具有兩級煙氣再循環(huán)的低氮燃燒鏈條爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鏈條爐，具體涉及一種具有兩級煙氣再循環(huán)的低氮燃燒鏈條爐，屬于工業(yè)鍋爐燃燒技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鏈條爐在我國燃煤工業(yè)鍋爐中廣泛應(yīng)用。在燃燒組織方式上，鏈條爐以恒速行進爐排層燃為主，輔以爐排上部區(qū)域內(nèi)細小顆粒構(gòu)建的懸浮燃燒。其配風(fēng)以爐排底部送入的一次風(fēng)占據(jù)主導(dǎo)、爐排上部二次風(fēng)為輔。從燃燒理念上看，借助于合理的一、二次風(fēng)分配和一次風(fēng)在爐排下部各風(fēng)室之間的分配，鏈條爐在理論上可避免NOx的大量生成。然而在實際運行中，為保證爐排層燃和懸浮燃燒較好燃盡，在爐排燃燒前期和主燃區(qū)以及爐排上部的高溫懸浮燃燒區(qū)需送入強風(fēng)，使得爐內(nèi)大量燃料氮在富氧氣氛下析出并氧化成NOx，導(dǎo)致多數(shù)鏈條爐NOx排放達到約500mg/m3這一較高水平。根據(jù)新的《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)，重點地區(qū)的鏈條爐NOx最高允許排放濃度為200mg/m 3。如何在保證燃盡的條件下大幅度降低鏈條爐NOx排放，這已成為當前工業(yè)鍋爐NO x減排工作的難題。
[0003]從經(jīng)濟性角度出發(fā)，低氮燃燒無疑是鏈條爐NOx減排的首選，然而，到目前為止鏈條爐低氮燃燒的應(yīng)用鮮有報道，宄其原因在于:適用于煤粉爐的常規(guī)空氣分級燃燒在鏈條爐上收效甚微，目前行業(yè)內(nèi)尚無適用于鏈條爐的高效低氮燃燒技術(shù)的報道。鏈條爐爐排底部需送入強風(fēng)以保證爐渣燃盡，懸浮燃燒區(qū)燃燒份額雖較低，但其緊鄰爐排上部區(qū)域而溫度較高，按傳統(tǒng)理念設(shè)計的分級送風(fēng)(即爐排分段送風(fēng)和拱部二次風(fēng)作為分級風(fēng)噴入懸浮燃燒區(qū))本質(zhì)上并未有效構(gòu)建分級燃燒效果。鑒于爐排燃燒區(qū)和懸浮燃燒區(qū)的燃料N轉(zhuǎn)化率直接決定鍋爐的放量，從低氮燃燒角度出發(fā)，需盡量控制燃料N轉(zhuǎn)化成NO ,的比例，同時設(shè)法利用爐內(nèi)揮發(fā)分析出區(qū)域的還原性煙氣來還原爐內(nèi)業(yè)已生成的高濃度NOx，從而實現(xiàn)從燃燒角度低成本、大幅度抑制NOx生成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決【背景技術(shù)】提及的鏈條爐NOx排放高而現(xiàn)有燃燒技術(shù)無法實現(xiàn)高效低NOx燃燒的問題，進而提供了一種具有兩級煙氣再循環(huán)的低氮燃燒鏈條爐。
[0005]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中鏈條爐實現(xiàn)低NOJl燒的原理在于:I)爐排燃燒區(qū)和懸浮燃燒區(qū)組織空氣分級。在爐排燃燒區(qū)采用分段送風(fēng)法配風(fēng)，在懸浮燃燒區(qū)現(xiàn)有二次風(fēng)以上一定位置布置燃盡風(fēng)，使揮發(fā)分析出、著火和燃燒前期處于貧氧氣氛下進行，在貧氧氣氛下將釋放的燃料氮轉(zhuǎn)化成N2而非氧化成NO x;2)爐排燃燒區(qū)組織第一級煙氣再循環(huán)。從鏈條爐尾部煙道抽取約250~300°C的低溫?zé)煔馑腿腈湕l爐前部若干個風(fēng)室，在風(fēng)室中與一次風(fēng)相混后透過爐排參與燃燒，在爐排燃燒區(qū)起到稀釋氧濃度、降低燃燒溫度和燃燒強度、推遲燃燒進程而減少NOx生成；3)沿爐膛高度方向上的燃盡區(qū)組織第二級煙氣再循環(huán)。鏈條爐其前拱下方對應(yīng)煤的干燥、預(yù)熱和揮發(fā)分析出區(qū)域，因較少送風(fēng)且煤層受熱而大量析出揮發(fā)分，形成含有大量揮發(fā)分N的還原性煙氣(即約450~500°C的中溫爐煙)，在此區(qū)域通過再循環(huán)風(fēng)機抽取該含N還原性煙氣，爾后再借助于增壓風(fēng)機高速送入爐膛折焰角下方的燃盡區(qū)，在還原性氣氛下此煙氣中揮發(fā)分N可將燃盡區(qū)上行煙氣中業(yè)已大量生成的NO還原成N2,而非在氧化性火焰中與大量0、0H和O2等原子團反應(yīng)生成NCO (通常NCO將再進一步氧化生成NO)，從而進一步減少Ncyt放。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:一種具有兩級煙氣再循環(huán)的低氮燃燒鏈條爐，由爐膛、給煤機、鏈條爐排、渣斗和尾部煙道組成，所述爐膛由前爐拱和后爐拱分成上下兩部分，所述爐膛的上部分包括前墻、后墻和折焰角，所述尾部煙道內(nèi)自上而下布置有省煤器和空氣預(yù)熱器，所述鏈條爐排包裹的空間區(qū)域布置有多個一次風(fēng)室，多個一次風(fēng)室沿鏈條爐排的行進方向呈“一”字排開，所述多個一次風(fēng)室的出口與所述鏈條爐排相通，用以供給煤層燃燒所需的一次風(fēng)；所述鏈條爐還在所述尾部煙道介于所述省煤器和所述空氣預(yù)熱器之間位置抽取低溫再循環(huán)爐煙，所述低溫再循環(huán)爐煙送入所述鏈條爐排前部的若干個所述一次風(fēng)室，用于在爐排燃燒區(qū)組織第一級煙氣再循環(huán)；所述鏈條爐還在所述前爐拱的中部區(qū)域設(shè)有中溫爐煙抽取口，用以抽取所述前爐拱下方區(qū)域具有還原活性的中溫再循環(huán)爐煙，所述中溫再循環(huán)爐煙經(jīng)由多個中溫爐煙噴口噴入所述折焰角下方的爐膛燃盡區(qū)，用于在所述爐膛燃盡區(qū)組織第二級煙氣再循環(huán)，所述中溫爐煙噴口對稱設(shè)置在所述前墻和后墻的中上部且沿爐寬方向均呈“一”字排開。
[0007]進一步的，所述前爐拱和所述后爐拱的中上部區(qū)域分別布置有多個前墻二次風(fēng)噴口和多個后墻二次風(fēng)噴口，用于通入二次風(fēng)，所述多個前墻二次風(fēng)噴口和多個后墻二次風(fēng)噴口均沿爐寬方向呈“一”字排開且與所述爐膛下部連通，且所述前墻二次風(fēng)噴口的位置較所述后墻二次風(fēng)噴口的位置高。
[0008]進一步的，所述鏈條爐還在所述前墻和所述后墻的下部對稱布置多個燃盡風(fēng)噴口，用于通入燃盡風(fēng)，所述多個燃盡風(fēng)噴口沿爐寬方向呈“一”字排開且與所述爐膛連通。
[0009]進一步的，所述一次風(fēng)和低溫再循環(huán)煙氣送入所述多個一次風(fēng)室內(nèi)時采用分段配送法，即在對應(yīng)煤干燥、揮發(fā)分析出區(qū)域的前部若干一次風(fēng)室送入所有低溫再循環(huán)煙氣和約30%的一次風(fēng)，對應(yīng)揮發(fā)分著火、焦炭主燃燒的中部若干一次風(fēng)室送入約50%的一次風(fēng)，對應(yīng)燃盡區(qū)的后部若干一次風(fēng)室送入剩余約20%的一次風(fēng)。
[0010]進一步的，所述多個前墻二次風(fēng)噴口和后墻二次風(fēng)噴口、多個燃盡風(fēng)噴口、多個中溫爐煙噴口在爐寬方向一一對應(yīng)；所述前墻二次風(fēng)噴口和后墻二次風(fēng)噴口分別相對于水平方向下傾25~40°角和10~25°角，所述燃盡風(fēng)噴口和所述中溫爐煙噴口均相對于水平方向下傾20~40°角；所述二次風(fēng)、燃盡風(fēng)和中溫再循環(huán)爐煙其噴口流速均在60~100m/s范圍內(nèi)。
[0011]進一步的，進入所述一次風(fēng)室的一次風(fēng)、進入所述前墻二次風(fēng)噴口和所述后墻二次風(fēng)噴口的二次風(fēng)、進入所述燃盡風(fēng)噴口的燃盡風(fēng)、進入前部若干個所述一次風(fēng)室的低溫再循環(huán)煙氣、進入所述中溫爐煙噴口的中溫再循環(huán)爐煙均可調(diào)；一次風(fēng)率、二次風(fēng)率、燃盡風(fēng)率、低溫再循環(huán)煙氣率和中溫再循環(huán)煙氣率分別控制在65~80%、10-15%, 10-20%, 10-20%和約10%范圍內(nèi)，爐排燃燒區(qū)過量空氣系數(shù)約0.75-0.85，二次風(fēng)噴入的懸浮燃燒區(qū)過量空氣系數(shù)約0.95-1.1，燃盡風(fēng)噴入的燃盡區(qū)過量空氣系數(shù)約1.3。
[0012]在煤粉爐中分級燃燒和低溫?zé)煔庠傺h(huán)的合理利用均可實現(xiàn)NOx減排30%以上。本質(zhì)上，本發(fā)明的爐膛燃盡區(qū)中溫爐煙再循環(huán)其起到的脫硝效果類似于煤粉爐的再燃技術(shù)，該技術(shù)可實現(xiàn)NOx減排50%以上。本發(fā)明提出的具有兩級煙氣再循環(huán)的低氮燃燒鏈條爐，將空氣分級燃燒技術(shù)、爐排區(qū)低溫?zé)煔庠傺h(huán)和爐膛燃盡區(qū)中溫爐煙再循環(huán)精妙聯(lián)用，預(yù)計可將鏈條爐約500mg/m3的NOx初始濃度減排至約150mg/m 3，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中鏈條爐放高的問題。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的爐膛結(jié)構(gòu)、燃燒組織及爐膛縱截面上流場示意圖(圖中各股噴入爐內(nèi)氣流的速度方向均采用箭頭標出)。
[0014]圖中各附圖標記含義:1-爐膛；Ia-前墻；lb_后墻；lc_折焰角；2_給煤機；3_鏈條爐排；4-渣斗；5-尾部煙道；6-1 - 一次風(fēng)室；6-2 - 一次風(fēng)；7a-前爐拱；7b-后爐拱；8a-前墻二次風(fēng)噴口 ；8b-后墻二次風(fēng)噴口 ；8-2 -二次風(fēng)；9-1 -燃盡風(fēng)噴口 ；9_2 -燃盡風(fēng)；10-省煤器；11-空氣預(yù)熱器；12-低溫再循環(huán)煙氣；13-1 -中溫爐煙抽取口 ；13-2 -中溫再循環(huán)爐煙；14_中溫爐煙噴口。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明的具有兩級煙氣再循環(huán)的低氮燃燒鏈條爐，所述鏈條爐由爐膛1、給煤機2、鏈條爐排3、渣斗4和尾部煙道5組成；所述爐膛I由前爐拱7a和后爐拱7b分成上、下兩部分，且在所述爐膛I的上部分包括前墻la、后墻Ib和折焰角Ic ;所述尾部煙道5內(nèi)自上而下布置有省煤器10和空氣預(yù)熱器11 ;所述鏈條爐排3包裹的空間區(qū)域布置有多個一次風(fēng)室6-1，所述多個一次風(fēng)室6-1沿所述鏈條爐排3的行進方向呈“一”字排開，所述多個一次風(fēng)室6-1的出口與所述鏈條爐排3相通，用以供給煤層燃燒所需的一次風(fēng)6-2 ;在所