一种浓淡风煤粉燃烧方式及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种浓淡风煤粉燃烧方式及装置，具体地说，是在煤粉浓缩器之后从该燃烧器的向火侧到背火侧依次布置浓煤粉气流火嘴、淡煤粉气流火嘴和侧二次风喷口，三者的中心线在同一标高上并依次分别形成夹角α和β。一次风流过煤粉浓缩器后形成的浓、淡煤粉气流与侧二次风沿着各自的流道切向喷入炉膛内，由内向外依次形成浓假想切圆、淡假想切圆和侧二次风假想切圆组织燃烧。本发明专利技术可同时解决煤粉燃烧的高效、稳性、防止结渣和高温腐蚀以及低ＮＯ↓［Ｘ］排放五方面的问题。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提出一种浓淡风煤粉燃烧方式及装置。在电力工业煤粉锅炉燃烧技术中，通常的要求是高效率、稳燃、防止结渣和高温腐蚀以及低污染排放。首先，为了有效利用能源，必须保证高燃烧效率。其次，我国动力用煤的燃料政策是以燃用劣质煤为主，近年来我国的煤质有所下降，表现为灰分增多，发热值降低，着火性能变差；又由于电厂燃煤煤质多变，使得稳燃问题很突出；特别是低负荷稳燃问题更加突出，常常不得不投大量助燃用油，增加了发电成本。由于煤中灰分高，灰熔点又往往比较低，以及为强化燃烧而采用一次风火嘴集中布置的方法等原因，结渣问题相当普遍，影响锅炉运行的安全性和经济性，甚至造成设备严重损坏和人身伤亡事故。当煤中含硫量较高对，往往还会发生主燃区炉膛水冷壁的高温腐蚀，同样危及到锅炉的安全和经济运行。增强燃烧稳定性的重要措施之一是提高燃烧区域温度水平，但这容易引起结渣，影响锅炉运行的可靠性，且将使NOx排放量增加。为了降低NOx排放量，通常是提高一次风的煤粉浓度，推迟一、二次风的混合，但这又不利于防止结渣和高温腐蚀，而且会影响燃烧效率。因此，上述对燃烧技术的要求往往相互矛盾。中国专利CN87106630号、CN89200682号公开的燃烧器，只能从某一方面解决上述问题，如后者即变异煤粉浓度燃烧器主要是利用转弯管道中的浓缩管把一次风在水平方向上分成浓、淡两股，由于在浓淡两股射流之间设置了夹心口，因而起不到大幅度地降低NOx排放的作用。又如日本三菱重工业株式会社(Mitsubishi Heavy In-dustries)在PM燃烧器中采用肘形煤粉分离器，美国燃烧工程公司(CombustionEngineering Inc.)在WR燃烧器中利用弯头在垂直方向上把一次风分成浓、淡两股，分别在浓煤粉气流火嘴和淡煤粉气流火嘴中喷入炉膛内，形成垂直浓淡燃烧。PM燃烧器和WR燃烧器虽然改善了稳燃和降低了NOx排放，但由于高浓度的浓煤粉气流直接面向水冷壁，反而会加剧结渣和高温腐蚀问题。边壁风的采用可以解决水冷壁的高温腐蚀问题，但无助于其他问题的解决，并且实施起来难度较大。传统形式的侧二次风燃烧器也可以用来解决结渣和高温腐蚀问题，但由于侧二次风喷口和一次风火嘴之间必须布置距离很大的空当，因而在炉膛结构布置上具有很大困难。本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种高效的燃烧方式及装置，同时解决煤粉燃烧的高效率、稳燃、防止结渣和高温腐蚀以及低污染排放五个方面的问题。本专利技术中的装置，主要包括浓煤粉气流火嘴3、淡煤粉气流火嘴4、侧二次风喷口5和锅炉炉膛8。本专利技术中，1-一次风送粉管道，2-煤粉浓缩器，3-浓煤粉气流火嘴，4-淡煤粉气流火嘴，5-侧二次风喷口，6-二次风道(或二次风箱)，7-炉膛水冷壁，8-切向燃烧锅炉炉膛，9-浓煤粉气流火嘴中心线，10-淡煤粉气流火嘴中心线，11-侧二次风喷口中心线，12-浓假想切圆，13-淡假想切圆，14-侧二次风假想切圆。15-浓缩器后的送粉管道。专利技术要点是，在切向燃烧炉膛的每个燃烧器的一次风火嘴处从向火侧到背火侧依次布置浓煤粉气流火嘴3、淡煤粉气流火嘴4和侧二次风喷口5；三者的中心线在同一平面上，并且在各自的出口处处于相同的标高；浓煤粉气流火嘴3的中心线与淡煤粉气流火嘴4的中心线之间的夹角为α，淡煤粉气流火嘴4的中心线与侧二次风喷口5的中心线之间的夹角为β。这里-20°≤α≤20°，-10°≤β≤10°。各个燃烧器的浓煤粉气流火嘴3的中心线在炉膛8内形成浓假想切圆12，各个燃烧器的淡煤粉气流火嘴4的中心线在炉膛8内形成淡假想切圆13，各个燃烧器的侧二次风喷口5的中心线在炉膛8内形成侧二次风假想切圆14。上述三个假想切圆的旋转方向可以是相同的，也可以是不同的；三个假想切圆的直径可以是不同的，也可以是相同的；假想切圆的直径也可以是零，即该火嘴(或喷口)采取对冲布置方式。上述的角度α和β，假想切圆的旋转方向和直径的选定与制粉系统的形式，锅炉的容量、锅炉炉膛的形状和热力参数、燃用煤种的燃烧特性和灰渣熔融特性、燃烧器的设计参数(如风率、风速、风温)和结构特征等有关，应该根据具体使用情况确定。本专利技术的工作过程和原理是煤粉经过送粉管道1由一次风输送，形成所谓的一次风煤粉气流，一次风煤粉气流流过安装在送粉管道1和燃烧器之间的煤粉浓缩器2后，形成浓度差异很大的两股煤粉气流-浓煤粉气流和淡煤粉气流。浓煤粉气流的煤粉量占一次风中煤粉总量的大部分，淡煤粉气流的煤粉量仅占一次风中煤粉总量的少部分。浓煤粉气流经过煤粉浓缩器2的浓出口，进入浓煤粉气流火嘴3，在向火侧切向地喷入炉膛8中，形成浓假想切圆12，一部分二次风经过侧二次风喷口5，在背火侧切向喷入炉膛8中，形成侧二次风假想切圆14。淡煤粉气流流过煤粉浓缩器2的淡出口，进入淡煤粉气流火嘴4，在向火侧的浓煤粉气流和背火侧的侧二次风中间切向地喷入炉膛8中。由于浓煤粉气流火嘴3，淡煤粉气流火嘴4和侧二次风喷口5依次地从向火侧到背火侧布置，浓煤粉气流、淡煤粉气流和侧二次风也依次地在从向火侧到背火侧的位置喷入炉膛，在炉膛内的火球中由内向外地形成浓煤粉气流的火焰，淡煤粉气流的火焰和侧二次风外包层，这就是带有侧二次风的水平浓淡燃烧方式，即浓淡风煤粉燃烧方式。浓煤粉气流的气粉比远小于燃料燃烧的化学当量比，是低氧，富燃料燃烧；淡煤粉气流的气粉比接近或超过燃烧的化学当量比，加上侧二次风的作用，形成富氧燃烧。浓煤粉气流中的煤粉浓度高，煤粉所需的着火热减少，煤粉容易着火；煤粉浓度提高，煤粉的着火温度降低，即煤粉可以在较低的温度下着火，浓煤粉气流向火布置，直接卷吸上游的邻角火焰形成了高温烟气，使得浓煤粉气流及时迅速地着火，提高了煤粉着火的稳定性。由于浓煤粉气流中的煤粉浓度高，气粉比小于燃料的化学当量比，煤粉处于低氧富燃料燃烧，在燃烧反应的初期反应区内含氧化含物(O，O2，OH等)的浓度比较低。煤粉燃烧所生成的NO大部是燃料型NO，其中的大部分又是在燃烧反应的初期形成的。煤在燃烧时，燃料氮几乎全部迅速分解形成中间产物如HCN，N，CH，NH1，等。在浓煤粉气流的燃烧过程中，由于含氧化合物的浓度比较低，这些中间产物不能被氧化成产物NO，而是与NO发生还原反应，生成N2。上述过程大大地抑制了燃料型NO的生成。同时，由于着火过程得到改善，燃烧区域的温度升高，从而提高了煤粉中挥发份的析出产量，进一步降低了含氧化合物的浓度，强化了NO的还原反应，因而降低了NO的生成量。因此，浓淡燃烧技术的采用大大地降低了煤粉燃烧过程中NO的排放。浓煤粉气流着火以后，淡煤粉气流适时地混入，补充煤粉燃烧所必须的氧量。浓淡两股煤粉气流中的一次风率与常规燃烧器的相同，侧二次风在淡一次风混入浓煤粉气流后也及时混入，进一步补充氧量，加上燃烧区域温度的提高，着火提前引起的在高温区域中停留时间的增加的因素，使得总燃烧效率高于常规的煤粉燃烧器。大部分煤粉通过浓煤粉气流火嘴喷火炉膛，集中在火球的内部燃烧，淡煤粉气流和侧二次风在浓煤粉气流的背火侧喷入炉膛，在火球的外面形成一层低煤粉浓度富氧气屏，把富燃料的浓煤粉气流火焰包在内部。这不仅把煤粉颗粒以及它们形成的炭粒、灰粒和水冷壁隔开，减少这些颗粒甩到水冷壁上的机会，而且在水冷壁附近区域形成了较强的氧化性气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浓淡风煤粉燃烧方式及装置，其特征在于：在一次风道［１］和煤粉浓缩器［２］后面设有浓煤粉气流火嘴［３］和淡煤粉气流火嘴［４］，在淡煤粉气流火嘴［４］的外侧又设有侧二次风喷口［５］，三者依次从向火侧布置到背火侧，三者的中心线在同一个平面内，在各自的出口处位于相同的标高，浓煤粉气流火嘴中心线与淡煤粉气流火嘴中心线之间形成夹角α，淡煤粉气流火嘴中心线与侧二次风喷口中心线之间形成夹角β，各个燃烧器的浓煤粉气流火嘴中心线在锅炉炉膛内形成浓假想切圆，淡煤粉气流火嘴中心线形成淡假想切圆，侧二次风喷口中心线形成侧二次风假想切圆。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙绍增，吴少华，王志金，秦裕琨，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]