四角切圓鍋爐及其爐膛的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種四角切圓鍋爐的爐膛，爐膛內(nèi)設(shè)有四組燃燒器，且四組燃燒器分別設(shè)置在爐膛的四角位置；沿爐膛的高度方向，每組燃燒器包括四組一次風噴口、五組二次風噴口、緊湊燃盡風噴口和分離燃盡風噴口，四組一次風噴口與五組二次風噴口間隔設(shè)置。該四角切圓鍋爐的爐膛最上層采用分離燃盡風，并且部分二次風噴口采用偏轉(zhuǎn)二次風技術(shù)，可降低NOx排放含量且可提高燃燒效率。下部主燃燒區(qū)在缺氧條件下，可通過偏轉(zhuǎn)二次風在水冷壁面附近形成一層風膜，從而還可以防止水冷壁結(jié)渣和高溫腐蝕事故的發(fā)生，同時有利于防止水冷壁管超溫爆管。此外，本發(fā)明還涉及一種含有該爐膛的四角切圓鍋爐。
【專利說明】四角切圓鍋爐及其爐膛
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及煤粉燃燒鍋爐，尤其是涉及一種四角切圓鍋爐及其爐膛。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對環(huán)境治理的日益重視，目前各國對氮氧化物(NOx)的排放控制得越來越嚴格。我國國家環(huán)境保護部也已經(jīng)頒布《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》，明確在“十二五”期間將全力推進我國NOx的防治工作。目前國內(nèi)外電站鍋爐控制NOx技術(shù)主要有2種:一種是控制生成，主要是在燃燒過程中通過各種技術(shù)手段改變煤的燃燒條件，從而減少NOx的生成量，即各種低NOx技術(shù)；二是生成后的轉(zhuǎn)化，主要是將已經(jīng)生成的嘰通過技術(shù)手段從煙氣中脫除掉，如選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)等。
[0003]傳統(tǒng)的直流式四角切圓鍋爐在燃煤過程中普遍存在NOx排放過高的缺點，且燃煤的燃燒效率也有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種可降低NOx排放含量且可提高燃燒效率的四角切圓鍋爐及其爐膛。
[0005]一種四角切圓鍋爐的爐膛，所述爐膛內(nèi)設(shè)有四組燃燒器，且四組所述燃燒器分別設(shè)置在所述爐膛的四角位置；沿所述爐膛的高度方向，每組所述燃燒器包括從下至上依次設(shè)置的第一二次風噴口、第一一次風噴口、第二二次風噴口、第二一次風噴口、第三二次風噴口、第三一次風噴口、第四二次風噴口、第四一次風噴口、第五二次風噴口、緊湊燃盡風噴口和分離燃盡風噴口；
[0006]其中，所述第一二次風噴口為直吹風噴口 ；
[0007]每層的四個所述第二二次風噴口、四個所述第三二次風噴口、四個所述第四二次風噴口、四個所述第五二次風噴口、四個所述緊湊燃盡風噴口及四個所述分離燃盡風噴口分別形成偏轉(zhuǎn)二次風系統(tǒng)。
[0008]在其中一個實施例中，所述第二二次風噴口、所述第三二次風噴口、所述第四二次風噴口及所述第五二次風噴口在水平面上的偏轉(zhuǎn)角度為±15°。
[0009]在其中一個實施例中，所述燃燒器還包括第五一次風噴口和三次風噴口，所述第五一次風噴口及所述三次風噴口沿所述爐膛的高度方向從下至上依次設(shè)置在所述第五二次風噴口與所述緊湊燃盡風噴口之間。
[0010]在其中一個實施例中，所述緊湊燃盡風噴口有兩個，兩個所述緊湊燃盡風噴口沿所述爐膛的高度方向依次排列設(shè)置。
[0011]在其中一個實施例中，所述分離燃盡風噴口有三個，三個所述分離燃盡風噴口沿所述爐膛的高度方向依次排列設(shè)置。
[0012]在其中一個實施例中，所述分離燃盡風噴口可擺動設(shè)置在所述爐膛上，且在豎直方向上的可擺動角度為30°，水平面上可擺動角度為15°。[0013]在其中一個實施例中，所述分離燃盡風噴口距離所述緊湊燃盡風噴口的最小距離為 4000mm。
[0014]在其中一個實施例中，所述燃燒器還包括設(shè)在至少一個一次風噴口背火側(cè)的周界風噴口。
[0015]在其中一個實施例中，所述爐膛的底面的尺寸為14022X 12330mm2 ；
[0016]所述第一二次風噴口的尺寸為564X 326mm2 ；
[0017]所述第一一次風噴口、所述第二一次風噴口、所述第三一次風噴口、所述第四一次風噴口及所述第五一次風噴口的尺寸為564X 644mm2 ；
[0018]所述第二二次風噴口、所述第三二次風噴口、所述第四二次風噴口及所述第五二次風噴口的尺寸為564X 548mm2 ；
[0019]所述緊湊燃盡風噴口的尺寸為564X 326mm2 ；
[0020]所述分離燃盡風噴口的尺寸為564X 326mm2。
[0021]一種四角切圓鍋爐,包括上述任一實施例所述的爐膛。
[0022]上述四角切圓鍋爐及其爐膛最上層采用分離燃盡風，并且部分二次風噴口采用偏轉(zhuǎn)二次風技術(shù)，可降低NOx排放含量且可提高燃燒效率。下部主燃燒區(qū)在缺氧條件下，可通過偏轉(zhuǎn)二次風在水冷壁面附近形成一層風膜，從而還可以防止水冷壁結(jié)渣和高溫腐蝕事故的發(fā)生，同時有利于防止水冷壁管超溫爆管。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為一實施方式的四角切圓鍋爐的爐膛的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為圖1爐膛中燃燒器各次風噴口的設(shè)置示意圖；
[0025]圖3為圖1中第--次風噴口的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為偏轉(zhuǎn)二次風的形成示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0028]需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。
[0029]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學術(shù)語與屬于本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。
[0030] 如圖1所示，一實施方式的四角切圓鍋爐包括磨煤裝置及爐膛100。該磨煤裝置可采用正壓冷一次風機的RP863型中速磨煤機制粉燃燒系統(tǒng)。爐膛100的底面尺寸為14022X12330mm2。[0031]請結(jié)合圖2，爐膛100內(nèi)設(shè)有四組燃燒器200，且四組燃燒器200分別沿爐膛的高度方向設(shè)置在爐膛內(nèi)的四角位置。四組燃燒器200優(yōu)選采用水平濃淡燃燒器，特別是燃燒器的二次風噴口，可增大燃燒器200的熱負荷，有利于降低NOx的排放。為降低NOx排放，本實施方式的四組燃燒器200采用低氧燃燒的方式，爐膛100選定出口過量空氣系數(shù)為1.2，其中，漏風率控制在4%以內(nèi)。
[0032]每組燃燒器200包括第一二次風噴口 201、第一一次風噴口 202、第二二次風噴口
203、第二一次風噴口204、第三二次風噴口 205、第三一次風噴口 206、第四二次風噴口 207、第四一次風噴口 208、第五二次風噴口 209、第五一次風噴口 210、三次風噴口 211、緊湊燃盡風噴口 212、分離燃盡風噴口 213和周界風噴口(圖未示)。各噴口沿爐膛的高度方向依次從下至上設(shè)置。且第一至第五一次風噴口 202、204、206、208、210與第一至第五二次風噴口201、203、205、207、209間隔設(shè)置。三次風噴口 211、緊湊燃盡風噴口 212及分離燃盡風噴口213分別依次從下至上設(shè)置在第五一次風噴口 210上。
[0033]本實施方式的第一二次風噴口 201為直吹風噴口，設(shè)置在爐膛100的最下方。第一二次風噴口 210經(jīng)微油改造，以用于提高燃燒器200的整體燃燒效率。第一二次風噴口的尺寸為564 X 326mm2。
[0034]第一一次風噴口 202、第二一次風噴口 204、第三一次風噴口 206、第四一次風噴口208及第五一次風噴口 210為含煤粉的氣流噴口，優(yōu)選采用寬調(diào)節(jié)比(WR)煤粉噴嘴，如圖3所示的第一次風噴口 202，當煤粉流過燃燒器200的入口彎頭時，大部分煤粉顆粒在離心力的作用下緊貼彎頭外沿進入煤粉噴管，煤粉噴管中的隔板將一次風分成濃淡兩股，從而提高了一次風噴口處的煤粉濃度。一至第五一次風噴口 202、204、206、208、210中裝有V型鈍體，如圖3中的V型鈍體2022，使得一次風在V型鈍體前方形成穩(wěn)定的回流區(qū)，卷吸高溫煙氣，起到穩(wěn)定火焰的作用。第——次風噴口 202、第二一次風噴口 204、第三一次風噴口206、第四一次風噴口 208及第五一次風噴口 210的尺寸(即噴口的面積，以下同理)均為
564X 644mm2。
[0035]在本實施方式中，滿負荷條件下，第一一次風噴口 202、第二一次風噴口 204、第三一次風噴口 206及第四一次風噴口 208開啟，第五一次風噴口 210備用。從而可以理解，在其他實施方式中，該燃燒器200也可以視情況不設(shè)置第五一次風噴口 210。
[0036]如圖4所示，每層的四個第二二次風噴口 203、第三二次風噴口 205、第四二次風噴口 207及第五二次風噴口 209分別形成偏轉(zhuǎn)二次風系統(tǒng)，且第二二次風噴口 203、第三二次風噴口 205、第四二次風噴口 207及第五二次風噴口 209在水平面上的偏轉(zhuǎn)角α為±15°。一次風噴粉氣流被偏轉(zhuǎn)的二次風氣流裹在爐膛中央，形成富燃料區(qū)，在燃燒區(qū)域及上部四周冰冷壁附近形成富空氣區(qū)，減少了水冷壁結(jié)渣和高溫腐蝕的傾向，并減少了 NOx的形成。第二二次風噴口 203、第三二次風噴口 205、第四二次風噴口 207及第五二次風噴口 209的尺寸為564X 548mm2，較之傳統(tǒng)的二次風噴口面積有縮小，可以保證下部的第一二次風噴口201的風速和二次風箱的壓力。
[0037]每組燃燒器200包括兩個緊湊燃盡風噴口(CCOFA) 212。緊湊燃盡風噴口 212的尺寸為 564X 326mm2。
[0038]第一二次風噴口 201、第——次風噴口 202、第二二次風噴口 203、第二一次風噴口
204、第三二次風噴口205、第三一次風噴口 206、第四二次風噴口 207、第四一次風噴口 208、第五二次風噴口 209、第五一次風噴口 210、三次風噴口 211及緊湊燃盡風噴口 212均可上下擺動設(shè)置在爐膛100內(nèi)，從而可以較為方便的調(diào)節(jié)再熱汽溫。
[0039]每組燃燒器200包括三個分離燃盡風噴口(S0FA)213。分離燃盡風噴口 213距離緊湊燃盡風噴口 212的最小距離為4000mm。采用三層分離燃盡風噴口布置,從而在分離燃盡風不全投條件下，分離燃盡風的中心標高提高，而且在后部風道面積一定的條件下，分離燃盡風的風速更高，可以達到降低NOx排放的效果。分離燃盡風噴口 213的尺寸為564X326mm2。本實施方式的分離燃盡風噴口 213可擺動設(shè)置在爐膛100內(nèi)，且在豎直方向上的可擺動角度為30°，水平面上可擺動角度為15°。分離燃盡風噴口 213設(shè)計為具有上下和水平擺動功能，通過分離燃盡風噴口 213的擺動可以調(diào)節(jié)再熱器溫度，從而可以調(diào)整燃盡風穿透深度和混合效果，并可有效防止爐膛100出口過大的扭轉(zhuǎn)殘余，并能有效控制爐膛100出口煙溫偏差和爐膛出口煙溫水平，降低飛灰含碳量，提高燃燒效率。
[0040]周界風噴口設(shè)在至少一個一次風噴口(如第一至第五一次風噴口 202、204、206、208,210中至少一個)的背火側(cè)，用于冷卻一次風口，防止風口過熱變形，并且在煤粉氣流著火后，能及時供給少量二次風，有利于燃燒過程的發(fā)展。
[0041]為降低NOx排放，在本實施方式中，選取分離燃盡風噴口 213噴出的風量占總風量的20%。緊湊燃盡風噴口 212噴出的風量占總風量的5%~10%。一次風采用小風率設(shè)計，以控制著火初期NOx的大量生成，一次風風率(即所有一次風噴口噴出的風量占總風量的百分比)取為22%，其余為二次風風率，其中，二次風包括分離燃盡風、緊湊燃盡風、周界風和其他二次風。
[0042]上述四角切圓鍋爐及其爐膛100最上層采用分離燃盡風，并且部分二次風噴口采用偏轉(zhuǎn)二次風技術(shù)，可降低NOx排放含量且可提高燃燒效率。下部主燃燒區(qū)在缺氧條件下，可通過偏轉(zhuǎn)二次風在水冷壁面附近形成一層風膜，從而還可以防止水冷壁結(jié)渣和高溫腐蝕事故的發(fā)生，同時有利于防止水冷壁管超溫爆管。
[0043]低NOx燃燒改造經(jīng)驗表明，各二次風偏轉(zhuǎn)角對爐內(nèi)結(jié)焦和爐膛出口煙溫偏差影響較大。研究結(jié)果表明，在任何一個固定的二次風反切角度(或一次風反切角度)時，盡管一次風與二次風預(yù)設(shè)切圓的旋轉(zhuǎn)方向相反，但整個爐內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)方向是一致的，即一次風與二次風以相同的旋轉(zhuǎn)方向在爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在較小的反切角度時，爐內(nèi)實際直徑比常規(guī)切圓系統(tǒng)要小。當反切角度很大時，爐內(nèi)實際切圓直徑比常規(guī)切圓系統(tǒng)要大。通過試驗和數(shù)值模擬，獲得一個用以衡量同心反切燃燒系統(tǒng)爐內(nèi)空氣流動結(jié)構(gòu)的評價參數(shù)Φ，Φ被定義為正反向(同上，順時針方向為正向，逆時針方向為反向)旋轉(zhuǎn)氣流的理論動量矩之比:
【權(quán)利要求】
1.一種四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述爐膛內(nèi)設(shè)有四組燃燒器，且四組所述燃燒器分別設(shè)置在所述爐膛的四角位置；沿所述爐膛的高度方向，每組所述燃燒器包括從下至上依次設(shè)置的第一二次風噴口、第一一次風噴口、第二二次風噴口、第二一次風噴口、第三二次風噴口、第三一次風噴口、第四二次風噴口、第四一次風噴口、第五二次風噴口、緊湊燃盡風噴口和分離燃盡風噴口； 其中，所述第一二次風噴口為直吹風噴口； 每層的四個所述第二二次風噴口、四個所述第三二次風噴口、四個所述第四二次風噴口、四個所述第五二次風噴口、四個所述緊湊燃盡風噴口及四個所述分離燃盡風噴口分別形成偏轉(zhuǎn)二次風系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述第二二次風噴口、所述第三二次風噴口、所述第四二次風噴口及所述第五二次風噴口在水平面上的偏轉(zhuǎn)角度為±15° 0
3.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述燃燒器還包括第五一次風噴口和三次風噴口，所述第五一次風噴口及所述三次風噴口沿所述爐膛的高度方向從下至上依次設(shè)置在所述第五二次風噴口與所述緊湊燃盡風噴口之間。
4.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述緊湊燃盡風噴口有兩個，兩個所述緊湊燃盡風噴口沿所述爐膛的高度方向依次排列設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述分離燃盡風噴口有三個，三個所述分離燃盡風噴口沿所述爐膛的高度方向依次排列設(shè)置。
6.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述分離燃盡風噴口可擺動設(shè)置在所述爐膛上，且在豎直方向上的可擺動角度為30°，水平面上可擺動角度為15。。
7.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述分離燃盡風噴口距離所述緊湊燃盡風噴口的最小距離為4000mm。
8.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述燃燒器還包括設(shè)在至少一個一次風噴口背火側(cè)的周界風噴口。
9.如權(quán)利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特征在于，所述爐膛的底面的尺寸為14022X12330mm2 ； 所述第一二次風噴口的尺寸為564X 326mm2 ； 所述第一一次風噴口、所述第二一次風噴口、所述第三一次風噴口、所述第四一次風噴口及所述第五一次風噴口的尺寸為564X 644mm2 ； 所述第二二次風噴口、所述第三二次風噴口、所述第四二次風噴口及所述第五二次風噴口的尺寸為564 X 548mm2 ； 所述緊湊燃盡風噴口的尺寸為564X 326mm2 ； 所述分離燃盡風噴口的尺寸為564X326mm2。
10.一種四角切圓鍋爐，其特征在于，包括權(quán)利要求1?9中任一項所述的爐膛。
【文檔編號】F23C7/00GK104033888SQ201410259030
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】李德波, 徐齊勝, 劉亞明, 鄧劍華, 成明濤 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院