一种三次风分离燃烧系统的制作方法

本实用新型属于锅炉三次风分离燃烧技术领域，具体涉及一种三次风分离燃烧系统。

背景技术：

目前国内的低氮燃烧技术采用的基本是“低氮燃烧器+空气分级技术”，其中空气分级技术是将主燃区控制在缺氧的还原性气氛下，在主燃区上方一定距离布置燃尽区，提供煤粉燃烧后期所需的氧气，保证煤粉的燃尽。而带有三次风的锅炉燃烧系统主燃区下部间隔布置一次风和二次风，三次风布置在主燃区的顶部，一次风和三次风的风量比例是固定的，一般一次风占总入炉风量的20％，三次风占总入炉风量的25％，其余为二次风。进行低氮改造时需要将主燃区的风量降低到70％左右，这样就会造成主燃区内二次风的风量减少过多，导致二次风的刚性变差，炉内流场组织和煤粉燃烧中期的氧含量降低，造成主燃区下部大量煤粉的燃烧推迟，大量未燃尽的煤粉推迟进入锅炉上部的燃尽区及水平烟道继续燃烧，造成了锅炉飞灰含碳量偏高、主汽温和再热汽温偏高、过热器减温水流量偏大；同时主燃区严重缺氧，也造成了主燃区水冷壁高温腐蚀的发生；其次，在锅炉炉膛燃烧的过程中，由于目前三次风燃烧器中喷口一般为固定安装，喷口的角度不能调节，从而也不能调节锅炉炉膛出口的烟温偏差，但烟温偏差过大又会造成过热器管壁出现超温问题。

同时三次风集中布置在主燃区的顶部也造成三次风的投退对汽温、汽压和氮氧化物的波动较大，对运行控制和环保指标带来极大的不利影响。

目前国内也有将三次风分层、上下布置的报道，但是这种技术没能将三次风进行浓淡分离，只是简单的将三次风分成上下两股，这种方式由于上层的三次风带粉量大，反而造成飞灰含碳量、汽温、氮氧化物的升高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种三次风分离燃烧系统，在降低氮氧化物生成量的同时，降低了锅炉尾部飞灰含碳量、主汽温和再热汽温，减小了过热器减温水流量，避免了锅炉主燃区水冷壁高温腐蚀的发生，也避免了过热器管壁出现超温问题，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种三次风分离燃烧系统，其特征在于：包括与锅炉排粉风机出口端连接的三次风管、设置在三次风管出口端的三次风分离器和设置在锅炉炉膛上的三次风燃烧器，所述锅炉炉膛内自上而下依次分为燃尽区、还原区和主燃区，所述三次风燃烧器包括淡三次风燃烧器和浓三次风燃烧器，所述三次风分离器将所述锅炉排粉风机排出的三次风分离为进入淡三次风管的淡三次风和进入浓三次风管的浓三次风；

所述淡三次风经淡三次风燃烧器喷入所述锅炉炉膛中燃尽区的下部，所述浓三次风经浓三次风燃烧器喷入所述锅炉炉膛中主燃区的顶部；

所述淡三次风燃烧器和浓三次风燃烧器结构相同，且所述淡三次风燃烧器和浓三次风燃烧器均包括三次风喷管和转动安装在三次风喷管出口端的三次风喷口，所述三次风喷管上设置有后盖板和用于支撑所述三次风燃烧器的支撑组件；

所述三次风喷口通过转动机构安装在三次风喷管的出口端，所述转动机构包括对称设置在三次风喷管外侧壁上的两组转动夹板、安装在三次风喷管侧壁与转动夹板之间的转动轴、安装在三次风喷口上的摆动销轴和与摆动销轴固定连接的三次风喷嘴拉杆，所述三次风喷口内侧壁上设置有供摆动销轴安装的摆动销轴轴座，所述转动轴穿过转动夹板将三次风喷口与三次风喷管连接。

上述的一种三次风分离燃烧系统，其特征在于：所述转动夹板与三次风喷口管壁之间设置有第一垫片，所述三次风喷口管壁与三次风喷管管壁之间设置有第二垫片，所述第一垫片和第二垫片均套设在转动轴上。

上述的一种三次风分离燃烧系统，其特征在于：所述三次风分离器包括直筒部和设置在所述直筒部底端且与所述直筒部一体成型的倾斜部，所述倾斜部远离所述直筒部的一端为三次风分离器入口，所述直筒部的顶端设置淡三次风出口，所述直筒部的上部且靠近所述淡三次风出口处设置有浓三次风出口。

上述的一种三次风分离燃烧系统，其特征在于：所述三次风分离器入口的中心线与三次风分离器直筒部的中心线之间的夹角为70°～90°。

上述的一种三次风分离燃烧系统，其特征在于：所述三次风分离器的壳体上设置有多个用于对三次风分离器进行吊装的吊耳。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过设置三次风分离器，将带有煤粉的三次风进行浓淡分离，淡三次风含煤粉量降低到原三次风含煤粉量的10％以内，淡三次风基本上等同于空气且可充当燃尽风使用，淡三次风经淡三次风燃烧器的三次风喷口喷入所述锅炉炉膛中燃尽区的下部掺与燃烧，为未燃尽的煤粉提供氧量；浓三次风经浓三次风燃烧器的三次风喷口喷入所述锅炉炉膛中主燃区的顶部掺与燃烧，实现了煤粉的及时着火，保证了燃烧稳定性；通过这种方式，有效地控制了主燃区过量空气系数、着火初期的燃烧气氛和挥发分氮的转化，在第一时间控制氮氧化物的生成，从而降低了锅炉尾部氮氧化物的排放；同时，通过提高浓三次风的煤粉浓度，增强浓三次风的煤粉燃烧强度，降低了锅炉尾部飞灰含碳量、主汽温和再热汽温，减小了过热器减温水流量；其次，由于淡三次风充当燃尽风后，二次风分离到燃尽风的量减少，主燃区二次风的量相对提高，主燃区流场组织良好，锅炉炉膛水冷壁表面附近形成有效氧化性气氛，避免了传统单一分级燃烧技术可能会发生的水冷壁高温腐蚀现象；另外，由于三次风没有集中布置在主燃区的顶部，而是进行浓淡分离后再分层布置，因此不会因为三次风的投退而对汽温、汽压和氮氧化物造成较大的波动，也不会对运行控制和环保指标带来不利影响。

2、本实用新型所采用的淡三次风燃烧器和浓三次风燃烧器中均设置有转动机构，使得三次风喷口可以绕着三次风喷管转动，从而工作人员可以根据锅炉炉膛内的燃烧状况进行三次风喷口角度的适当调整，进而调整锅炉炉膛内燃烧的配风及火焰中心高度，有效调节锅炉炉膛出口的烟温偏差，解决过热器管壁出现超温的问题。

综上所述，本实用新型在降低氮氧化物生成量的同时，降低了锅炉尾部飞灰含碳量、主汽温和再热汽温，减小了过热器减温水流量，避免了锅炉主燃区水冷壁高温腐蚀的发生，也避免了过热器管壁出现超温问题，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型三次风燃烧器与风箱的结构示意图。

图3为图2除去风箱后的右视图。

图4为图3的C-C剖视图。

图5为图4中A处的局部放大图。

图6为本实用新型三次风分离器的结构示意图。

附图标记说明:

1-1-淡三次风燃烧器； 1-2-浓三次风燃烧器； 2-三次风喷口；

3-三次风喷管； 4-摆动销轴； 5-转动轴；

6-1-第一垫片； 6-2-第二垫片； 7-转动夹板；

8-螺栓； 9-支撑组件； 10-后盖板；

11-三次风分离器； 11-1-三次风分离器入口； 11-2-淡三次风出口；

11-3-浓三次风出口； 11-4-吊耳； 12-燃尽区；

13-还原区； 14-主燃区； 15-淡三次风管；

16-浓三次风管； 17-三次风管； 18-风箱；

19-三次风喷口拉杆； 20-摆动销轴轴座。

具体实施方式

如图1至图4所示，本实用新型包括与锅炉排粉风机出口端连接的三次风管17、设置在三次风管17出口端的三次风分离器11和设置在锅炉炉膛上的三次风燃烧器，所述锅炉炉膛内自上而下依次分为燃尽区12、还原区13和主燃区14，所述三次风燃烧器包括淡三次风燃烧器1-1和浓三次风燃烧器1-2，所述三次风分离器11将所述锅炉排粉风机排出的三次风分离为进入淡三次风管15的淡三次风和进入浓三次风管16的浓三次风；

所述淡三次风经淡三次风燃烧器1-1喷入所述锅炉炉膛中燃尽区12的下部，所述浓三次风经浓三次风燃烧器1-2喷入所述锅炉炉膛中主燃区14的顶部；

所述淡三次风燃烧器1-1和浓三次风燃烧器1-2结构相同，且所述淡三次风燃烧器1-1和浓三次风燃烧器1-2均包括三次风喷管3和转动安装在三次风喷管3出口端的三次风喷口2，所述三次风喷管3上设置有后盖板10和用于支撑所述三次风燃烧器的支撑组件9；

所述三次风喷口2通过转动机构安装在三次风喷管3的出口端，所述转动机构包括对称设置在三次风喷管3外侧壁上的两组转动夹板7、安装在三次风喷管3侧壁与转动夹板7之间的转动轴5、安装在三次风喷口2上的摆动销轴4和与摆动销轴4固定连接的三次风喷嘴拉杆19，所述三次风喷口2内壁设置有供摆动销轴4安装的摆动销轴轴座20，所述转动轴5穿过转动夹板7将三次风喷口2与三次风喷管3连接。

本实施例中，设置三次风分离器11，将带有煤粉的三次风进行浓淡分离，淡三次风含煤粉量降低到原三次风含煤粉量的10％以内，淡三次风基本上等同于空气且可充当燃尽风使用，淡三次风经淡三次风燃烧器1-1的三次风喷口2喷入所述锅炉炉膛中燃尽区12的下部掺与燃烧，为未燃尽的煤粉提供氧量；浓三次风经浓三次风燃烧器1-2的三次风喷口2喷入所述锅炉炉膛中主燃区14的顶部掺与燃烧，实现了煤粉的及时着火，保证了燃烧稳定性；通过这种方式，有效地控制了主燃区14过量空气系数、着火初期的燃烧气氛和挥发分氮的转化，在第一时间控制氮氧化物的生成，从而降低了锅炉尾部氮氧化物的排放；同时，通过提高浓三次风的煤粉浓度，增强浓三次风的煤粉燃烧强度，降低了锅炉尾部飞灰含碳量、主汽温和再热汽温，减小了过热器减温水流量；其次，由于淡三次风充当燃尽风后，二次风分离到燃尽风的量减少，主燃区14内二次风的量相对提高，主燃区14流场组织良好，锅炉炉膛水冷壁表面附近形成有效氧化性气氛，避免了传统单一分级燃烧技术可能会发生的水冷壁高温腐蚀现象；另外，由于三次风没有集中布置在主燃区14的顶部，而是进行浓淡分离后再分层布置，因此不会因为三次风的投退而对汽温、汽压和氮氧化物造成较大的波动，也不会对运行控制和环保指标带来不利影响。

本实施例中，淡三次风燃烧器1-1和浓三次风燃烧器1-2中均设置有转动机构，使得三次风喷口2可以绕着三次风喷管3转动，从而工作人员可以根据锅炉炉膛内的燃烧状况进行三次风喷口2角度的适当调整，进而调整锅炉炉膛内燃烧的配风及火焰中心高度，有效调节锅炉炉膛出口的烟温偏差，解决过热器管壁出现超温的问题。

如图2和图4所示，本实施例中，所述转动夹板7通过螺栓8安装在三次风喷管3的外侧壁上。

本实施例中，实际使用过程中，工作人员可以根据锅炉炉膛燃烧需要，通过拉动三次风喷口拉杆19带动摆动销轴4，摆动销轴4带动三次风喷口2绕着转动轴5转动，转动角度是±15°；同时，三次风喷口2与风箱18四周均留有10mm间隙，以防止三次风喷口2在转动过程中发生卡涩，影响三次风燃烧器的正常使用。

本实施例中，三次风燃烧器安装完成后，后盖板10位于锅炉炉膛外侧，后盖板10与风箱18组成对三次风燃烧器内部进行检修的检修通道，以便于工作人员对三次风燃烧器进行检修，保证三次风燃烧器能正常工作。

本实施例中，支撑组件9对三次风燃烧器起支撑作用，支撑组件9的数量为四个，且四个支撑组件9对称分布在三次风喷管3的两侧，四个支撑组件9与风箱18底板的水平面接触，三次风燃烧器的重心与四个支撑组件9(图2所示仅其中一个面的两个支撑组件9)的中心位置重合，以保证燃烧器的平衡和稳定，风箱18底板的厚度为12mm，可以保证风箱18的底板能满足三次风燃烧器的使用要求，在支撑的过程中不会发生破损或断裂而影响三次风燃烧器的正常使用。

如图3所示，本实施例中，所述三次风喷口2内设置有网格状隔板，所述网格状隔板能起到导流的作用，使得三次风与主燃区14切圆相反，起消旋作用。

如图5所示，本实施例中，所述转动夹板7与三次风喷口2管壁之间设置有第一垫片6-1，所述三次风喷口2管壁与三次风喷管3管壁之间设置有第二垫片6-2，所述第一垫片6-1和第二垫片6-2均套设在转动轴5上。

本实施例中，第一垫片6-1和第二垫片6-2结构相同，且均为1Cr18Ni9Ti不锈钢垫片，以便在三次风喷口2绕转动轴5转动时，减少转动夹板7、三次风喷口2管壁和三次风喷管3管壁的磨损，延长三次风燃烧器的使用寿命。

如图6所示，本实施例中，所述三次风分离器11包括直筒部和设置在所述直筒部底端且与所述直筒部一体成型的倾斜部，所述倾斜部远离所述直筒部的一端为三次风分离器入口11-1，所述直筒部的顶端设置淡三次风出口11-2，所述直筒部的上部且靠近所述淡三次风出口11-2处设置有浓三次风出口11-3。

本实施例中，所述直筒部和所述倾斜部均由Q235-A钢板制成，且所述直筒部的厚度为8mm，所述倾斜部的厚度为10mm。

本实施例中，所述三次风分离器11为旋风分离器，三次风在三次风分离器11内旋转上升，将原三次风携带的90％以上的极细煤粉分离出来变成浓三次风，浓三次风经浓三次风出口11-3从主燃区14顶部送入锅炉炉膛；分离后的淡三次风含煤粉量极少，基本上等同于空气，淡三次风出口11-2从燃尽区12下部送入锅炉炉膛，加强锅炉炉膛上部煤粉的燃尽，从而减少锅炉尾部飞灰含碳量。

本实施例中，淡三次风出口11-2与淡三次风管15的一端连接，淡三次风管15的另一端与淡三次风燃烧器1-1的入口端连接；浓三次风出口11-3与浓三次风管16的一端连接，浓三次风管16的另一端与浓三次风燃烧器1-2的入口端连接。

如图6所示，本实施例中，所述三次风分离器入口11-1的中心线与三次风分离器11直筒部的中心线之间的夹角α为70°～90°。

本实施例中，进一步的优选，所述夹角α的大小为75°，设置夹角α是为了让三次风能在三次风分离器11内壁做螺旋线运动，提高三次风的分离效率，在70°～90°范围内，夹角α越大，分离所需时间越长，阻力也越大；夹角α越小，分离所需时间越短，阻力也越小、分离效率也会降低；当夹角α的大小为75°时，三次风分离器11的分离效果最佳。

如图6所示，本实施例中，所述三次风分离器11的壳体上设置有多个用于对三次风分离器11进行吊装的吊耳11-4。

本实施例中，吊耳11-4用于将三次风分离器11吊起以便于工作人员对三次风分离器11进行搬运和安装，吊耳11-4的数量为6个，且均匀对称的布置在三次风分离器11上，这样可以使得吊耳11-4受力均匀，避免起吊过程中某个吊耳11-4因受力过大而发生损坏，进而影响三次风分离器11起吊，同时，能够延长吊耳11-4的使用寿命。

本实施例中，实际使用时，每根三次风管17上均设置有一个三次风分离器11，分别引出一路浓三次风和一路淡三次风，可以有效提高燃烧的稳定性和燃烧效率，降低锅炉尾部飞灰含碳量，同时降低锅炉尾部氮氧化物的排放。

本实用新型具体使用时，锅炉排粉风机出来的三次风先进入三次风管17，再通过三次风管17进入三次风分离器入口11-1，之后经过三次风分离器入口11-1进入三次风分离器11，三次风在三次风分离器11内旋转上升，淡三次风由淡三次风出口11-2流出，经淡三次风管15和燃尽区12下部的淡三次风燃烧器1-1进入锅炉炉膛参与补氧燃尽，浓三次风由浓三次风出口11-3流出，经浓三次风管16和主燃区14顶部的浓三次风燃烧器1-2进入锅炉炉膛参与燃烧。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。