前后墙燃烧的侧边风和侧燃尽风装置的制作方法

本实用新型属于节能减排技术领域，涉及一种前后墙燃烧的侧边风和侧燃尽风装置。

背景技术：

煤粉前后墙对冲燃烧是当前大型电站锅炉的主要燃烧技术之一，理论上具有炉内流场均匀、炉膛断面上热负荷分布较为均匀、炉膛出口烟气没有残余扭转、烟温偏差小等优点。与四角切圆燃烧相比，前后墙对冲燃烧是以单个燃烧器为单元独立组织风粉气流的燃烧，当锅炉容量增大时，锅炉仅需增加炉膛宽度并增加各层燃烧器数量即可，炉内流场、炉膛断面上热负荷分布、炉膛出口烟温偏差与锅炉容量的大小无关。因此，前后墙对冲燃烧在600MW及以上容量的机组上得到了广泛的应用。

实践证明，前后墙对冲燃烧普遍存在CO排放浓度过高、炉膛两侧墙中心位置高温腐蚀倾向性严重、燃烧NOx浓度偏高等问题。根据测试，锅炉尾部的CO分布呈现两边高中间低、氧量分布呈现两边低中间高的状态，说明炉内燃烧过程中炉膛两侧有缺氧情况。

为了降低CO排放浓度，多数机组采用“碗式配风”的方法，即中间燃烧器风门开度小于两侧燃烧器风门开度，以期在总风量不变的前提下增加两侧的供风，实践表明具有一定的效果，但并没有使得CO分布基本均匀，说明并没有从根本上解决问题。

前后墙对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀基本发生在燃尽风层附近的两侧墙中间区域，为减少水冷壁高温腐蚀问题，部分燃烧系统在燃尽风层下部靠近两侧墙各增加了一只侧燃尽风，目的是在靠近两侧墙壁面附近增加氧量，以减少该区域的CO浓度。实践证明，具有侧燃尽风的锅炉水冷壁依然存在高温腐蚀问题。

为解决上述问题，申请人开展了详细的前后墙对冲燃烧的CO生成机理研究，研究结果表明，前后墙对冲燃烧锅炉的燃烧器至侧墙存在较大的空间，使煤粉气流在上升过程中同时向两侧墙流动，形成涡流，进而导致气固分离使煤粉相较于空气更加集中于两侧墙中间位置，从而导致燃烧过程中风煤分布不协调，两侧墙中间区域煤粉量较大而缺氧燃烧，使得该区域生成的CO浓度很高而形成还原性气氛。目前的侧燃尽风的设计目的是补充该区域的氧量，但是它布置于主燃尽风下部，因此对于侧燃尽风层来说，炉膛中间相较于侧墙是更大的空间，侧燃尽风进入炉膛后并没有按照预想的沿侧墙流动，而是与煤粉燃烧器或主燃尽风流线恰好相反，侧燃尽风向炉膛中间流动，因此实际上的侧燃尽风并没有补充两侧墙所需要的氧量。

技术实现要素：

为了解决背景技术中涉及的锅炉燃烧CO浓度分布不均、平均排放浓度偏高的问题，本实用新型提供了一种前后墙燃烧的侧边风和侧燃尽风装置，在上层煤粉燃烧器层面布置侧边风、在主燃尽风层面布置侧燃尽风，使得供风更符合流体力学特性，一方面减小两侧墙附近的涡流，另一方面真正补充两侧墙附近的风量。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：

前后墙燃烧的侧边风和侧燃尽风装置，包括侧边风、侧燃尽风。

所述的侧边风，布置于上层主燃烧器同一平面的两侧，靠近两侧墙。侧边风可采用双通道或单通道送风。双通道结构为中间圆形直流风通道、外周圆形旋流风通道，旋流风的旋流强度采用叶片可调，为便于风量与流场结构控制，两个通道的风量各自可调。单通道为仅采用一个直流风通道，流量可调。侧边风来自于二次风箱，理论最高出口风速与二次风基本一致，在此条件下，单只侧边风喷嘴的出口面积为单只燃烧器二次风出口面积的 20％以上。具体的侧边风与侧墙的间距、通道的选择、出口面积等参数需根据实际的燃烧器结构与布置等进行优化设计。

所述的侧燃尽风，区别于目前已有的侧燃尽风，布置于主燃尽风同一平面的两侧，靠近两侧墙。侧燃尽风原则上可采用与主燃尽风相同或相似的结构，也可根据实际流场结构采用与侧边风相似的双通道或单通道送风。侧燃尽风来自于燃尽风风箱，理论最高出口风速与主燃尽风基本一致，在此条件下，单只侧燃尽风喷嘴的出口面积为单只主燃尽风出口面积的20％以上。具体的侧燃尽风与侧墙的间距、通道的选择、出口面积等参数需根据实际的主燃尽风结构与布置等进行优化设计。

根据多数锅炉的实际运行状况，燃尽风下部的两侧墙水冷壁高温腐蚀情况相对较轻，理论研究也表明在主燃烧器与燃尽风之间的两侧墙区域的风煤分布不协调的情况相对较轻，所以是否必须布置侧边风可根据实际情况灵活确定。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型不仅根据两侧墙附近的风量需求，更进一步根据炉内流场结构需求，布置侧边风和侧燃尽风，不仅补充了两侧墙附近的风量，更有效减小了两侧墙附近的涡流，使炉内气流结构和煤粉分布更加合理，从而大幅度减少甚至消除了两侧墙附近过高的CO生成量。不仅降低了锅炉CO 排放浓度，提高了锅炉效率，还降低了两侧墙水冷壁高温腐蚀和结渣倾向性。

附图说明

图1(a)为系统布置示意图1。

图1(b)为系统布置示意图2。

图中，1、侧边风；2、侧燃尽风；3、主燃烧器；4、主燃尽风。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

如图1(a)和(b)所示，前后墙燃烧的侧边风和侧燃尽风装置，包括侧边风1、侧燃尽风2、主燃烧器3、主燃尽风4。

所述的侧边风1，布置于上层主燃烧器3同一平面的两侧，靠近两侧墙。侧边风1可采用双通道或单通道送风。双通道结构为中间圆形直流风通道、外周圆形旋流风通道，旋流风的旋流强度采用叶片可调，为便于风量与流场结构控制，两个通道的风量各自可调。单通道为仅采用一个直流风通道，流量可调。侧边风1来自于二次风箱，理论最高出口风速与二次风基本一致，在此条件下，单只侧边风1喷嘴的出口面积为单只主燃烧器3二次风出口面积的20％以上。具体的侧边风1与侧墙的间距、通道的选择、出口面积等参数需根据实际的燃烧器结构与布置等进行优化设计。

所述的侧燃尽风2，区别于目前已有的侧燃尽风，布置于主燃尽风4同一平面的两侧，靠近两侧墙。侧燃尽风2原则上可采用与主燃尽风4相同或相似的结构，也可根据实际流场结构采用与侧边风相似的双通道或单通道送风。侧燃尽风2来自于燃尽风风箱，理论最高出口风速与主燃尽风基本一致，在此条件下，单只侧燃尽风2喷嘴的出口面积为单只主燃尽风4 出口面积的20％以上。具体的侧燃尽风2与侧墙的间距、通道的选择、出口面积等参数需根据实际的主燃尽风4结构与布置等进行优化设计。

根据多数锅炉的实际运行状况，燃尽风下部的两侧墙水冷壁高温腐蚀情况相对较轻，理论研究也表明在主燃烧器与燃尽风之间的两侧墙区域的风煤分布不协调的情况相对较轻，所以是否必须布置侧边风1可根据实际情况灵活确定。

所述的主燃烧器3、主燃尽风4的每层喷嘴数量根据锅炉容量及型号不同而可能不同，图1(a)和(b)中分别示意了每层数量为4和6的两种布置形式。