口、多个内二次风喷口以及多个外二次风喷口均与下炉膛连通；所述多个煤粉气流喷口包括多个浓煤粉气流喷口和多个淡煤粉气流喷口，多个浓煤粉气流喷口由多个浓煤粉气流喷口组构成，每个浓煤粉气流喷口组由两个紧靠在一起的浓煤粉气流喷口构成，多个浓煤粉气流喷口组沿炉膛宽度方向呈一字形等间距设置；多个淡煤粉气流喷口由多个淡煤粉气流喷口组构成，每个淡煤粉气流喷口组由两个紧靠在一起的淡煤粉气流喷口构成，多个淡煤粉气流喷口组沿炉膛宽度方向呈一字形等间距设置，且浓煤粉气流喷口组与淡煤粉气流喷口组并排交错布置。本发明与现有技术相比具有以下效果本发明能进一步降低锅炉的NOx排放，提高燃尽效果并增强燃烧稳定性，这是因为增设燃尽风强化了炉内分级燃烧，进一步抑制了 NOx的生成；淡煤粉气流(即乏气)改成与浓煤粉气流(即一次风)并排交错设置，一方面使得淡煤粉气流与浓煤粉气流一样直接面对来自于炉膛中心区域的高温回流烟气，淡煤粉气流中的煤粉颗粒可实现高效燃尽，另一方面由于风速相对较低的淡煤粉气流不再阻隔于外二次风与浓煤粉气流之间，外二次风对浓煤粉气流的引射携带作用得以增强，使得浓煤粉气流能以较大刚性深入下炉膛，燃烧稳定性得以增强。
图1是“文件一”的截面流场示意图(图中流场分布以炉膛中心2-1为对称面，图中各股喷入炉内气流的速度方向均采用箭头标出)，图2是图1的A向局部示意图(图中的拱上各喷口以炉膛中心2-1为对称面布置)，图3是本发明提供的浓、淡煤粉喷口并排交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉截面流场示意图，图4是图3的B向局部示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉包括由下炉体1、上炉体2、前炉拱3和后炉拱15 所构成的炉膛以及多个煤粉气流喷口、多个内二次风喷口 11和多个外二次风喷口 13 ；在前炉拱3上从炉膛中心2-1到炉膛的前墙水冷壁2-2之间以及在后炉拱15上从炉膛中心2-1 到炉膛的后墙水冷壁2-3之间各依次设置有多个煤粉气流喷口、多个内二次风喷口 11和多个外二次风喷口 13 ；多个内二次风喷口 11在炉膛宽度方向呈一字形等间距设置，多个外二次风喷口 13在炉膛宽度方向呈一字形等间距设置，多个煤粉气流喷口、多个内二次风喷口11以及多个外二次风喷口 13均与下炉膛1连通；所述多个煤粉气流喷口包括多个浓煤粉气流喷口 10和多个淡煤粉气流喷口 12，多个浓煤粉气流喷口 10由多个浓煤粉气流喷口组 18构成，每个浓煤粉气流喷口组18由两个紧靠在一起的浓煤粉气流喷口 10构成，多个浓煤粉气流喷口组18沿炉膛宽度方向呈一字形等间距设置；多个淡煤粉气流喷口 12由多个淡煤粉气流喷口组19构成，每个淡煤粉气流喷口组19由两个紧靠在一起的淡煤粉气流喷口 12构成，多个淡煤粉气流喷口组17沿炉膛宽度方向呈一字形等间距设置，且浓煤粉气流喷口组18与淡煤粉气流喷口组19并排交错布置(即相邻的两个浓煤粉气流喷口组18之间设置有一个淡煤粉气流喷口组19，或者相邻的两个淡煤粉气流喷口组19之间设置有一个浓煤粉气流喷口组18)具体实施方式
二 结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉还包括多个燃尽风喷口 16，在前炉拱3和后炉拱 15上靠近炉膛中心2-1的位置设置有多个燃尽风喷口 16，多个燃尽风喷口 16沿炉膛宽度方向呈一字形等间距设置，燃尽风喷口 16与下炉膛1连通。如此设置，高速的燃尽风17经由所述燃尽风喷口 16通入下炉体1内的炉膛上部，在运行条件一定时，锅炉总风量是保持不变的，相应的内二次风6和外二次风8的风量均较“文件一”中有所下降，保持了其高风速以维持引射煤粉气流下射的效果。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图3说明本实施方式，本实施方式的燃尽风喷口 16的中心线与水平面之间的锐角为40°。如此设置，更好的保持了高风速以维持引射煤粉气流下射的效果。其它组成和连接关系与具体实施方式
二相同。
具体实施方式
四结合图4说明本实施方式，本实施方式的多个内二次风喷口 11 紧靠与其相对应的多个浓煤粉气流喷口 10和多个淡煤粉气流喷口 12设置，多个外二次风喷口 13和与其对应的多个内二次风喷口 11拉开一定距离、设置，多个燃尽风喷口 16和与其相对应的多个浓煤粉气流喷口 10和多个淡煤粉气流喷口 12拉开一定距离b4设置，所述比是、的三至五倍。如此设置，内二次风喷口 11和外二次风喷口 13的喷口面积均较“文件一”中有所缩小，内二次风喷口 11与外二次风喷口 13之间拉开的距离、可适当调整，且浓煤粉气流喷口组18与淡煤粉气流喷口组19并排交错布置，故而浓煤粉气流喷口 10和淡煤粉气流喷口 12的上沿到炉膛中心2-1的距离b2较大，可供在前炉拱3和后炉拱15上于靠近炉膛中心2-1侧合理布置燃尽风喷口 16，高速的燃尽风17经由所述燃尽风喷口 16通入下炉体1内的炉膛上部，并不影响前炉拱3和后炉拱15下部的回流烟气加热浓煤粉气流 5。其它组成和连接关系与具体实施方式
二或三相同。
具体实施方式
五结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉还包括多个三次风喷口 14，在下炉膛1的前墙上和后墙上各沿炉膛宽度方向设有多个三次风喷口 14，且每个三次风喷口 14的中心线与水平面之间的锐角为25°至45°。如此设置，经由三次风喷口 14进入炉膛的风是三次风9， 其风速达40 60m/s。设置三次风喷口 14 一方面是组织分级燃烧降低NOx排放，另一方面是利用高速的三次风进一步引射携带未燃尽的煤粉气流，使之深入冷灰斗4内后再折转上行，延长了煤粉气流在下炉体1内的停留时间，从而提高燃尽率。其它组成及连接关系与具体实施方式
一、二、三或四相同。实施例本实例是对一台350MW的W火焰锅炉进行的热态数值模拟，结果表明锅炉采用“文件一”中的多次引射分级燃烧布置方式时，NOx排放量和飞灰可燃物含量分别为 1075mg/m3和6. 4%，改用本发明的浓、淡煤粉喷口并排交错布置的多次引射分级燃烧锅炉后，锅炉NOx排放量降为810mg/m3、飞灰可燃物含量减至5.5%，在降低NOx排放的同时锅炉运行的经济性也得到了保持。本发明的工作原理经由所述浓煤粉气流喷口 10(即一次风喷口 )进入炉膛的浓煤粉气流5 (即一次风)的风速约为10m/S ；经由所述淡煤粉气流喷口 12(即乏气喷口)进入炉膛的淡煤粉气流7(即乏气)风速约为20m/s ；经由所述内二次喷口 11和外二次风喷口 13进入炉膛的内二次风6和外二次风8风速相同，均为40 60m/s，相比于外二次风8，内二次风6更靠近高温的炉膛中心2-1，其受热膨胀后的衰减速度快于外二次风8，因而浓煤粉气流5和淡煤粉气流7进入炉内后先由高速的内二次风6引射携带下行，待下行的混合气流衰减到一定程度后再由外二次风8引射下行。由于本发明增设了燃尽风17，经由所述燃尽风喷口 16进入炉膛的燃尽风17的风速亦为40 60m/s，而运行条件一定时锅炉总风量是保持不变的，相应的内二次风6和外二次风8的风量均较“文件一”中有所下降，保持了其高风速以维持引射煤粉气流下射的效果本发明中内二次风喷口 11和外二次风喷口 13的喷口面积均较“文件一”中有所缩小，同时淡煤粉气流喷口 12与浓煤粉气流喷口 10并排交错布置，内二次风喷口 11与外二次风喷口 13之间的间距可适当调整，故而一次风喷口 10的上沿到炉膛中心2-1的距离 b2较大，可供在前炉拱3和后炉拱15上于靠近炉膛中心2-1侧合理布置燃尽风喷口 16，高速的燃尽风17经由所述燃尽风喷口 16通入下炉体1内的炉膛上部，并不影响前炉拱3和后炉拱15下部的回流烟气加热浓煤粉气流5。在炉拱上由内二次风6和外二次风8两股二次风逐级引射并携带浓煤粉气流5和淡煤粉气流7下射，在炉拱下由下倾喷入的三次风9进一步引射携带煤粉气流下行，折转上行的未燃尽煤粉气流在下炉膛上部区域与下倾喷入的燃尽风混合，从而实现多次引射分级燃烧，降低了 NOx生成；淡煤粉气流7与浓煤粉气流5并排交错布置，一方面有效组织了浓淡燃烧而降低NOx生成，另一方面有利于浓煤粉气流和淡煤粉气流的着火和燃尽，由于淡煤粉气流7(即乏气)不再阻隔于外二次风8与浓煤粉气流5之间，外二次风8对浓煤粉气流5 的引射携带作用得以增强，浓煤粉气流5能以较大刚性深入下炉膛，燃烧稳定性得以增强。
权利要求
1.一种浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉，所述W火焰锅炉包括由下炉体(1)、上炉体(2)、前炉拱(3)和后炉拱(15)所构成的炉膛以及多个煤粉气流喷口、多个内二次风喷口(11)和多个外二次风喷口(13)；在前炉拱(3)上从炉膛中心(2-1) 到炉膛的前墙水冷壁(2-2)之间以及在后炉拱(15)上从炉膛中心(2-1)到炉膛的后墙水冷壁(2-3)之间各依次设置有多个煤粉气流喷口、多个内二次风喷口(11)和多个外二次风喷口(13)；多个内二次风喷口(11)在炉膛宽度方向呈一字形等间距设置，多个外二次风喷口(13)在炉膛宽度方向呈一字形等间距设置，多个煤粉气流喷口、多个内二次风喷口(11) 以及多个外二次风喷口(13)均与下炉膛(1)连通；其特征在于所述多个煤粉气流喷口包括多个浓煤粉气流喷口(10)和多个淡煤粉气流喷口(12)，多个浓煤粉气流喷口(10)由多个浓煤粉气流喷口组(18)构成，每个浓煤粉气流喷口组(18)由两个紧靠在一起的浓煤粉气流喷口(10)构成，多个浓煤粉气流喷口组(18)沿炉膛宽度方向呈一字形等间距设置；多个淡煤粉气流喷口(12)由多个淡煤粉气流喷口组(19)构成，每个淡煤粉气流喷口组(19) 由两个紧靠在一起的淡煤粉气流喷口(12)构成，多个淡煤粉气流喷口组(17)沿炉膛宽度方向呈一字形等间距设置，且浓煤粉气流喷口组(18)与淡煤粉气流喷口组(19)并排交错布置。
2.根据权利要求1所述的浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉，其特征在于浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉还包括多个燃尽风喷口(16)，在前炉拱(3)和后炉拱(15)上靠近炉膛中心(2-1)的位置设置有多个燃尽风喷口 (16)，多个燃尽风喷口(16)沿炉膛宽度方向呈一字形等间距设置，燃尽风喷口(16)与下炉膛⑴连通。
3.根据权利要求2所述的浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉，其特征在于燃尽风喷口(16)的中心线与水平面之间的锐角为40°。
4.根据权利要求2或3所述的浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉，其特征在于多个内二次风喷口(11)紧靠与其相对应的多个浓煤粉气流喷口(10)和多个淡煤粉气流喷口(12)设置，多个外二次风喷口(13)和与其对应的多个内二次风喷口 (11)拉开一定距离b3设置，多个燃尽风喷口(16)和与其相对应的多个浓煤粉气流喷口 (10)和多个淡煤粉气流喷口(12)拉开一定距离b4设置，所述b4是b3的三至五倍。
5.根据权利要求4所述的浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉，其特征在于浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉还包括多个三次风喷口(14)，在下炉膛(1)的前墙上和后墙上各沿炉膛宽度方向设有多个三次风喷口(14)，且每个三次风喷口(14)的中心线与水平面之间的锐角为25°至45°。
全文摘要
浓、淡煤粉喷口交错布置的多次引射分级燃烧W火焰锅炉，它涉及一种多次引射分级燃烧W火焰锅炉。本发明为了解决目前应用多次引射分级燃烧技术的W火焰锅炉运行中NOx排放和飞灰可燃物含量仍较高的问题。本发明的多个浓煤粉气流喷口由多个浓煤粉气流喷口组构成，每个浓煤粉气流喷口组由两个紧靠在一起的浓煤粉气流喷口构成；多个淡煤粉气流喷口由多个淡煤粉气流喷口组构成，每个淡煤粉气流喷口组由两个紧靠在一起的淡煤粉气流喷口构成，多个浓煤粉气流喷口组和多个淡煤粉气流喷口组均沿炉膛宽度方向呈一字形等间距设置，且浓煤粉气流喷口组与淡煤粉气流喷口组并排交错布置。本发明用于W火焰锅炉中，可使NOx排放大幅度降低、飞灰可燃物含量降低。
文档编号F23C5/08GK102297418SQ201110231069
公开日2011年12月28日 申请日期2011年8月12日 优先权日2011年8月12日
发明者况敏, 张岩, 李争起, 陈智超 申请人:哈尔滨工业大学