一种采用再循环烟气的W火焰锅炉的制作方法

本发明涉及一种燃煤火焰锅炉，具体涉及一种采用再循环烟气的w火焰锅炉，属于w火焰锅炉节能减排技术领域。

背景技术：

在中国现有探明煤储量中，无烟煤所占份额11.5％，是世界上少数无烟煤储量丰富的国家之一。无烟煤具有煤化程度高和挥发分含量低等特点，使其自身难于着火且燃尽性能较差。w火焰锅炉因其下炉膛空间大、温度高、火焰行程长且先下行而后上返有利于着火，成为燃用无烟煤较好的炉型。然而，w火焰锅炉在实际运行中，nox排放量较高，其中，旋流燃烧器w火焰锅炉nox原始排放量高达1400mg/m³(6％o2)。

nox是形成酸雨的主要物质之一，也是形成大气中光化学烟雾的重要物质和破坏大气臭氧层的一个重要因素，同时，nox在大气中被进一步氧化将形成细微的硝酸盐颗粒，是造成雾霾天气的重要因素。为此，针对燃煤电厂，国家出台了《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，到2020年，燃煤电厂实现超低排放，其中nox排放浓度为50mg/m³(6％o2)。如果w火焰锅炉不采取减排措施，难以满足日益苛刻的环保要求。燃尽风技术作为一种简单、低成本、高效的技术，被广泛应用于w火焰锅炉低nox改造中。其中，旋流煤粉燃烧器w火焰锅炉增设燃尽风后，锅炉nox排放能够大幅度降低，然而，由于燃尽风量占总风量的20％左右，锅炉增设燃尽风后，使得旋流煤粉燃烧器的内、外二次风量和下炉膛的分级风量均减少，导致旋流煤粉燃烧器内、外二次风和下炉膛分级风下冲动量大幅度降低，无法保证煤粉气流的下冲深度，煤粉在下炉膛停留时间减少，当燃用无烟煤时，飞灰可燃物含量大幅度增加，可达到10％以上。

目前，烟气再循环技术主要用于控制炉内nox生成，对于工业煤粉炉：中国发明专利《一种工业煤粉锅炉烟气再循环低氮燃烧方法和系统》(申请日为2016年7月29日、申请号为201610614713.6、公开日为2016年12月21日，下称“文件一”)和中国发明专利《一种烟气再循环低氮炉窑》(申请日为2016年4月1日、申请号为201620270786.3、公开日为2016年8月24日，下称“文件二”)，对于链条炉：中国发明专利《烟气再循环链条炉及其烟气再循环多层布风控制法》(申请日为2017年1月23日、申请号为201710050149.4、公开日为2017年5月17日，下称“文件三”)和中国发明专利《一种独立分区层燃烟气循环燃烧系统及其使用方法》(申请日为2016年12月19日、申请号为201611181583.8、公开日为2017年4月26日，下称“文件四”)，对于循环流化床锅炉：中国发明专利《流化床锅炉低氮燃烧装置》(申请日为2016年12月18日、申请号为201611173000.7、公开日为2017年5月10日，下称“文件五”)、中国发明专利《实现低氮氧化物排放的循环流化床锅炉系统》(申请日为2016年5月27日、申请号为201610360176.7、公开日为2016年7月27日，下称“文件六”)，以上发明专利均是通过在锅炉尾部抽取一部分低温烟气送入炉内，降低炉内的氧气浓度和燃烧温度，其主要目的均是降低炉内nox生成，均未涉及到通过再循环烟气来降低飞灰可燃物含量，提高锅炉效率。目前，采用烟气再循环的w火焰锅炉的发明专利非常少，其中，中国发明专利《一种微富氧燃烧w火焰锅炉及co2减排系统》(申请日为2013年2月18日、申请号为201310052677.5、公开日为2013年5月15日，下称“文件七”)和中国发明专利《一种富氧燃烧w火焰锅炉系统及其燃烧工艺》(申请日为2012年12月11日、申请号为201210531793.0、公开日为2013年4月3日，下称“文件八”)公开了一种进入炉内的空气由再循环烟气掺混纯氧替代用于减少co2排放的方法，也未涉及到通过再循环烟气来降低飞灰可燃物含量，提高锅炉效率。

“文件一”至“文件六”中均非w火焰锅炉，而是其他炉型(如：工业煤粉炉、链条炉和循环流化床锅炉)主要燃用褐煤和烟煤，与无烟煤相比，褐煤和烟煤碳化程度低，挥发分含量高，燃尽程度高，所以，其他炉型采用再循环烟气主要目的均是用于降低炉内nox生成，均未涉及到用于降低飞灰可燃物含量，提高锅炉效率，所以其他炉型的再循环烟气系统无法应用于w火焰锅炉。

研究表明，煤粉气流的下冲深度对w火焰锅炉煤粉燃尽程度影响较大。煤粉气流下冲深度越大，煤粉颗粒在下炉膛的停留时间越长，下炉膛煤粉火焰充满度和煤粉燃尽性均提高。此外，煤粉气流下冲深度越大，拱下回流区越大，回流至拱部燃烧器区域的高温烟气量越多，更有利于一次风煤粉气流及时着火，有利于煤粉燃尽。

技术实现要素：

本发明为解决采用旋流煤粉燃烧器的w火焰锅炉增设燃尽风后，飞灰可燃物含量大幅度升高的问题，进而提供一种采用再循环烟气的w火焰锅炉。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的采用再循环烟气的w火焰锅炉，所述w火焰锅炉包括下炉膛1、上炉膛2、炉拱3和多个旋流煤粉燃烧器4，多个旋流煤粉燃烧器4沿炉膛宽度方形呈一字型分布，且多个旋流煤粉燃烧器4均匀对称布置在炉拱3的两侧，旋流煤粉燃烧器4的下端由内向外依次设置有一次风喷口5、内二次风喷口6和外二次风喷口7，所述w火焰锅炉还包括多个乏气风管8、多个分级风管9和多个燃尽风喷口10，乏气风管8和分级风管9对称设置在炉拱3的前后侧壁上，乏气风管8和分级风管9与其同侧的旋流煤粉燃烧器4上下一一对应设置，燃尽风喷口10位于下炉膛1和上炉膛2的交界处；所述w火焰锅炉还包括再循环烟气系统，再循环烟气系统包括多个拱上缝隙式再循环烟气喷口11、拱上再循环烟气风箱12、再循环烟气总管14、外二次风再循环烟气支管17和内二次风再循环烟气支管18、拱上再循环烟气风箱支管19、分级风再循环烟气支管20、引风机13、流量计15和阀门16；拱上缝隙式再循环烟气喷口11垂直设置在炉拱3的两侧且靠近锅炉的前墙21和后墙22布置，每十二个拱上缝隙式再循环烟气喷口11为一组，每组拱上缝隙式再循环烟气喷口11与其同侧的一个旋流煤粉燃烧器4一一对应设置，拱上再循环烟气风箱12位于拱上缝隙式再循环烟气喷口11处，引风机13从锅炉尾部引入再循环烟气，引风机13出口与再循环烟气总管14连通，再循环烟气总管14分别与外二次风再循环烟气支管17、内二次风再循环烟气支管18和分级风再循环烟气支管20的一端连通，拱上再循环烟气风箱支管19的一端与分级风再循环烟气支管20连通，拱上再循环烟气风箱支管19的另一端与拱上再循环烟气风箱12连通，外二次风再循环烟气支管17和内二次风再循环烟气支管18的另一端与旋流煤粉燃烧器4内外二次风入口对应连通，分级风再循环烟气支管20的另一端与对应的分级风管9连通。

进一步地，乏气风喷口8和分级风喷口9均下倾布置。

进一步地，燃尽风喷口10均下倾布置。

进一步地，外二次风再循环烟气支管17、内二次风再循环烟气支管18、拱上再循环烟气风箱支管19和分级风再循环烟气支管20上均设置有流量计15和阀门16。

进一步地，拱上缝隙式再循环烟气喷口11的再循环烟气风速为40～45m/s。

进一步地，外二次风再循环烟气支管17、内二次风再循环烟气支管18和分级风再循环烟气支管20的上部均竖直设置，外二次风再循环烟气支管17、内二次风再循环烟气支管18和分级风再循环烟气支管20上的流量计15位于对应阀门16的上方，每个支管上流量计15与阀门16的距离为支管直径的五倍。

进一步地，拱上再循环烟气风箱支管19水平设置。

本发明的有益效果是：

本发明旋流煤粉燃烧器内、外二次风和分级风掺混再循环烟气后，使得旋流煤粉燃烧器内、外二次风和分级风的下冲动量大幅度增加，燃烧器内、外二次风和分级风携带煤粉气流下冲深度增大，煤粉颗粒在下炉膛停留时间变长，有利于燃尽；再循环烟气还通过增设的拱上缝隙式喷口喷入炉内，喷口速度在40～45m/s范围内，在静压差作用下，低速的燃烧器煤粉气流由拱上缝隙式喷口喷出的高速再循环烟气进一步引射携带下行，从而使煤粉颗粒下射深度增加，进一步提高了煤粉燃尽；通过拱上缝隙式喷口喷入炉内的再循环烟气还能够有效阻隔煤粉颗粒被甩到前、后墙水冷壁上，有效防止前、后墙水冷壁结渣和高温腐蚀；布置有燃尽风的旋流燃烧器w火焰锅炉采用本发明后，煤粉气流下冲深度大幅度增加，拱下回流区增大，回流至拱部燃烧器区域的高温烟气量增多，有利于一次风煤粉气流及时着火，有利于煤粉燃尽。

本发明在保证煤粉燃尽的前提下，燃尽风不仅提高了炉内空气分级水平，减少了炉内nox生成，同时，再循环烟气一定程度上能够降低炉内温度，炉内nox生成进一步降低，最终使得锅炉nox排放大幅度降低，同时再循环烟气能够有效防止前、后墙水冷壁结渣和高温腐蚀。

附图说明

图1是本发明的采用再循环烟气的w火焰锅炉燃烧系统布置示意图；

图2图1的a向视图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1～2所示，本实施方式的采用再循环烟气的w火焰锅炉包括下炉膛1、上炉膛2、炉拱3和多个旋流煤粉燃烧器4，多个旋流煤粉燃烧器4沿炉膛宽度方形呈一字型分布，且多个旋流煤粉燃烧器4均匀对称布置在炉拱3的两侧，旋流煤粉燃烧器4的下端由内向外依次设置有一次风喷口5、内二次风喷口6和外二次风喷口7，所述w火焰锅炉还包括多个乏气风管8、多个分级风管9和多个燃尽风喷口10，乏气风管8和分级风管9对称设置在炉拱3的前后侧壁上，乏气风管8和分级风管9与其同侧的旋流煤粉燃烧器4上下一一对应设置，燃尽风喷口10位于下炉膛1和上炉膛2的交界处；所述w火焰锅炉还包括再循环烟气系统，再循环烟气系统包括多个拱上缝隙式再循环烟气喷口11、拱上再循环烟气风箱12、再循环烟气总管14、外二次风再循环烟气支管17和内二次风再循环烟气支管18、拱上再循环烟气风箱支管19、分级风再循环烟气支管20、引风机13、流量计15和阀门16；拱上缝隙式再循环烟气喷口11垂直设置在炉拱3的两侧且靠近锅炉的前墙21和后墙22布置，每十二个拱上缝隙式再循环烟气喷口11为一组，每组拱上缝隙式再循环烟气喷口11与其同侧的一个旋流煤粉燃烧器4一一对应设置，拱上再循环烟气风箱12位于拱上缝隙式再循环烟气喷口11处，引风机13从锅炉尾部引入再循环烟气，引风机13出口与再循环烟气总管14连通，再循环烟气总管14分别与外二次风再循环烟气支管17、内二次风再循环烟气支管18和分级风再循环烟气支管20的一端连通，拱上再循环烟气风箱支管19的一端与分级风再循环烟气支管20连通，拱上再循环烟气风箱支管19的另一端与拱上再循环烟气风箱12连通，外二次风再循环烟气支管17和内二次风再循环烟气支管18的另一端与旋流煤粉燃烧器4内外二次风入口对应连通，分级风再循环烟气支管20的另一端与对应的分级风管9连通。

具体实施方式二：如图1所示，本实施方式乏气风喷口8和分级风喷口9均下倾布置。如此设置，用于改变风的入射角度，调整炉内火焰中心位置和温度场分布。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：如图1所示，本实施方式燃尽风喷口10均下倾布置。如此设置，用于改变风的入射角度，调整炉内火焰中心位置和温度场分布。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：如图1所示，本实施方式外二次风再循环烟气支管17、内二次风再循环烟气支管18、拱上再循环烟气风箱支管19和分级风再循环烟气支管20上均设置有流量计15和阀门16。如此设计，通过调节阀门16的开度合理分配各个再循环烟气支管的再循环烟气量，流量计15用于测量各个再循环烟气支管的烟气流量。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：如图1所示，本实施方式拱上缝隙式再循环烟气喷口11的再循环烟气风速为40～45m/s。如此设计，在静压差作用下，低速的燃烧器煤粉气流由拱上缝隙式喷口喷出的高速再循环烟气进一步引射携带下行，从而使煤粉颗粒下射深度增加，进一步提高了煤粉燃尽。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或四相同。

具体实施方式六：如图1所示，本实施方式外二次风再循环烟气支管17、内二次风再循环烟气支管18和分级风再循环烟气支管20的上部均竖直设置，外二次风再循环烟气支管17、内二次风再循环烟气支管18和分级风再循环烟气支管20上的流量计15位于对应阀门16的上方，每个支管上流量计15与阀门16的距离为支管直径的五倍。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式七：如图1所示，本实施方式拱上再循环烟气风箱支管19水平设置。其它组成及连接关系与具体实施方式四或六相同。