本發(fā)明涉及鍋爐領(lǐng)域，特別是涉及一種立式煤粉鍋爐。

背景技術(shù)：

我國(guó)以煤炭為主體能源的結(jié)構(gòu)在未來(lái)很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)難以變化，中國(guó)每年燃用的煤炭量達(dá)到15億噸，其中8億噸煤炭用于燃煤火力發(fā)電，7億噸煤炭用于燃煤工業(yè)鍋爐。隨著燃煤鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，煤的高效潔凈燃燒技術(shù)是未來(lái)發(fā)展的必然要求。

此外，傳統(tǒng)燃燒方式中，爐膛內(nèi)一次風(fēng)、二次風(fēng)噴射速度與爐膛斷面平均速度差異較大，爐膛內(nèi)存在較大的回流區(qū)，回流區(qū)可卷吸高溫?zé)煔猓A(yù)熱煤粉，但回流區(qū)的控制較為復(fù)雜，回流區(qū)內(nèi)容易發(fā)生煤粉顆粒團(tuán)聚，若爐內(nèi)流場(chǎng)組織不佳，則爐膛結(jié)渣傾向大，影響鍋爐的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

傳統(tǒng)的燃燒方式包括使用直流燃燒器的切圓燃燒和使用旋流燃燒器的旋流燃燒。在傳統(tǒng)的燃燒方式中，一次風(fēng)攜帶煤粉以20-30m/s速度噴入爐膛，二次風(fēng)包圍一次風(fēng)以30-40m/s速度噴入爐膛，形成風(fēng)包粉的燃燒方式。煤粉在特定區(qū)域集中燃燒，局部燃燒溫度高，導(dǎo)致煤粉燃燒的nox原始排放值高。對(duì)于燃用無(wú)煙煤的煤粉鍋爐，nox原始排放值超過(guò)800mg/m³；對(duì)于燃用煙煤的鍋爐，nox原始排放值一般超過(guò)400mg/m³，二者均大大超過(guò)相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。

此外，傳統(tǒng)燃燒方式中，爐膛內(nèi)部一次風(fēng)、二次風(fēng)噴射速度與爐膛橫截面上的氣流平均速度差異較大，爐膛內(nèi)部存在較大的回流區(qū)，回流區(qū)可卷吸高溫?zé)煔?，預(yù)熱煤粉，但回流區(qū)的控制較為復(fù)雜，回流區(qū)內(nèi)容易發(fā)生煤粉顆粒團(tuán)聚，若爐內(nèi)流場(chǎng)組織不佳，則爐膛結(jié)渣傾向大，影響鍋爐的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

此外，在煤粉的切圓燃燒方式或旋流燃燒方式中，因煤粉集中燃燒和釋放熱量，煤粉燃燒溫度超過(guò)了灰熔點(diǎn)，煤粉燃燒還易形成結(jié)渣，部分渣粘結(jié)在爐膛水冷壁上，影響鍋爐的傳熱性能。在鍋爐的工作期間，需要將部分渣從爐膛底部排出，因此降低了鍋爐效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷的至少一個(gè)方面，本發(fā)明提出一種立式煤粉鍋爐，該立式煤粉鍋爐能夠?qū)崿F(xiàn)煤粉的均勻且高效燃燒、低氮氧化物排放，并且避免了煤粉顆粒在爐膛內(nèi)腔中積聚。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種立式煤粉鍋爐，其包括：

爐膛，所述爐膛包括位于其四周的側(cè)壁，位于側(cè)壁下方的爐膛底部，由側(cè)壁和爐膛底部包圍形成的爐膛內(nèi)腔，其中所述側(cè)壁包括占其總高度的20％至40％的側(cè)壁下部；

至少一個(gè)煤粉燃燒器，所述煤粉燃燒器包括主體和從主體延伸的燃燒器出口管，所述主體設(shè)置在爐膛側(cè)壁下部，所述燃燒器出口管從爐膛側(cè)壁下部外側(cè)延伸進(jìn)入到爐膛內(nèi)腔中且適于向爐膛內(nèi)腔中通入一次風(fēng)和煤粉的混合物；以及

二次風(fēng)布風(fēng)裝置，所述二次風(fēng)布風(fēng)裝置設(shè)置于爐膛底部中且適于向爐膛內(nèi)腔中通入二次風(fēng)，

其中，所述二次風(fēng)布風(fēng)裝置包括分布于爐膛底部的多個(gè)二次風(fēng)布風(fēng)管，每個(gè)二次風(fēng)布風(fēng)管的管壁上設(shè)置多個(gè)出風(fēng)孔；以及

其中，一次風(fēng)和煤粉的混合物與二次風(fēng)摻混以在爐膛內(nèi)腔中形成呈平推流整體向上流動(dòng)的風(fēng)粉混合物。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，所述二次風(fēng)布風(fēng)管的出風(fēng)孔中設(shè)置有風(fēng)帽。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述爐膛側(cè)壁下部為橫截面自下而上逐漸變大的倒錐形部分。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述爐膛包括四片側(cè)壁，其中相對(duì)的兩片側(cè)壁在其下部向內(nèi)傾斜，相對(duì)的另外兩片側(cè)壁在豎直方向上保持豎直。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，爐膛包括四片側(cè)壁，側(cè)壁的中部和下部保持豎直，且爐膛側(cè)壁的中部和下部的橫截面大致呈矩形且面積保持不變，所述中部和下部的高度分別占側(cè)壁總高度的20％至40％。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述煤粉燃燒器設(shè)置在下部向內(nèi)傾斜的兩片側(cè)壁的下部上和/或保持豎直的兩片側(cè)壁的下部上。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述至少一個(gè)煤粉燃燒器包括兩組或四組燃燒器，在包括兩組煤粉燃燒器的情況下，所述兩組燃燒器分別布置在相對(duì)的兩片側(cè)壁上，在包括四組煤粉燃燒器的情況下，所述四組燃燒器分別布置在爐膛橫截面的四個(gè)角部處，每組煤粉燃燒器包括大于或等于1的相同數(shù)量的煤粉燃燒器。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述立式煤粉鍋爐還包括：至少一層三次風(fēng)噴口，其適于向爐膛內(nèi)通入三次風(fēng)且分層地設(shè)置在爐膛的側(cè)壁上，所述至少一層三次風(fēng)噴口中的一層噴口設(shè)置在爐膛側(cè)壁下部上。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述二次風(fēng)布風(fēng)裝置設(shè)置于爐膛底部以分布在爐膛底部的整個(gè)橫截面上。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述二次風(fēng)布風(fēng)管上的風(fēng)帽之間的中心距以及風(fēng)管之間的間距不大于300mm。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述多個(gè)二次風(fēng)布風(fēng)管彼此平行地橫穿靠近爐膛底部的側(cè)壁使其兩端均位于爐膛之外，所述二次風(fēng)布風(fēng)管的一端與二次風(fēng)總管流體連通，另一端設(shè)置有可拆卸的堵頭。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述二次風(fēng)的噴射動(dòng)量小于或等于所述一次風(fēng)和煤粉的混合物的噴射動(dòng)量。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述二次風(fēng)的噴射動(dòng)量位于所述一次風(fēng)和煤粉的混合物的噴射動(dòng)量的70％至90％之間。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述煤粉燃燒器為煤粉預(yù)熱燃燒器以將一次風(fēng)和煤粉的混合物預(yù)熱到850℃或以上。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于立式煤粉鍋爐的煤粉燃燒方法，所述煤粉鍋爐包括：爐膛，所述爐膛包括爐膛，所述爐膛包括位于其四周的側(cè)壁，位于側(cè)壁下方的爐膛底部，由側(cè)壁和爐膛底部包圍形成的爐膛內(nèi)腔，其中所述側(cè)壁包括占其總高度的20％至40％的側(cè)壁下部；至少一個(gè)煤粉燃燒器，所述煤粉燃燒器包括主體和從主體延伸的燃燒器出口管，所述主體設(shè)置在爐膛側(cè)壁下部，所述燃燒器出口管從爐膛側(cè)壁下部外側(cè)延伸進(jìn)入到爐膛內(nèi)腔中且適于向爐膛內(nèi)腔中通入一次風(fēng)和煤粉的混合物；以及二次風(fēng)布風(fēng)裝置，所述二次風(fēng)布風(fēng)裝置設(shè)置于爐膛底部中且適于向爐膛內(nèi)腔中通入二次風(fēng)，其中，所述二次風(fēng)布風(fēng)裝置包括分布于爐膛底部的多個(gè)二次風(fēng)布風(fēng)管，每個(gè)二次風(fēng)布風(fēng)管的管壁上設(shè)置多個(gè)出風(fēng)孔，所述方法包括：

通過(guò)至少一個(gè)煤粉燃燒器從爐膛側(cè)壁下部向爐膛內(nèi)腔中通入一次風(fēng)和煤粉的混合物，

通過(guò)二次風(fēng)布風(fēng)裝置從爐膛底部向爐膛內(nèi)腔中通入二次風(fēng)，使得一次風(fēng)和煤粉的混合物與二次風(fēng)在爐膛內(nèi)腔中摻混以形成呈平推流整體向上流動(dòng)的風(fēng)粉混合物以在爐膛內(nèi)腔中均溫燃燒。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，所述一次風(fēng)和煤粉的混合物通過(guò)煤粉燃燒器被預(yù)熱到850℃或以上。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述二次風(fēng)的噴射動(dòng)量位于所述一次風(fēng)和煤粉的混合物的噴射動(dòng)量的70％至90％之間。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述二次風(fēng)為空氣或空氣與煙氣的混合氣。

在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的立式煤粉鍋爐的各個(gè)實(shí)施例中中，采用設(shè)置于爐膛底部的整個(gè)橫截面上的布風(fēng)管上來(lái)提供二次風(fēng)，供風(fēng)均勻，幾乎不出現(xiàn)卷吸、回流，爐膛橫截面上各處的速度差很小，因此形成彌散的風(fēng)粉混合物整體向上流動(dòng)，從而改變了常規(guī)的風(fēng)包粉燃燒方式。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了風(fēng)粉混合物在全爐膛空間內(nèi)整體向上平推流動(dòng)，爐膛內(nèi)不出現(xiàn)回流區(qū)，避免了煤粉顆粒在爐膛內(nèi)積聚、結(jié)團(tuán)，提高了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

通過(guò)結(jié)合附圖考慮本發(fā)明的各種實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，可以完全理解本發(fā)明，其中：

圖1為本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的一種立式煤粉鍋爐的爐膛示意圖。

圖2為圖1的立式煤粉鍋爐的爐膛底部的附視圖。

圖3為本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的立式煤粉鍋爐的爐膛底部的俯視圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的布風(fēng)管的剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。在說(shuō)明書(shū)中，相同或相似的附圖標(biāo)號(hào)指示相同或相似的部件。下述參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的說(shuō)明旨在對(duì)本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋?zhuān)粦?yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的一種限制。

另外，在下面的詳細(xì)描述中，為便于解釋?zhuān)U述了許多具體的細(xì)節(jié)以提供對(duì)本文披露的實(shí)施例的全面理解。然而明顯地，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可以被實(shí)施。在其他情況下，公知的結(jié)構(gòu)和裝置以圖示的方式體現(xiàn)以簡(jiǎn)化附圖。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種立式煤粉鍋爐，所述立式煤粉鍋爐包括：爐膛1，所述爐膛包括位于其四周的側(cè)壁11，位于側(cè)壁下方的爐膛底部12，由側(cè)壁和爐膛底部包圍形成的爐膛內(nèi)腔13，其中所述側(cè)壁包括占其總高度的20％至40％的側(cè)壁下部111；至少一個(gè)煤粉燃燒器5，所述煤粉燃燒器包括主體52和從主體52延伸的燃燒器出口管51，所述主體52設(shè)置在爐膛側(cè)壁下部111，所述燃燒器出口管51從爐膛側(cè)壁下部111外側(cè)延伸進(jìn)入到爐膛內(nèi)腔13中且適于向爐膛內(nèi)腔13中通入一次風(fēng)和煤粉的混合物；以及二次風(fēng)布風(fēng)裝置，所述二次風(fēng)布風(fēng)裝置設(shè)置于爐膛底部中且適于向爐膛內(nèi)腔中通入二次風(fēng)，其中，所述二次風(fēng)布風(fēng)裝置包括分布于爐膛底部的多個(gè)二次風(fēng)布風(fēng)管2，每個(gè)二次風(fēng)布風(fēng)管的管壁上設(shè)置多個(gè)出風(fēng)孔21。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，布風(fēng)管2基本上占據(jù)了爐膛底部的基本上整個(gè)橫截面。由于從爐膛底部的基本上整個(gè)橫截面上供給二次風(fēng)，因此在爐膛的橫截面上的各處的速度差很小，因此一次風(fēng)和煤粉混合物以及二次風(fēng)形成彌散的風(fēng)粉混合物而不會(huì)出現(xiàn)卷吸和回流的現(xiàn)象，因此風(fēng)粉混合物呈平推流向上流動(dòng)，從而改變了常規(guī)的風(fēng)包粉燃燒方式。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，二次風(fēng)布風(fēng)管2包括一組二次風(fēng)管2和與多個(gè)二次風(fēng)管流體連通的總風(fēng)管20，二次風(fēng)管20可以相互平行，且二次風(fēng)管2的出風(fēng)孔21中可以設(shè)置有風(fēng)帽(未示出)，風(fēng)帽之間的中心距以及風(fēng)管之間的間距不大于300mm，所述二次風(fēng)布風(fēng)裝置設(shè)置于爐膛底部以分布在爐膛底部的整個(gè)橫截面上，從而二次風(fēng)從爐膛底部幾乎整個(gè)橫截面上均勻給入爐膛內(nèi)腔。在一個(gè)示例中，所述多個(gè)二次風(fēng)布風(fēng)管2彼此平行地橫穿靠近爐膛底部的側(cè)壁11使其兩端均位于爐膛之外，所述二次風(fēng)布風(fēng)管的一端與二次風(fēng)總管20流體連通，另一端設(shè)置有可拆卸的堵頭22。

因?yàn)槎鄠€(gè)二次風(fēng)布風(fēng)管2以及其上的出風(fēng)孔21遍布在爐膛底部的整個(gè)橫截面上，在一個(gè)示例中，該出風(fēng)孔21的數(shù)量可以達(dá)到數(shù)百個(gè)，因此不管設(shè)置一個(gè)或幾個(gè)預(yù)熱燃燒器5，該燃燒器的出口管附近均存在多個(gè)出風(fēng)孔21，而不僅僅是傳統(tǒng)的直流燃燒器或旋流燃燒器那樣，在布置在爐膛側(cè)壁上的燃燒器的一次風(fēng)通道周?chē)鷥H僅布置數(shù)量相當(dāng)?shù)亩物L(fēng)通道。在傳統(tǒng)的燃燒器中，通常需要將二次風(fēng)通道緊密地布置在一次風(fēng)通道周?chē)?，因?yàn)橹挥羞@樣從二次風(fēng)通道中吹出的風(fēng)才能夠緊緊地包圍住一次風(fēng)和煤粉的混合物，而使得煤粉不容易擴(kuò)散，從而更加有利于借助于鍋爐內(nèi)部的高溫而在局部區(qū)域中使得煤粉著火。然而，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，一個(gè)燃燒器出口管的附近的區(qū)域中，設(shè)置數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于燃燒器出口管51的數(shù)量的若干個(gè)出風(fēng)孔21，能夠使得二次風(fēng)在爐膛底部更加均勻地噴射且更容易與一次風(fēng)和煤粉的混合物均勻混合，而不是緊緊包圍住一次風(fēng)和煤粉的混合物。需要指出的是，二次風(fēng)布風(fēng)管2和其上的出風(fēng)孔21以及燃燒器5的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要和爐膛底部橫截面的面積而發(fā)生變化，二次風(fēng)布風(fēng)管2之間也可以不是相互平行的，如星形布置等。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，如圖1所示，所述爐膛1的側(cè)壁11包括高度為側(cè)壁總高度的20％-40％的側(cè)壁下部111，所述側(cè)壁下部111為橫截面自下而上逐漸變大的倒錐形部分。具體地，在一個(gè)示例中，如圖2所示，所述側(cè)壁包括四片側(cè)壁sf1、sf2、sf3和sf4，其中相對(duì)的兩片側(cè)壁sf1和sf3在其下部向內(nèi)傾斜以呈倒錐形，相對(duì)的另外兩片側(cè)壁sf2和sf4在豎直方向上保持豎直。所述煤粉燃燒器5設(shè)置在下部向內(nèi)傾斜的兩片側(cè)壁sf1和sf3的下部上和/或保持豎直的兩片側(cè)壁sf2和sf4的下部上，其中設(shè)置在每個(gè)側(cè)壁上的燃燒器的數(shù)量可以為一個(gè)或多個(gè)。

在根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例中，爐膛的截面面積可以保持不變。在一個(gè)示例中，如圖4所示，爐膛包括四片側(cè)壁sf１’、sf2’、sf3’和sf4’，側(cè)壁的中部和下部保持豎直，且其橫截面大致呈矩形且面積保持不變，其中中部和下部分別占爐膛側(cè)壁總高度的20％至40％。但是需要理解的是，如圖4所示的實(shí)施例僅僅示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的爐膛橫截面不限于如圖4所示的橫截面，爐膛橫截面可以為圓形、矩形以及其他的多邊形等。在包括兩組煤粉燃燒器的情況下，所述兩組燃燒器分別布置在相對(duì)的兩片側(cè)壁上，例如sfl’和sf3’上或者sf2’和sf4’上。在包括四組煤粉燃燒器的情況下，所述四組燃燒器分別布置在爐膛橫截面的四個(gè)角部處，每組煤粉燃燒器包括大于或等于1的相同數(shù)量的煤粉燃燒器，如圖4所示。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述立式粉煤鍋爐還包括至少一層三次風(fēng)噴口6，其適于向爐膛內(nèi)通入三次風(fēng)且分層地設(shè)置在爐膛的側(cè)壁11上，所述至少一層三次風(fēng)噴口6中的一層噴口設(shè)置在爐膛側(cè)壁11的下部111上，通過(guò)向爐膛內(nèi)部供入的三次風(fēng)維持煤粉的燃燒和保持爐膛截面速度不低于2.0m/s。在如圖2所示的實(shí)施例中，所述至少一層三次風(fēng)噴口中的一層噴口6設(shè)置在下部向內(nèi)傾斜的側(cè)壁sf1和sf3上。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，二次風(fēng)的噴射動(dòng)量小于或等于所述一次風(fēng)和煤粉的混合物的噴射動(dòng)量。進(jìn)一步的，所述二次風(fēng)的噴射動(dòng)量為所述一次風(fēng)和煤粉的混合物的噴射動(dòng)量的70％至90％。通過(guò)使得二次風(fēng)的噴射動(dòng)量略小于一次風(fēng)和煤粉的混合物的噴射動(dòng)量更加有利于二次風(fēng)與一次風(fēng)和煤粉的混合物的混合，從而更加有利于燃燒，而不是使得二次風(fēng)早于一次風(fēng)和煤粉的混合物達(dá)到爐膛的上部。一次風(fēng)和煤粉的混合物以及二次風(fēng)在從爐膛內(nèi)腔的下部空間向上流動(dòng)的過(guò)程中，發(fā)生部分燃燒反應(yīng)，煤粉燃燒釋放的熱量傳遞給爐膛底部四周的水冷壁，隨著爐膛高度的增加和爐膛截面積的擴(kuò)大，依靠向爐膛內(nèi)供入的三次風(fēng)維持煤粉的燃燒和保持爐膛截面速度不低于2.0m/s。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，煤粉燃燒器采用循環(huán)流化床預(yù)熱燃燒器，由一次風(fēng)攜帶的煤粉可在循環(huán)流化床預(yù)熱燃燒器內(nèi)預(yù)熱到800～850℃甚至更高溫度，煤粉在燃燒器器內(nèi)即已完成著火，預(yù)熱的煤粉通入爐膛后與二次風(fēng)迅速摻混、穩(wěn)定燃燒。此時(shí)通過(guò)煤粉燃燒器通入爐膛的一次風(fēng)和煤粉確切地說(shuō)，為煤粉部分燃燒后形成的高溫粉狀燃料與含有大量可燃成分的高溫氣體。但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，至于煤粉的著火，除了采用預(yù)熱燃燒器等使煤粉進(jìn)入爐膛時(shí)即已達(dá)到著火溫度的方法，還可以采用等離子體點(diǎn)火、或?qū)γ悍圻M(jìn)行其他處理使之著火點(diǎn)降低等等辦法。

當(dāng)鍋爐運(yùn)行時(shí)，通過(guò)煤粉燃燒器5從側(cè)壁下部111向爐膛內(nèi)腔13通入一次風(fēng)和煤粉的混合物，通過(guò)二次風(fēng)出風(fēng)口21從爐膛底部向爐膛內(nèi)通入二次風(fēng)，通過(guò)三次風(fēng)噴口向爐膛內(nèi)通入三次風(fēng)。由于二次風(fēng)均勻地供給到爐膛內(nèi)腔，配合合理的一、二次風(fēng)噴射動(dòng)量，在爐膛底部即布風(fēng)管3以上，一次風(fēng)和煤粉的混合物與二次風(fēng)摻混強(qiáng)烈、均勻，幾乎不出現(xiàn)卷吸、回流，爐膛橫截面上各處的速度差很小，因此形成彌散的風(fēng)粉混合物整體向上流動(dòng)，即風(fēng)粉混合物呈平推流向上流動(dòng)，從而改變了常規(guī)的風(fēng)包粉燃燒方式。風(fēng)粉混合物充滿(mǎn)爐膛內(nèi)腔，煤粉的燃燒方式為爐內(nèi)全場(chǎng)空間燃燒，結(jié)合三次風(fēng)的配風(fēng)控制，在爐膛全場(chǎng)空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)煤粉的分級(jí)燃燒和均溫控制。

煤粉燃燒的三次風(fēng)分多層沿爐膛高度加入，三次風(fēng)頂層噴口以下為還原性氣氛，煤粉燃燒中釋放的燃料氮多向氮?dú)獍l(fā)生轉(zhuǎn)化。因煤粉燃燒中不存在集中燃燒區(qū)，煤粉燃燒的最高溫度水平低，煤粉燃燒中基本不生成熱力型nox。因此，nox原始排放水平大大低于常規(guī)煤粉燃燒技術(shù)。

此外，由于爐膛內(nèi)呈整體向上流動(dòng)的平推流，加之控制爐膛截面速度不過(guò)低，不會(huì)發(fā)生煤粉“掉粉”，加之均溫控制，無(wú)需擔(dān)心爐膛底部沉粉和排渣落入風(fēng)室，因此可以不設(shè)風(fēng)帽，通過(guò)布風(fēng)管上的小孔直接提供二次風(fēng)，此時(shí)布風(fēng)管上的小孔基本均勻設(shè)置、間距不超過(guò)300mm。

此外，本發(fā)明還提供了一種煤粉燃燒方法，該煤粉燃燒方法采用如上所述的立式煤粉燃燒器，所述煤粉鍋爐包括：爐膛，所述爐膛包括爐膛，所述爐膛包括位于其四周的側(cè)壁，位于側(cè)壁下方的爐膛底部，由側(cè)壁和爐膛底部包圍形成的爐膛內(nèi)腔，其中所述側(cè)壁包括占其總高度的20％至40％的側(cè)壁下部；至少一個(gè)煤粉燃燒器，所述煤粉燃燒器包括主體和從主體延伸的燃燒器出口管，所述主體設(shè)置在爐膛側(cè)壁下部，所述燃燒器出口管從爐膛側(cè)壁下部外側(cè)延伸進(jìn)入到爐膛內(nèi)腔中且適于向爐膛內(nèi)腔中通入一次風(fēng)和煤粉的混合物；以及二次風(fēng)布風(fēng)裝置，所述二次風(fēng)布風(fēng)裝置設(shè)置于爐膛底部中且適于向爐膛內(nèi)腔中通入二次風(fēng)，其中，所述二次風(fēng)布風(fēng)裝置包括分布于爐膛底部的多個(gè)二次風(fēng)布風(fēng)管，每個(gè)二次風(fēng)布風(fēng)管的管壁上設(shè)置多個(gè)出風(fēng)孔，所述方法包括：通過(guò)至少一個(gè)煤粉燃燒器從爐膛側(cè)壁下部向爐膛內(nèi)腔中通入一次風(fēng)和煤粉的混合物，通過(guò)二次風(fēng)布風(fēng)裝置從爐膛底部向爐膛內(nèi)腔中通入二次風(fēng)，使得一次風(fēng)和煤粉的混合物與二次風(fēng)在爐膛內(nèi)腔中摻混以形成呈平推流整體向上流動(dòng)的風(fēng)粉混合物以在爐膛內(nèi)腔中均溫燃燒

在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的立式煤粉鍋爐的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了多次試驗(yàn)來(lái)示例性地更好地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的鍋爐的技術(shù)效果，具體試驗(yàn)如下：

試驗(yàn)1

在本發(fā)明實(shí)施例的立式煤粉鍋爐的基礎(chǔ)上，燃料為煙煤煤粉，煤粉粒度在200um以下，二次風(fēng)為預(yù)熱空氣和煙氣再循環(huán)的混合氣，氧含量為15％，溫度為150℃；三次風(fēng)為預(yù)熱空氣，空氣溫度為150℃；測(cè)得煙煤煤粉的燃燒效率為99.2％，nox原始排放值為120mg/nm3，顯著地降低了nox原始排放值，實(shí)現(xiàn)了煙煤的高效低氮燃燒。

試驗(yàn)2

在本發(fā)明實(shí)施例的立式煤粉鍋爐的基礎(chǔ)上，燃料為揮發(fā)分很低的半焦焦粉，采用循環(huán)流化床式預(yù)熱燃燒器，將經(jīng)過(guò)預(yù)熱至850℃的焦粉與一次風(fēng)混合物噴入爐膛；二次風(fēng)溫度為200℃；爐膛內(nèi)部焦粉氣流表觀速度為3.0m/s，爐膛燃燒溫度為1100℃；沿著爐膛高度方向，布置兩層三次風(fēng)。試驗(yàn)結(jié)果表明，半焦的燃燒效率為96.5％，nox原始排放水平為50mg/nm3，顯著地降低了nox原始排放值，實(shí)現(xiàn)了低揮發(fā)分難燃燃料的高效低氮燃燒。

因此，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的立式煤粉鍋爐中，采用設(shè)置于爐膛底部的整個(gè)橫截面上的布風(fēng)管上來(lái)提供二次風(fēng)，供風(fēng)均勻，幾乎不出現(xiàn)卷吸、回流，爐膛橫截面上各處的速度差很小，因此形成彌散的風(fēng)粉混合物整體向上流動(dòng)，從而改變了常規(guī)的風(fēng)包粉燃燒方式。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了風(fēng)粉混合物在全爐膛空間內(nèi)整體向上平推流動(dòng)，爐膛內(nèi)不出現(xiàn)回流區(qū)，避免了煤粉顆粒在爐膛內(nèi)積聚、結(jié)團(tuán)，提高了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

進(jìn)一步地，因?yàn)楸景l(fā)明突破了常規(guī)燃燒器的風(fēng)包粉方式，使得煤粉在整個(gè)爐膛空間內(nèi)燃燒溫度分布均勻，平抑了煤粉燃燒的最高溫度，所以能夠?qū)崿F(xiàn)均溫燃燒，從而可以改變常規(guī)燃燒方式的集中燃燒和集中放熱的現(xiàn)狀，使常規(guī)煤粉燃燒方式中的爐內(nèi)集中高溫區(qū)消失，不產(chǎn)生熱力型nox。

更進(jìn)一步地，因?yàn)樵跔t膛內(nèi)腔中實(shí)現(xiàn)了均溫燃燒，煤粉的均溫燃燒使?fàn)t內(nèi)最高溫度低于灰熔點(diǎn)，避免了結(jié)渣，煤粉燃燒產(chǎn)生的飛灰隨煙氣全部進(jìn)入尾部，因此鍋爐運(yùn)行中不需要排渣，鍋爐熱效率高，系統(tǒng)操控簡(jiǎn)單。

更進(jìn)一步地，煤粉均溫燃燒還使?fàn)t膛溫度分布均勻，爐內(nèi)平均溫度較常規(guī)燃燒方式平均溫度高，爐內(nèi)輻射傳熱能力增強(qiáng)，可減小鍋爐體積，節(jié)約鍋爐造價(jià)。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行變化，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。