一种角式切向燃烧煤粉锅炉的燃烧装置的制造方法
【专利摘要】一种角式切向燃烧煤粉锅炉的燃烧装置，其中分离式燃尽风喷口、紧凑式燃尽风喷口、至少四个一次风喷口和至少四个主二次风喷口、中油二次风喷口、托底二次风喷口与下油二次风喷口由上至下依次设置，若干个一次风喷口在炉内布置时，中上部一次风布置角度连续减小，其中最上部一次风喷口对冲或者反切布置，上部紧凑式燃尽风喷口和分离式燃尽风喷口均采用水平和垂直双向摆动设计，用于燃用易结焦煤质的切向燃烧煤粉锅炉的高效低污染燃烧。
【专利说明】
一种角式切向燃烧煤粉锅炉的燃烧装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种低NOx煤粉燃烧装置，具体涉及一种用于易结焦煤质燃烧的角式切向燃烧煤粉锅炉的低NOx燃烧装置。
【背景技术】
[0002]煤粉炉切向燃烧技术一般指煤粉气流从布置在炉膛4角或6角的直流式燃烧器引入炉膛进行燃烧的方式。通过各角来的风粉混合物协同动作，在炉内形成一个强旋流火球燃烧。随着风量的逐层加入，水平截面上的空气流量不断增加，实际旋转切圆不断增大，而同时随着高度的增加(煤粉的逐层投入)燃烧温度不断提高，这导致煤粉颗粒被甩出旋转气流到水冷壁上的几率也同时增加，而高温又使灰粒在壁面附近结焦的可能性大幅提高。对于那些灰熔点较低的易结焦煤质，由于采用空气分级(增加了燃尽风)，主燃区风量减少导致还原性气氛大大增强，灰熔点相应降低，则随着炉膛高度的增加水冷壁结焦的可能性也逐渐增加。在锅炉日常运行中表现为结焦区域主要集中在中上部燃烧器区域以及燃烧器到燃尽风这段主还原区的水冷壁上。
[0003]针对燃用易结焦煤质煤粉锅炉存在的结焦问题，专利“具有附壁二次风和网格燃尽风的煤粉锅炉”(中国专利申请第201210236354.7号)在主燃区和还原区采用一层到多层的附壁二次风，来破坏射流形成的尾涡，扩大水冷壁附近的氧化性气氛，进而提高水冷壁抗结渣和高温腐蚀的能力。专利“一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统”(中国专利申请第201210209230.X号)在一次风燃烧器的两侧设置大压头(8000?1000Pa)的高速(50?120m/s)贴壁风来防止水冷壁产生结渣和高温腐蚀现象，同时采用二次风比一次风假想切圆更大的设计来强化防结渣效果。中国专利公开号CN201262392Y(—种煤粉锅炉防结焦的二次风装置)中提到将二次风在出口处分流，分成一股直流和一股偏转射流来形成贴墙风，进而起到防结焦和降低锅炉NOx排放的作用。专利“切向燃烧系统的运行方法”(中国专利公开号CN1331788A，国际专利公开号W000/37853英)中将主燃区内的所有主二次风采用偏转设计，来控制锅炉NOx的生成。
[0004]对于采用偏置二次风，在强化炉内水平方向的空气分级控制NOx生成方面，以及对于强化水冷壁附近的氧化性气氛减少该区域的结渣等方面都是有利的。但是在主燃区中下部采用偏置二次风，容易导致主燃区托火不足，煤粉燃烧不完全，落入炉底的大渣量增加，且大渣含碳量也增加的问题。另外，实际应用中也发现过大的偏置角度以及二次风速度过高容易牵引一次风射流往水冷壁方向移动，反而增大了水冷壁结焦的可能性。对于那些一次风采用整体反切设计同时二次风正切设计的锅炉，对于强化一次风中的煤粉着火和空气分级控制NOx是有利的，但是当锅炉负荷较低或大幅提高燃尽风降低二次风的时候，主燃区正向(逆时针)旋转动量不足，极易导致整体流动反转的问题，进而对锅炉的稳定安全运行造成影响。而对于采用引入一股大压头的高速贴壁风的措施则大大增加了系统的复杂性。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型为解决燃用易结焦煤质煤粉锅炉中上层燃烧器区域、以及燃烧器与燃尽风之间主还原区水冷壁容易结焦的问题，而提供一种角式切向燃烧煤粉锅炉的燃烧装置。
[0006]一种角式切向燃烧煤粉锅炉的燃烧装置，燃烧装置分四组，分别布置在四角切圆煤粉锅炉炉膛的角部位置，其中，每一组燃烧装置由上至下依次设置有连续的分离式燃尽风喷口、紧凑式燃尽风喷口、至少四个一次风喷口和至少四个主二次风喷口、中油二次风喷口、托底二次风喷口与下油二次风喷口，一次风喷口和主二次风喷口相互间隔布置;其特征在于，至少四个一次风喷口在炉内角部布置时，位于中上部的一次风喷口布置角度连续减小，其中最上部一次风喷口采用对冲或者反切布置方式;上部紧凑式燃尽风喷口和分离式燃尽风喷口均采用水平和垂直双向摆动结构。
[0007]进一步地，对于N层采用水平浓淡燃烧的一次风喷口中的上半部分喷口，其中N24，若N为偶数，从第N/2+1个喷口开始，从下到上的一次风喷口中心线与炉膛对角线夹角逐渐减小;若N为奇数，从第N/2+0.5个喷口开始，从下到上的一次风喷口中心线与炉膛对角线夹角逐渐减小。
[0008]进一步地，布置有I到2层紧凑式燃尽风喷口，且喷口采用水平和垂直双向摆动结构;紧凑式燃尽风喷口所对应的风箱上隔板与水冷套间留有一定的间隙以喷入一股更小的风量。
[0009]进一步地，在距紧凑式燃尽风喷口中心上方距离2m?6m处开始布置2到4层分离式燃尽风喷口，分离式燃尽风喷口采用水平和垂直双向摆动结构。
[0010]进一步地，托底二次风喷口、主二次风喷口、下油二次风喷口和中油二次风喷口的中心线与炉膛对角线夹角布置角度与下半部分一次风喷口布置角度相同。
[0011]本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果:
[0012]—、本实用新型通过将多层一次风喷口中的上组一次风的中心线与对角线夹角设计成从下到上逐渐减小，可以逐级有效地约束锅炉旋转切圆的扩大，使煤粉更加集中在炉膛中间区域燃烧，减少颗粒游离到水冷壁附近。由于下组一次风和整体二次风采用正切布置，在低负荷运行时也不会出现气流反转的现象。而不设计成偏转二次风也是为了有效控制旋转切圆的大小，同时强化托火及燃烧作用减少了落入冷灰斗的大渣量并控制大渣中的含碳量。上述措施能够在低NOx燃烧的过程中更加有效的解决水冷壁附近的结焦问题。
[0013]二、在中上部一次风布置角度连续减小的基础上，通过采用一次风水平浓淡燃烧，既可以实现减少壁面附近结焦的作用，又因为对燃料和空气进行了有效分级，所以对于锅炉NOx的生成控制也是有利的。
[0014]三、在除启炉和低负荷投油稳燃以外的日常运行工况中，油二次风风门开度关至最小，其他二次风和风门开度为两头大中间小的缩腰型配置形式。这样通过减少中油二次风喷口以及附近的主二次风喷口的风量至最低状态(仅用于冷却喷口用)，形成实际隔断的上下两组燃烧器。这一方面拉开了连续的燃烧火焰，控制随炉膛高度逐渐升高的温度，另一方面则形成了初步还原区，下组燃烧器生成的NOx气体在该段实现了初步还原。
[0015]四、紧凑式燃尽风喷口采用反切摆动时，除了减少残余旋转控制汽温偏差的作用夕卜，还能够起到约束旋转气流，减少灰粒子游离到壁面的作用。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型燃烧装置单角各层喷口布置图；
[0017]图2是本实用新型燃烧装置各层一次风喷口射流中心线示意图；
[0018]图3是本实用新型燃烧装置两种燃尽风喷口射流中心线示意图；
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型作进一步描述，应当理解，此处所描述的内容仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020]结合图1说明本燃烧装置的组成，共4组整体布置在四角切圆煤粉锅炉炉膛的4个角部位置。其中，每组这样的燃烧装置将连续的分离式燃尽风喷口7、紧凑式燃尽风喷口6、至少四个的一次风喷口 1-D、1-C、1-B、1-A和二次风喷口(包括至少四个主二次风喷口 3、中油二次风喷口5)、托底二次风喷口2与下油二次风喷口4由上至下依次设置，一次风喷口(Ι-β、 1-C、 1-B 、 1-A) 和主二次风喷口 3相互间隔布置。
[0021]结合图2说明本燃烧装置具体布置角度，N层(N24)采用水平浓淡燃烧的一次风喷口( 1-Da-C, 1-Βα-A)的上部喷口(若N为偶数，从第Ν/2+1个喷口开始;若N为奇数，从第Ν/2+0.5个喷口开始)中心线与对角线夹角从下到上逐渐减小。以Ν=4个喷口为例，具体一次风喷口角度分布为:
[0022](I)适用于灰熔点较低的煤质的一次风喷口角度设置
[0023]1-A角度= α(2° < α < 4° )，1-Β角度=α，1-C角度= α-(2° ?3° )°，1-D角度= α-(3°
?5°)°。
[0024](2)适用于灰熔点较高的煤质的一次风喷口角度设置
[0025]1-A角度= α(4° < α < 7° )，1-Β角度=α，1-C角度= α-(3° ?4° )°，1-D角度= α-(5°
?7°)°。
[0026]其中α为喷口中心线与炉膛对角线的夹角。
[0027]结合图3，本燃烧装置的紧凑式燃尽风喷口6和分离式燃尽风喷口 7均采用水平和垂直双向摆动结构设计，用以调整炉内火焰中心高度以及左右两侧的烟温与汽温偏差。其中，从所述紧凑式燃尽风喷口 6中心距离2m?6m处开始布置2-4层分离式燃尽风喷口 7。紧凑式燃尽风喷口 6所在风箱上隔板与水冷套间留有一定的间隙以喷入更小的一股风量，利用这股低速的扩散风减少角部区域还原区的结焦。
[0028]结合图2，其他各二次风(包括托底二次风喷口2、主二次风喷口 3、下油二次风喷口4和中油二次风喷口 5)的中心线与对角线夹角布置角度都为α。
[0029]以上所述的一种角式切向燃烧煤粉锅炉的低NOx燃烧装置，除启炉以及低负荷投油稳燃外，油二次风(下油二次风喷口 4和中油二次风喷口 5)风门开度关至最小。其他二次风(托底二次风喷口 2、主二次风喷口 3)风门开度为两头大中间小的缩腰型配置形式。分离式燃尽风喷口 7风量占总风量的20%?25%。
[0030]最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的解释，并不用于限制本实用新型，尽管对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种角式切向燃烧煤粉锅炉的燃烧装置，燃烧装置分四组，分别布置在四角切圆煤粉锅炉炉膛的角部位置，其中，每一组燃烧装置由上至下依次设置有连续的分离式燃尽风喷口、紧凑式燃尽风喷口、至少四个一次风喷口和至少四个主二次风喷口、中油二次风喷口、托底二次风喷口与下油二次风喷口，一次风喷口和主二次风喷口相互间隔布置;其特征在于，至少四个一次风喷口在炉内角部布置时，位于中上部的一次风喷口布置角度连续减小，其中最上部一次风喷口采用对冲或者反切布置方式;上部紧凑式燃尽风喷口和分离式燃尽风喷口均采用水平和垂直双向摆动结构。2.根据权利要求1所述一种角式切向燃烧煤粉锅炉的燃烧装置，其特征在于:对于N层采用水平浓淡燃烧的一次风喷口中的上半部分喷口，其中4，若N为偶数，从第N/2+1个喷口开始，从下到上的一次风喷口中心线与炉膛对角线夹角逐渐减小;若N为奇数，从第N/2+0.5个喷口开始，从下到上的一次风喷口中心线与炉膛对角线夹角逐渐减小。3.根据权利要求1所述一种角式切向燃烧煤粉锅炉的燃烧装置，其特征在于:布置有I至IJ2层紧凑式燃尽风喷口，且喷口采用水平和垂直双向摆动结构;紧凑式燃尽风喷口所对应的风箱上隔板与水冷套间留有一定的间隙以喷入一股更小的风量。4.根据权利要求1所述一种角式切向燃烧煤粉锅炉的燃烧装置，其特征在于:在距紧凑式燃尽风喷口中心上方距离2m?6m处开始布置2到4层分离式燃尽风喷口，分离式燃尽风喷口采用水平和垂直双向摆动结构。5.根据权利要求2所述一种角式切向燃烧煤粉锅炉的燃烧装置，其特征在于:托底二次风喷口、主二次风喷口、下油二次风喷口和中油二次风喷口的中心线与炉膛对角线夹角布置角度与下半部分一次风喷口布置角度相同。
【文档编号】F23C5/14GK205535763SQ201620121353
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月4日
【发明人】李本锋, 张国柱, 张钧泰, 刘玉龙, 王正阳, 任立立, 陆叶, 杜大全
【申请人】大唐(北京)能源管理有限公司, 北京国电龙高科环境工程技术有限公司