一種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流煤粉燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流煤粉燃燒器。本發(fā)明在一組燃燒器中同時實現(xiàn)水平濃淡和垂直濃淡燃燒，使NOX的生成量比采用單一燃燒方式降低10-20%；通過利用百葉窗片實現(xiàn)濃淡分離，濃淡煤粉經(jīng)過隔板穩(wěn)流后，用波形鈍體隔開，實現(xiàn)增強擾動來穩(wěn)燃，并有利于減小在高溫下的熱膨脹；采用雙切圓的燃燒方式，在爐內(nèi)形成“風(fēng)包粉”的效果，推遲一次風(fēng)與二次風(fēng)的混合，減少了燃燒初期的供氧量，抑制NOX的形成，同時防止?fàn)t墻結(jié)渣和高溫腐蝕。一種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流燃燒器布置方式具有著火穩(wěn)定性強、防結(jié)焦性好、燃燒效率高、NOX生成低、煤種及負(fù)荷適應(yīng)性廣等。
【專利說明】—種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流煤粉燃燒器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流燃燒器布置方式，涉及工業(yè)鍋爐及小噸位電站鍋爐的煤粉清潔燃燒領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]為達到我國日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，目前低NOx燃燒技術(shù)已廣泛運用于電站燃煤鍋爐上。但是在工業(yè)鍋爐及小噸位電站鍋爐領(lǐng)域，NOx的排放控制相對大型電站鍋爐較弱，大多照搬大型電站鍋爐的低NOx燃燒技術(shù)。對于新設(shè)計鍋爐，目前趨勢是開發(fā)燃料，空氣分級燃燒技術(shù)，缺乏詳細(xì)的深入的研究；對于現(xiàn)役的鍋爐，主要采用低NOx燃燒器改造。這面臨很多問題，主要有:(I)垂直濃淡燃燒器和水平濃淡燃燒器只能選其一，不能二者兼有，NOx生成量的控制沒有實現(xiàn)最小化；(2)目前采用的垂直濃淡燃燒器，煤粉的濃淡分離一般通過彎管離心力實現(xiàn)，煤粉管道改造工程量大，且對原鍋爐的爐膛壁面破壞面積大；即便有百葉窗片，也是固定在燃燒器本體內(nèi)，一旦施工安裝完成后，濃淡相濃度不可調(diào)節(jié)；(3)目前鍋爐一般采用大風(fēng)箱式燃燒器，二次風(fēng)調(diào)節(jié)粗糙。(4)燃燒器煤種適應(yīng)性差。一般來說，電廠燃燒的煤種波動性較大，不同煤種對應(yīng)的煤粉最佳著火風(fēng)速及煤粉濃度不同，濃淡燃燒器需要適應(yīng)不同煤種變化。(5)負(fù)荷適應(yīng)性差。一般來說，電廠鍋爐熱負(fù)荷調(diào)節(jié)較為頻繁，不同熱負(fù)荷下一次風(fēng)濃度變化較大，對燃燒不利，因此，濃淡燃燒器需要針對不同負(fù)荷調(diào)節(jié)一次風(fēng)速及煤粉濃度；(6)難以達到不同負(fù)荷不同工況下的最佳NOx生成量；(7)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維修，不易更換。
[0003]NOx生成主要有三種類型，燃料型、熱力型及快速型三種，燃料型NOx約占總NOx的80-90%，是各種低NOx技術(shù)控制的主要對象。其次是熱力型，主要是由于爐內(nèi)局部高溫造成，降低燃料型NOx時，通過控制爐溫水平加以控制?？焖傩蚇Ox生成量很少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是多方位控制NOx生成。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流煤粉燃燒器，包括形狀為中心對稱結(jié)構(gòu)的爐膛、一次風(fēng)管道及二次風(fēng)管道，其特征在于:在爐膛四角布置4組組燃燒噴口組，各組燃燒噴口組的結(jié)構(gòu)相同且各組燃燒噴口組的各燃燒噴口在爐膛上的位置一一對應(yīng)，每組燃燒噴口組的各燃燒噴口在爐膛上沿軸向布置，每組燃燒噴口組至少包括一個一次風(fēng)水平濃淡噴口、兩個一次風(fēng)垂直濃淡噴口及四個二次風(fēng)噴口，一個一次風(fēng)水平濃淡噴口及兩個一次風(fēng)垂直濃淡噴口與四個二次風(fēng)噴口間隔布置，其中，一次風(fēng)水平濃淡噴口位于中間，兩個一次風(fēng)垂直濃淡噴口分別位于一次風(fēng)水平濃淡噴口的上方及下方；
[0006]二次風(fēng)管道與各二次風(fēng)噴口相通，一次風(fēng)管道的一端與煤粉進口相通，另一端與各一次風(fēng)水平濃淡噴口及各一次風(fēng)垂直濃淡噴口相通，一次風(fēng)水平濃淡噴口和一次風(fēng)垂直濃淡噴口的一次風(fēng)射流方向偏轉(zhuǎn)角度比位于同一燃燒噴口組的四個二次風(fēng)噴口的二次風(fēng)射流方向偏轉(zhuǎn)角度大，從而在爐膛內(nèi)分別形成兩個切圓，形成縱向、橫向空氣分級。
[0007]優(yōu)選地，在每組所述燃燒噴口組中僅在所述一次風(fēng)水平濃淡噴口和一次風(fēng)垂直濃淡噴口內(nèi)設(shè)有可調(diào)百葉窗片、隔板及波形鈍體，波形鈍體連接在隔板面向所述爐膛的一端上，由隔板及波形鈍體將一次風(fēng)水平濃淡噴口和一次風(fēng)垂直濃淡噴口內(nèi)的部分空間劃分為富粉流通道及貧粉流通道，隔板遠離所述爐膛的一端的側(cè)邊設(shè)有可調(diào)百葉窗片，由可調(diào)百葉窗片將進入所述一次風(fēng)水平濃淡噴口和一次風(fēng)垂直濃淡噴口內(nèi)的煤粉進行濃淡分離后形成濃煤粉及淡煤粉，濃煤粉及淡煤粉分別進入富粉流通道及貧粉流通道，位于所述一次風(fēng)水平濃淡噴口上方的一次風(fēng)垂直濃淡噴口分離出的濃煤粉向下，位于所述一次風(fēng)水平濃淡噴口下方的一次風(fēng)垂直濃淡噴口分離出的濃煤粉向上，使得所述一次風(fēng)垂直濃淡噴口分離出的濃煤粉向中間集中，同時一次風(fēng)水平濃淡噴口分離出的濃煤粉根據(jù)火焰旋轉(zhuǎn)方向弓I至向火面。
[0008]優(yōu)選地，所述可調(diào)百葉窗片的調(diào)節(jié)范圍為0.1?0.6倍管道截面積，調(diào)節(jié)可調(diào)百葉窗片來調(diào)節(jié)進入所述富粉流通道及所述貧粉流通道內(nèi)的風(fēng)量。
[0009]優(yōu)選地，所述一次風(fēng)水平濃淡噴口和一次風(fēng)垂直濃淡噴口用于放置所述波形鈍體的部分為過渡腔體，該過渡腔體在水平或垂直方向先擴張再保持平行。
[0010]優(yōu)選地，還包括燃盡風(fēng)管道，每組所述燃燒噴口組還包括至少兩個燃盡風(fēng)噴口，燃盡風(fēng)噴口位于一次風(fēng)水平濃淡噴口、一次風(fēng)垂直濃淡噴口及二次風(fēng)噴口的上方，燃盡風(fēng)管道與燃盡風(fēng)噴口相通，由至少兩個燃盡風(fēng)噴口形成至少二層燃盡風(fēng)。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述燃盡風(fēng)噴口具有可上下左右擺動的擺動機構(gòu)。
[0012]本發(fā)明克服了現(xiàn)有工業(yè)鍋爐及小噸位電站鍋爐低NOx燃燒技術(shù)的不足，公開了一種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流燃燒器，以達到利于煤粉著火穩(wěn)定性強、防結(jié)焦性好、燃燒效率高、NOx生成量低的目的，其具有如下優(yōu)點:
[0013]在一組燃燒器中同時實現(xiàn)水平濃淡和垂直濃淡燃燒，使NOx的生成量比采用單一燃燒方式降低10-20% ;通過利用百葉窗片實現(xiàn)濃淡分離，濃淡煤粉經(jīng)過隔板穩(wěn)流后，用波形鈍體隔開，實現(xiàn)增強擾動來穩(wěn)燃，并有利于減小在高溫下的熱膨脹；采用雙切圓的燃燒方式，在爐內(nèi)形成“風(fēng)包粉”的效果，推遲一次風(fēng)與二次風(fēng)的混合，減少了燃燒初期的供氧量，抑制NOx的形成，同時防止?fàn)t墻結(jié)渣和高溫腐蝕。此外，通過調(diào)節(jié)百葉窗片，進一步改變濃、淡噴口的煤粉濃度及一次風(fēng)速，一次風(fēng)速可調(diào)節(jié)范圍約為25%的設(shè)計風(fēng)速，以適應(yīng)變煤種及變負(fù)荷的燃燒。因此，一種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流燃燒器布置方式具有著火穩(wěn)定性強、防結(jié)焦性好、燃燒效率高、NOx生成低、煤種及負(fù)荷適應(yīng)性廣等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的雙切圓濃淡分離可調(diào)直流燃燒器布置方式的平面圖；
[0015]圖2為本發(fā)明的雙切圓濃淡分離可調(diào)直流燃燒器布置方式的立面圖；
[0016]圖3A為爐內(nèi)燃燒器噴口布置圖；
[0017]圖3B為圖3A中的A-A向剖視圖
[0018]圖4為可調(diào)百葉窗濃縮器示意圖；
[0019]圖5為波形鈍體示意圖。

【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0021]本發(fā)明涉及的一種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流煤粉燃燒器的主燃區(qū)屬于缺氧氧化區(qū)，有助于爐溫升高，促進煤粉著火、燃燒。由于有燃盡風(fēng)量的存在，主燃燒器區(qū)內(nèi)也會存在氧化還原交替存區(qū)，可形成局部還原區(qū)，初步還原產(chǎn)生的NOx，缺氧及煤粉部分燃燒，抑制了較高的燃燒煙氣溫度，使NOx在初始燃燒時就得到抑制，燃盡區(qū)內(nèi)將作為燃盡風(fēng)補充進來，促進焦碳最后燃盡，其具體結(jié)構(gòu)為:
[0022]包括形狀為中心對稱結(jié)構(gòu)的爐膛2、一次風(fēng)管道4、二次風(fēng)管道5及燃盡風(fēng)管道6。在爐膛2四角布置4組燃燒噴口組，各組燃燒噴口組的結(jié)構(gòu)相通且各組燃燒噴口組的各燃燒噴口在爐膛2上的位置一一對應(yīng)。每組燃燒噴口組的各燃燒噴口在爐膛2上沿軸向布置，每組燃燒噴口組包括兩個燃盡風(fēng)噴口 10，一個一次風(fēng)水平濃淡噴口 7、兩個一次風(fēng)垂直濃淡噴口 8及四個二次風(fēng)噴口 9。
[0023]兩個燃盡風(fēng)噴口 10位于一個一次風(fēng)水平濃淡噴口 7、兩個一次風(fēng)垂直濃淡噴口 8及四個二次風(fēng)噴口 9的上方，燃盡風(fēng)噴口 10與燃盡風(fēng)管道6相通。通過兩個燃盡風(fēng)噴口 10形成二層燃盡風(fēng)，在合適位置引入適量的燃盡風(fēng)(總風(fēng)量20-30%)。燃盡風(fēng)噴口 10設(shè)計成可以上下左右擺動，可以同時實現(xiàn)爐膛2出口溫度及煙溫偏差同時調(diào)整，還可強化飛灰可燃物燃盡。二層燃盡將燃盡風(fēng)的剛性有效提高，實現(xiàn)向爐膛2中心補氧，主要特點是在空間內(nèi)形成不同的組合射流，加大了后期焦炭燃燒的擾動湍流強度，對煤粉的后期燃盡有積極作用。而且在不同煤種、不同負(fù)荷下，可以將其中一層燃盡風(fēng)關(guān)小或者關(guān)閉。將燃盡風(fēng)噴口 10設(shè)計為可上下左右擺動的噴口，通過燃盡風(fēng)噴口 10上下擺動可控制爐膛2出口煙溫水平。同時燃盡風(fēng)噴口 10還可實現(xiàn)水平擺動，可向爐膛內(nèi)不同區(qū)域內(nèi)按需供風(fēng)，保證降低NOx同時取得較高的鍋爐經(jīng)濟性。
[0024]一個一次風(fēng)水平濃淡噴口 7及兩個一次風(fēng)垂直濃淡噴口 8與四個二次風(fēng)噴口 9間隔布置。其中，一次風(fēng)水平濃淡噴口 7位于中間，兩個一次風(fēng)垂直濃淡噴口 8分別位于一次風(fēng)水平濃淡噴口 7的上方及下方。二次風(fēng)管道5與各二次風(fēng)噴口 9相通，一次風(fēng)管道4的一端與煤粉進口相通，另一端與各一次風(fēng)水平濃淡噴口 7及各一次風(fēng)垂直濃淡噴口 8相通。
[0025]二次風(fēng)噴口 9的二次風(fēng)射流方向偏轉(zhuǎn)角度比位于同一燃燒噴口組的三個一次風(fēng)濃淡噴口 7和8的一次風(fēng)射流方向偏轉(zhuǎn)角度大，從而在爐膛2內(nèi)分別形成兩個切圓，形成縱向、橫向空氣分級。這種空氣分級布置，可使燃燒器區(qū)域中心區(qū)具有較高的煤粉濃度、較高的溫度水平；一二次風(fēng)偏置后可使一次風(fēng)初始燃燒時，二次風(fēng)不能過早混合進來，穩(wěn)燃效果得到強化，煤種適應(yīng)性更好，在火焰末端，二次風(fēng)再及時摻混合進來，使缺氧燃燒時產(chǎn)生的焦炭再燃燒。由于實現(xiàn)橫向、縱向空氣分級，燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷降低，主燃區(qū)溫度降低，可以減少熱力型NOx產(chǎn)生。
[0026]在每組燃燒噴口組中在一次風(fēng)水平和垂直濃淡噴口 7和8內(nèi)設(shè)有可調(diào)百葉窗片13、隔板14及波形鈍體15。波形鈍體15連接在隔板14面向爐膛2的一端上，由隔板14及波形鈍體15將一次風(fēng)水平和垂直濃淡噴口 7和8內(nèi)的部分空間劃分為富粉流通道16及貧粉流通道17。隔板14遠離爐膛2的一端的側(cè)邊設(shè)有可調(diào)百葉窗片13，可調(diào)百葉窗片13的調(diào)節(jié)范圍為0.1?0.6倍管道截面積，調(diào)節(jié)可調(diào)百葉窗片13來調(diào)節(jié)進入富粉流通道16及貧粉流通道17內(nèi)的風(fēng)量，進而改變濃相噴口及淡相噴口的一次風(fēng)速，以適應(yīng)不同煤種以及不同鍋爐熱負(fù)荷下煤粉較好燃燒的目的。由可調(diào)百葉窗片13將進入一次風(fēng)水平濃淡噴口7和一次風(fēng)垂直濃淡噴口 8內(nèi)的煤粉進行濃淡分離后形成濃煤粉及淡煤粉。濃煤粉及淡煤粉分別進入富粉流通道16及貧粉流通道17，位于一次風(fēng)水平濃淡噴口 7上方的一次風(fēng)垂直濃淡噴口 8分離出的濃煤粉向下，位于一次風(fēng)水平濃淡噴口 7下方的一次風(fēng)垂直濃淡噴口8分離出的濃煤粉向上，使得一次風(fēng)垂直濃淡噴口 8分離出的濃煤粉向中間集中，同時一次風(fēng)水平濃淡噴口 7分離出的濃煤粉根據(jù)火焰旋轉(zhuǎn)方向引至向火面。這樣，既有強化分級燃燒、降低NOx生成量的作用，又提高了防止?fàn)t墻結(jié)渣和高溫腐蝕的能力。一、二次及燃盡風(fēng)管道的尺寸根據(jù)鍋爐容量和煤種等需進行設(shè)計計算，原則上方形和圓形均可。
[0027]一次風(fēng)水平濃淡噴口 7和一次風(fēng)垂直濃淡噴口 8用于放置波形鈍體15的部分為過渡腔體，該過渡腔體在水平或垂直方向先擴張再保持平行。布置波形鈍體15，使得熱煙氣回流，強化煤粉著火、前期燃燒。一次風(fēng)粉混合物進入過渡腔體后，由于流通截面積擴大，流速降低，減輕了波形鈍體的磨損，同時波形鈍體在腔內(nèi)受到一次風(fēng)的冷卻，且減少了來自爐膛的輻射熱，延長其使用壽命。
[0028]另外，由于一次風(fēng)管道和二次風(fēng)管道是獨立布置的，在煤種變化時，可根據(jù)需要，關(guān)閉某一層或多層風(fēng)粉管道，優(yōu)化配風(fēng)，使配風(fēng)方式實現(xiàn)多樣化。
[0029]不難發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明所涉及的雙切圓濃淡分離可調(diào)直流燃燒器布置方式，綜合垂直濃淡分離和水平濃淡分離技術(shù)，能夠較大程度提高煤粉濃淡分離效果，此外，通過百葉窗片，能夠在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)濃相噴口與淡相噴口的一次風(fēng)速。同時，本發(fā)明摒棄了現(xiàn)有燃燒器大風(fēng)箱的使用，使每層風(fēng)粉管道都可實現(xiàn)可調(diào)，使配風(fēng)實現(xiàn)多樣化，以適應(yīng)各個煤種和負(fù)荷。同時結(jié)構(gòu)簡單，檢修方便，易更換。同時具有著火穩(wěn)定性強、防結(jié)焦性好、燃燒效率高、NOx生成低等優(yōu)點。
【權(quán)利要求】
1.一種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流煤粉燃燒器，包括形狀為中心對稱結(jié)構(gòu)的爐膛(2)、一次風(fēng)管道(4)及二次風(fēng)管道(5)，其特征在于:在爐膛(2)四角布置4組組燃燒噴口組，各組燃燒噴口組的結(jié)構(gòu)相同且各組燃燒噴口組的各燃燒噴口在爐膛(2)上的位置一一對應(yīng)，每組燃燒噴口組的各燃燒噴口在爐膛(2)上沿軸向布置，每組燃燒噴口組至少包括一個一次風(fēng)水平濃淡噴口(7)、兩個一次風(fēng)垂直濃淡噴口(8)及四個二次風(fēng)噴口(9)，一個一次風(fēng)水平濃淡噴口(7)及兩個一次風(fēng)垂直濃淡噴口(8)與四個二次風(fēng)噴口(9)間隔布置，其中，一次風(fēng)水平濃淡噴口(7)位于中間，兩個一次風(fēng)垂直濃淡噴口(8)分別位于一次風(fēng)水平濃淡噴口 (X)的上方及下方； 二次風(fēng)管道(5)與各二次風(fēng)噴口(9)相通，一次風(fēng)管道(4)的一端與煤粉進口相通，另一端與各一次風(fēng)水平濃淡噴口(7)及各一次風(fēng)垂直濃淡噴口(8)相通，一次風(fēng)水平濃淡噴口(7)和一次風(fēng)垂直濃淡噴口(8)的一次風(fēng)射流方向偏轉(zhuǎn)角度比位于同一燃燒噴口組的四個二次風(fēng)噴口(9)的二次風(fēng)射流方向偏轉(zhuǎn)角度大，從而在爐膛(2)內(nèi)分別形成兩個切圓，形成縱向、橫向空氣分級。
2.如權(quán)利要求1所述的一種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流煤粉燃燒器，其特征在于:在每組所述燃燒噴口組中僅在所述一次風(fēng)水平濃淡噴口(7)和一次風(fēng)垂直濃淡噴口(8)內(nèi)設(shè)有可調(diào)百葉窗片(13)、隔板(14)及波形鈍體(15)，波形鈍體(15)連接在隔板(14)面向所述爐膛(2)的一端上，由隔板(14)及波形鈍體(15)將一次風(fēng)水平濃淡噴口(7)和一次風(fēng)垂直濃淡噴口⑶內(nèi)的部分空間劃分為富粉流通道(16)及貧粉流通道(17)，隔板(14)遠離所述爐膛⑵的一端的側(cè)邊設(shè)有可調(diào)百葉窗片(13)，由可調(diào)百葉窗片(13)將進入所述一次風(fēng)水平濃淡噴口(7)和一次風(fēng)垂直濃淡噴口(8)內(nèi)的煤粉進行濃淡分離后形成濃煤粉及淡煤粉，濃煤粉及淡煤粉分別進入富粉流通道(16)及貧粉流通道(17)，位于所述一次風(fēng)水平濃淡噴口(7)上方的一次風(fēng)垂直濃淡噴口(8)分離出的濃煤粉向下，位于所述一次風(fēng)水平濃淡噴口(7)下方的一次風(fēng)垂直濃淡噴口(8)分離出的濃煤粉向上，使得所述一次風(fēng)垂直濃淡噴口(8)分離出的濃煤粉向中間集中，同時一次風(fēng)水平濃淡噴口(7)分離出的濃煤粉根據(jù)火焰旋轉(zhuǎn)方向引至向火面。
3.如權(quán)利要求2所述的一種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流煤粉燃燒器，其特征在于:所述可調(diào)百葉窗片(13)的調(diào)節(jié)范圍為0.1?0.6倍管道截面積，調(diào)節(jié)可調(diào)百葉窗片(13)來調(diào)節(jié)進入所述富粉流通道(16)及所述貧粉流通道(17)內(nèi)的風(fēng)量。
4.如權(quán)利要求2所述的一種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流煤粉燃燒器，其特征在于:所述一次風(fēng)水平濃淡噴口(7)和一次風(fēng)垂直濃淡噴口(8)用于放置所述波形鈍體(15)的部分為過渡腔體，該過渡腔體在水平或垂直方向先擴張再保持平行。
5.如權(quán)利要求1所述的一種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流煤粉燃燒器，其特征在于:還包括燃盡風(fēng)管道￠)，每組所述燃燒噴口組還包括至少兩個燃盡風(fēng)噴口(10)，燃盡風(fēng)噴口(10)位于一次風(fēng)水平濃淡噴口(7)、一次風(fēng)垂直濃淡噴口(8)及二次風(fēng)噴口(9)的上方，燃盡風(fēng)管道(6)與燃盡風(fēng)噴口(10)相通，由至少兩個燃盡風(fēng)噴口(10)形成至少二層燃盡風(fēng)。
6.如權(quán)利要求4所述的一種雙切圓濃淡分離可調(diào)直流煤粉燃燒器，其特征在于:所述燃盡風(fēng)噴口(10)具有可上下左右擺動的擺動機構(gòu)。
【文檔編號】F23D1/02GK104329669SQ201410542668
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】曹建文, 何翔, 周文臺, 魏增濤, 馬達夫 申請人:上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院