一种降低前后墙对冲燃烧锅炉氮氧化物的燃烧系统的制作方法

本实用新型属于火力发电设备领域，涉及一种燃烧系统，具体涉及一种降低前后墙对冲燃烧锅炉氮氧化物的燃烧系统。

背景技术：

目前，大型煤粉燃烧锅炉中的燃烧方式主要采用四角切圆燃烧和前后墙对冲燃烧。前后墙对冲燃烧锅炉因其在燃烧稳定性和受热面布置方面的优势，已经成为目前锅炉采用的主要燃烧方式之一。在前后墙对冲燃烧方式中，旋流燃烧器炉膛前墙和后墙水冷壁上，每个燃烧器单独组织配风，火焰相对独立。前后墙上的燃烧器火焰相互卷吸，形成稳定的燃烧，然后折向上。这种燃烧方式具有炉膛断面上热负荷分布较为均匀的优点，但与同样的炉膛燃尽高度的四角切圆燃烧方式相比，该方式在炉膛内的烟气混合较差、烟气行程相对较短，往往造成空气与可燃物不能够充分混合，造成锅炉飞灰含碳量较高。

为了实现锅炉的环保、经济、高效运行，通常需要采用空气分级燃烧的方式来降低前后墙对冲燃烧锅炉中氮氧化物的排放。空气分级燃烧方式是指将锅炉燃烧所需要的空气分级送入炉膛。采用该方式的炉膛从下至上依次为主燃烧区、还原区和燃尽区三部分。主燃烧器所在区域，送入燃料燃烧所需风量的70%-90%，燃料在缺氧条件下燃烧，控制热力型氮氧化物的生成。还原区位于主燃烧区和燃尽区之间，主燃烧区生成的氮氧化物在此区域被不完全燃烧生成的碳、氢、一氧化碳和煤焦炭等还原性物质还原。燃尽区域送入燃料完全燃烧所需的剩余空气，燃料的未燃尽部分在该区域的过量空气下燃烧。

虽然采用空气分级燃烧技术能有效降低氮氧化物的排放量，但也带来锅炉飞灰含碳量上升、炉膛水冷壁结焦、高温腐蚀、超温和主汽温度难以控制等问题，尤其是随着氮氧化物排放要求的日益提高，电厂为了进一步降低氮氧化物，在对原有前后墙对冲燃烧器进行改造的同时，不断加深空气分级的程度，降低主燃烧区和还原区的氧量，使得锅炉的飞灰可燃物上升，水冷壁结焦、超温和高温腐蚀的问题更加突出。

虽然业界通过改变前后墙对冲燃烧锅炉的燃烧器及燃尽风来解决上述问题，但目前仍未有一种有效的方式能够同时解决前后墙对冲燃烧方式锅炉中因空气分级而引起的飞灰可燃物上升、水冷壁结焦、高温腐蚀和汽温控制的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种降低前后墙对冲燃烧锅炉氮氧化物及提高锅炉燃烧效率的燃烧系统，该系统可以有效的解决前后墙对冲燃烧锅炉因分级配风后产生的飞灰可燃物上升、水冷壁结焦、高温腐蚀及汽温控制难等问题。

一种降低前后墙对冲燃烧锅炉氮氧化物的燃烧系统，其包括一次风机、空气预热器、设置在炉膛下部的燃烧器、热一次风管、冷一次风管、设置在炉膛上部的多个第一层燃尽风喷口以及设置在第一层燃尽风喷口上部的第二层燃尽风喷口；所述热一次风管一端与一次风机出风口连通，另一端与第一层燃尽风喷口和第二层燃尽风喷口连通，所述第一层燃尽风喷口和第二层燃尽风喷口分别设置有调风门，所述第一层燃尽风喷口和第二层燃尽风喷口并联，所述热一次风管穿过空气预热器，所述空气预热器设置在炉膛的烟道上，所述热一次风管设置有前热一次风前调门；所述冷一次风管一端与一次风机出风口连通，另一端并联有多个燃烧器，所述冷一次风管穿过磨煤机与燃烧器连通，所述一次风管在磨煤机上游设置有冷一次风调门，所述冷一次风管和热一次风管之间设置有连通管，所述连通管设置有后热一次风前调门，所述连通管一端与热一次风前调门下游的热一次风管连通，所述连通管另一端与冷一次风调门和磨煤机之间的冷一次风管连通； 多个所述第一层燃尽风喷口的出风方向逆时针指向且围拢形成环形，多个所述第二层燃尽风喷口的出风方向顺时针指向且围拢形成环形。

进一步说，所述磨煤机是两个且并联。

进一步说，所述第一层燃尽风喷口位于炉膛横断面上且出风口向下倾斜设置。

进一步说，所述第二层燃尽风喷口位于炉膛横断面上且出风口向上倾斜设置。

进一步说，所述燃烧器区域内炉膛的过量空气系数为0.8。

进一步说，所述第二层燃尽风喷口以后的炉膛的过量空气系数为1.2。

进一步说，所述第一层燃尽风喷口是四个，且位于同一平面，四个所述第一层燃尽风喷口位于同一个圆上，且相邻的第一层燃尽风喷口之间的弧长对应的圆心角90°。

进一步说，所述第二层燃尽风喷口是四个，且位于同一平面，四个所述第二层燃尽风喷口位于同一个圆上，且相邻的第二层燃尽风喷口之间的弧长对应的圆心角90°。

进一步说，第二层燃尽风喷口的出风量等于第一层燃尽风喷口的出风量。

本实用新型具有以下的效果：

本实用新型所述的燃烧系统在工作时，一次风机产生的部分一次风从位于燃烧器上部的直流燃尽风喷口喷入，高速的一次风在炉膛内带动烟气进行旋转，使烟气中的氧气和可燃物更加剧烈的混合，然后通过反向喷入的一次风来消除烟气的旋转，可以消除炉膛出口处的残余旋转，并进一步增强炉膛中氧气和可燃物的混合。其次，采用压力比较大的一次风作为燃尽风，有利于保证燃尽风的刚性，在进行炉膛配风量调整时，能够保证燃尽风喷入进炉膛深处。燃尽风的风量来源于燃烧器二次风风量的减小，同时二次风风量减小后通过改变二次风的流通截面积来提高二次风的风速，保证了二次风的动量不变，从而使二次风与一次风的动量比不发生变化，保证了燃烧的稳定性。

通过燃烧器、第一层燃尽风和第二层燃尽风的配合，能够有效的降低炉膛飞灰可燃物、改善水冷壁附近的烟气气氛，预防水冷壁的结焦与高温腐蚀，减小炉膛出口两侧烟气的氧量偏差，达到改善控制汽温的目的，具有良好的社会及经济效益。

附图说明

图1为本实用新型的整体炉膛布置示意图；

图2为本实用新型的第一层燃尽风喷口布置示意图；

图3 为本实用新型的第二层燃尽风喷口布置示意图；

图4为本实用新型的燃烧系统示意图；

图5为本实用新型的连接结构示意图。

其中：1一次风机、2磨煤机、3燃烧器、4第一层燃尽风喷口、5第二层燃尽风喷口、6空气预热器、7冷一次风调门、8前热一次风前调门、9后热一次风前调门、10调风门、11热一次风管、12炉膛、13冷一次风管、14连通管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步详细描述：

参考附图1-5。本实用新型所述的一种降低前后墙对冲燃烧锅炉氮氧化物的燃烧系统，其包括一次风机1、空气预热器6、设置在炉膛12下部的燃烧器3、热一次风管11、冷一次风管13、设置在炉膛12上部的多个第一层燃尽风喷口4以及设置在第一层燃尽风喷口4上部的第二层燃尽风喷口5；所述热一次风管11一端与一次风机1出风口连通，另一端与第一层燃尽风喷口4和第二层燃尽风喷口5连通，所述第一层燃尽风喷口4和第二层燃尽风喷口5分别设置有调风门10，所述第一层燃尽风喷口4和第二层燃尽风喷口5并联，所述热一次风管11穿过空气预热器6，所述空气预热器6设置在炉膛12的烟道上，所述热一次风管11设置有前热一次风前调门8；所述冷一次风管13一端与一次风机1出风口连通，另一端并联有多个燃烧器3，所述冷一次风管13穿过磨煤机2与燃烧器3连通，所述一次风管13在磨煤机2上游设置有冷一次风调门7，所述冷一次风管13和热一次风管11之间设置有连通管14，所述连通管14设置有后热一次风前调门9，所述连通管14一端与热一次风前调门8下游的热一次风管11连通，所述连通管14另一端与冷一次风调门7和磨煤机2之间的冷一次风管13连通； 多个所述第一层燃尽风喷口4的出风方向逆时针指向且围拢形成环形，多个所述第二层燃尽风喷口5的出风方向顺时针指向且围拢形成环形。

磨煤机2是两个且并联；所述第一层燃尽风喷口4位于炉膛横断面上且出风口向下倾斜设置；所述第二层燃尽风喷口5位于炉膛横断面上且出风口向上倾斜设置；两层空气喷嘴上下呼应，形成相反的空气环流，可以在短时间内将气流充分混匀，达到充分反映的目的。

燃烧器3区域内炉膛12的过量空气系数为0.8；所述第二层燃尽风喷口5以后的炉膛12的过量空气系数为1.2；所述第一层燃尽风喷口4是四个，且位于同一平面，四个所述第一层燃尽风喷口4位于同一个圆上，且相邻的第一层燃尽风喷口4之间的弧长对应的圆心角90°；所述第二层燃尽风喷口5是四个，且位于同一平面，四个所述第二层燃尽风喷口5位于同一个圆上，且相邻的第二层燃尽风喷口5之间的弧长对应的圆心角90°；第二层燃尽风喷口5的出风量等于第一层燃尽风喷口4的出风量。

一种降低前后墙对冲燃烧锅炉氮氧化物及提高燃烧效率的燃烧系统包括一次风机1、前热一次风调门8、后热一次风前调门9、调风门10、第一层燃尽风喷口4、第二层燃尽风喷口5。 从前热一次风调门8后面引出一部分热一次风后分为两部分。一部分热一次风通过调风门10进入第一层燃尽风喷口4，在炉膛12内形成一个逆时针的切圆；另一部分热一次风通过调风门10进入第二层燃尽风喷口5，在炉膛内形成一个顺时针的切圆。

第一层燃尽风喷口4和第二层燃尽风喷口5的风量来源于锅炉的燃烧器3减小的二次风风量，锅炉的燃烧器3的二次风风量减小后为了保持其动量保持不变，采取了减小二次风流通截面的方式来提高二次风速，保证了二次风和一次风动量比不发生变化。

需要说明的是，本实用新型所述的第一层燃尽风喷口4和第二层燃尽风喷口5的各个喷口都配有能够使喷口水平摆动的电动机构。以便于旋流强度的调整。

本实用新型的燃烧系统包括一次风机1、炉膛12、第一层燃尽风喷口4、第二层燃尽风喷口5、调风门10、空气预热器6、前热一次风调门8、后热一次风调门9。所述一次风机1的出口分为两路，其中一路经过空气预热器6，通过前热一次风调门8和后热一次风调门9，与一次风机1出口的另一通路的冷一次风混合后进入磨煤机2，然后携带煤粉通过燃烧器3进入炉膛12。在前热一次风调门8和后热一次风调门9中间从热一次风道11上引出一部分热一次风，经调风门10进入第一层燃尽风喷口4,经调风门10进入第二层燃尽风喷口5。

所述第一层燃尽风喷口4在炉膛内能够形成一个逆时针的切圆，第二层燃尽风喷口5在炉膛内能够形成一个顺时针的切圆。通过两层燃尽风来逐步补充燃烧所需要的空气，通过不同方向的旋转方式来消除炉膛出口处的旋转残余应力。

第一层燃尽风喷口4和第二层燃尽风喷口5的风量来自于锅炉的燃烧器3减少的二次风风量。锅炉的燃烧器3的二次风风量减小后为了保持其动量保持不变，采取了减小二次风流通截面的方式来提高二次风速。包括驱动燃尽风喷口摆动的驱动装置。

过量空气系数是燃烧1kg燃料实际供给的空气质量与理论上完全燃烧1kg燃料所需的空气质量之比，是我国及俄罗斯等国通用的研究可燃混合气成分指标，常用符号λ表示。

λ=燃烧1kg燃料实际所供给的空气质量/完全燃烧1kg燃料所需的理论空气质量。