專利名稱：控制大容量燃煤鍋爐NOx排放的二級(jí)還原風(fēng)布置結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鍋爐技術(shù)領(lǐng)域的控制NOx排放的還原風(fēng)布置結(jié)構(gòu)，尤其涉及到一種二級(jí)還原風(fēng)布置結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
我國能源構(gòu)成最大特點(diǎn)是以煤炭為主，煤炭資源在中國一次能源構(gòu)成中占據(jù)70% 左右，預(yù)測(cè)到2050年仍將占據(jù)50%左右，而煤炭燃燒產(chǎn)生大量Ν0χ，Ν0χ是造成大氣污染的主要污染物之一，它除了形成酸雨，破壞生態(tài)環(huán)境，還能形成光化學(xué)煙霧，危害人體健康?？梢娭袊悦禾繛橹鞯南M(fèi)結(jié)構(gòu)造成了大氣環(huán)境質(zhì)量的嚴(yán)重惡化，使用清潔能源以阻止生態(tài)環(huán)境惡化，已成為我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要問題。日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求研究先進(jìn)的燃燒技術(shù)，以減少NOx的排放。目前已有的控制常規(guī)燃煤電站鍋爐NOx排放的技術(shù)措施可分為低NOx燃燒技術(shù)和煙氣凈化技術(shù)兩類。低NOx燃燒技術(shù)中的空氣分級(jí)技術(shù)以其可大幅度降低NOx排放且運(yùn)行成本較低而在我國電站鍋爐中普遍采用。爐膛整體空氣分級(jí)是將爐膛自下而上分為主燃區(qū)、還原區(qū)和燃盡區(qū)三個(gè)區(qū)域，主燃區(qū)采用煤粉燃燒器，為主燃區(qū)提供的空氣占煤粉完全燃燒所需要量的60%至90%，，此時(shí)燃料在缺氧的富燃料條件下燃燒。在還原區(qū)采用爐膛內(nèi)欠氧還原技術(shù)，該區(qū)域氧濃度接近零，這一區(qū)域的還原介質(zhì)對(duì)于還原已經(jīng)生成的NOx作用很明顯。燃盡區(qū)送入燃盡風(fēng)，在此區(qū)域?qū)χ魅紖^(qū)未完全燃燒產(chǎn)物進(jìn)行燃盡。爐內(nèi)整體空氣分級(jí)技術(shù)可降低NOx生成量50%左右ο然而隨著空氣分級(jí)程度加大，主燃區(qū)和還原區(qū)欠氧程度加大，從而在還原區(qū)產(chǎn)生水冷壁結(jié)渣、高溫腐蝕和飛灰含碳量增加等問題，嚴(yán)重影響了鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本申請(qǐng)人申請(qǐng)的中國專利200810032736. 1，發(fā)明名稱為多級(jí)還原風(fēng)控制大容量燃煤鍋爐NOx排放的方法，披露本實(shí)用新型其他部分背景技術(shù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)還原區(qū)產(chǎn)生水冷壁結(jié)渣、高溫腐蝕和飛灰含碳量增加等問題而提出的一種控制大容量燃煤鍋爐NOx排放二級(jí)還原風(fēng)布置結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)布置形式同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)更大程度地降低氮氧化物排放的效果。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供控制大容量燃煤鍋爐NOx排放的二級(jí)還原風(fēng)布置結(jié)構(gòu)，在爐膛下部的主燃區(qū)與上部的燃盡區(qū)之間的還原區(qū)沿程布置上下兩層還原風(fēng)空氣噴口，每層空氣噴口噴出的空氣為鍋爐入爐空氣總量的5% 15%，在還原區(qū)下層的四角布置四個(gè)空氣噴口 1、2、3、4，下層空氣噴口與爐膛壁面的夾角為α，四個(gè)空氣噴口的射流中心線在爐膛內(nèi)切于一假想切圓9，切圓旋向?yàn)槟鏁r(shí)針，在還原區(qū)上層的四角布置四個(gè)空氣噴口 5、6、7、8、，上層空氣噴口與爐膛壁面的夾角β，β的大小為α沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)5° 10°，四個(gè)空氣噴口的射流中心線在爐膛內(nèi)切于一較切圓9更大的假想切圓10，切圓10旋向與切圓9旋轉(zhuǎn)相反，為順時(shí)針。同時(shí)在還原區(qū)上層的四面墻的中心線處設(shè)置四個(gè)空氣噴口 11、12、13、14，該噴口貼壁設(shè)置，射流噴口方向向下并可貼壁左右擺動(dòng)士90°。空氣通過空氣噴口被逐級(jí)射入到氧濃度接近零的還原區(qū)，已有研究表明，煙氣中一定濃度氧的存在會(huì)強(qiáng)化還原區(qū)煤焦與NOx的還原反應(yīng)程度并大大提高還原反應(yīng)速率。因此這個(gè)區(qū)域存在微量的氧氣，會(huì)使得煤粉燃燒后形成的煤焦和已經(jīng)生成的氮氧化物之間的異相還原作用大大增強(qiáng)，會(huì)在原有空氣分級(jí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的有效減排氮氧化物。同時(shí)添加的氧氣使煤焦對(duì)NOx還原與自身燃盡同步進(jìn)行，非常有利于煤焦后期燃盡，大大減少了飛灰含碳量。還原區(qū)下層空氣噴射提供了異相還原反應(yīng)所需要的部分空氣量，還原區(qū)上層四面墻的中心線處設(shè)置四個(gè)貼壁空氣噴口，所噴出的空氣射流貼著鍋爐水冷壁區(qū)域，噴口方向向下并可貼壁左右擺動(dòng)士90°因此在該層以下的區(qū)域貼近水冷壁處形成一層非常薄的氧化性氣層，避免了貼壁結(jié)渣和高溫腐蝕。擺動(dòng)的貼壁空氣噴口可以更大范圍的吹掃水冷壁， 又能平衡煙溫。在還原區(qū)上層四角布置的四個(gè)空氣噴口射流中心線在爐膛內(nèi)切于一假想切圓10， 切圓10較切圓9更大，切圓10不僅實(shí)現(xiàn)了在還原區(qū)上層更大范圍內(nèi)卷吸煙氣，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了二次卷吸貼壁空氣噴口向下噴射水冷壁后從水冷壁流向爐膛中心區(qū)的煙氣，可見還原區(qū)上層空氣噴射不僅提供了異相還原反應(yīng)所需要的剩余空氣量，同時(shí)進(jìn)一步有效避免了貼壁結(jié)渣和避免的高溫腐蝕問題。切圓10旋向與切圓9旋轉(zhuǎn)相反，為順時(shí)針，目的在于減小甚至抵消煙氣的旋轉(zhuǎn)，使還原區(qū)頂部的煙氣溫度均衡以免煙溫偏差過大。設(shè)置二級(jí)還原風(fēng)布置結(jié)構(gòu)控制的鍋爐還原區(qū)的尺寸較少，便于控制。控制大容量燃煤鍋爐NOx排放的二級(jí)還原風(fēng)布置結(jié)構(gòu)通過設(shè)置在還原區(qū)下層的四個(gè)角空氣噴口和設(shè)置在還原區(qū)上層的四個(gè)角空氣噴口、四個(gè)中心貼壁空氣噴口的布置， 通過噴入一定量的空氣進(jìn)一步強(qiáng)化了異相還原反應(yīng)，降低了 NOx排放量。同時(shí)更有效的避免了貼壁結(jié)渣和高溫腐蝕問題。設(shè)置二級(jí)還原風(fēng)布置結(jié)構(gòu)控制的鍋爐還原區(qū)的尺寸較少，便于控制。
圖1本實(shí)用新型控制大容量燃煤鍋爐NOx排放的二級(jí)還原風(fēng)布置結(jié)構(gòu)應(yīng)用示意圖圖2還原區(qū)下層布置結(jié)構(gòu)示意圖圖3還原區(qū)上層布置結(jié)構(gòu)示意圖圖4還原區(qū)上層貼壁空氣噴口工作示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示為本實(shí)施例的控制大容量燃煤鍋爐NOx排放的二級(jí)還原風(fēng)布置結(jié)構(gòu)應(yīng)用示意圖，它包括主燃燒器區(qū)、還原區(qū)和燃盡區(qū)，還原區(qū)分為兩層，即下層噴口和上層噴如圖2所示為還原區(qū)下層布置結(jié)構(gòu)示意圖，在還原區(qū)下層的四角布置四個(gè)空氣噴口 1、2、3、4，空氣噴口與爐膛壁面的夾角α如圖所示，四個(gè)空氣噴口的射流中心線在爐膛內(nèi)切于一假象切圓9，切圓旋向?yàn)槟鏁r(shí)針，通過四個(gè)空氣噴口的射流提供了異相還原反應(yīng)所需要的部分空氣量。如圖3所示為還原區(qū)上層布置結(jié)構(gòu)示意圖，在還原區(qū)上層的四角布置四個(gè)空氣噴口 5、6、7、8、，空氣噴口與爐膛壁面的夾角β，β的大小為α沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)5° 10°， 四個(gè)空氣噴口的射流中心線在爐膛內(nèi)切于一較切圓9更大的假象切圓10，切圓10旋向與切圓9旋轉(zhuǎn)相反，為順時(shí)針。同時(shí)在還原區(qū)上層的四面墻的中心線處設(shè)置四個(gè)空氣噴口 11、 12、13、14 (如圖4所示)。如圖4所示為還原區(qū)上層貼壁空氣噴口工作示意圖，貼壁空氣噴口設(shè)置在爐墻的中心線處，所噴出的空氣射流貼著鍋爐水冷壁區(qū)域，噴口方向向下并可貼壁左右擺動(dòng)士90°。以上僅表達(dá)了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種控制大容量燃煤鍋爐NOx排放的二級(jí)還原風(fēng)布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括在爐膛下部的主燃燒器區(qū)與爐膛上部的燃盡區(qū)之間的還原區(qū)布置上下二層空氣噴口，還原區(qū)下層空氣噴口包括布置在還原區(qū)下層四角的4個(gè)空氣噴口(1、2、3、4)，還原區(qū)上層空氣噴口包括布置在還原區(qū)上層的4個(gè)空氣噴口(5、6、7、8)以及在還原區(qū)上層的四面墻的中心線處設(shè)置的4個(gè)貼壁空氣噴口(11、12、13、14)，4個(gè)貼壁空氣噴口射流噴口方向向下并可貼壁左右擺動(dòng)士 90°。
2.如權(quán)利要求1所述的一種控制大容量燃煤鍋爐NOx排放的二級(jí)還原風(fēng)布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，每層空氣噴口噴出的空氣為鍋爐入爐空氣總量的5% 15%。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種控制大容量燃煤鍋爐NOx排放的二級(jí)還原風(fēng)布置結(jié)構(gòu)，包括在爐膛下部的主燃燒器區(qū)與爐膛上部的燃盡區(qū)之間的還原區(qū)布置上下二層空氣噴口，還原區(qū)下層空氣噴口包括布置在還原區(qū)下層四角的4個(gè)空氣噴口，還原區(qū)上層空氣噴口包括布置在還原區(qū)上層的4個(gè)空氣噴口以及在還原區(qū)上層的四面墻的中心線處設(shè)置的4個(gè)貼壁空氣噴口，4個(gè)貼壁空氣噴口射流噴口方向向下并可貼壁左右擺動(dòng)±90°,該結(jié)構(gòu)布置形式同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)更大程度地降低氮氧化物排放的效果。
文檔編號(hào)F23C7/00GK201954530SQ20102067898
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者宋金玲, 朱姍 申請(qǐng)人:上海鍋爐廠有限公司