本發(fā)明涉及w火焰爐，尤其是涉及一種高燃盡低結(jié)渣、超低氮和防灰斗過熱的對稱燃燒w火焰爐。

背景技術(shù)：

1、專為燃用無煙煤等低揮發(fā)粉煤種而開發(fā)的w火焰爐在國內(nèi)得到較大范圍推廣。然而，大量運(yùn)行業(yè)績來表明，采用現(xiàn)有主流技術(shù)的前后墻主導(dǎo)w火焰爐普遍存在燃盡差、結(jié)渣嚴(yán)重、nox排放高和燃燒不對稱等問題。其燃燒不對稱表現(xiàn)為前墻側(cè)和后墻側(cè)火焰下沖深度差異大、一側(cè)燃燒好而另一側(cè)燃燒差；燃燒好的這一側(cè)溫度明顯高、熱負(fù)荷大，結(jié)渣尤為嚴(yán)重，且大量局部高溫區(qū)促進(jìn)熱力型nox生成；燃燒差的這一側(cè)溫度低、燃盡效果明顯差，導(dǎo)致w火焰爐整體燃盡效果惡化。因而，不對稱燃燒對w火焰爐造成較大負(fù)面影響，必須予以減輕或者徹底消除。

2、相關(guān)研究表明，燃燒不對稱是由于w火焰爐爐內(nèi)流場偏斜，流場偏斜形成的根本原因在于：前墻側(cè)和后墻側(cè)兩股煤粉氣流，在上爐膛不對稱結(jié)構(gòu)效應(yīng)(即折焰角和爐膛出口位于后墻側(cè))的導(dǎo)向作用下，一側(cè)煤粉氣流易提前折轉(zhuǎn)并偏向另一側(cè)煤粉氣流上行，其火焰行程短，受其偏轉(zhuǎn)擠壓作用，另一側(cè)煤粉氣流下射深度大，之后折轉(zhuǎn)并與前述行程短的氣流交匯偏斜上行，從而形成偏斜流場。為構(gòu)建對稱燃燒，從根源上消除“上爐膛不對稱結(jié)構(gòu)效應(yīng)的導(dǎo)向作用”這一流場偏斜誘因，中國發(fā)明專利《一種側(cè)墻布置拱部燃燒器的對稱燃燒w型火焰鍋爐》(專利號zl201710896667.8、授權(quán)公告日2019.08.02，下稱“文件一”)提出將爐拱、拱部燃燒器和分級風(fēng)設(shè)置于左右墻的側(cè)墻主導(dǎo)對稱燃燒w火焰技術(shù)，構(gòu)建與爐膛出口煙氣流向相垂直的w型流場，其左右側(cè)“先下后上”的兩股u型主氣流到爐膛出口距離相等，爐膛出口導(dǎo)向作用對稱作用于整個w型流場上，從而消除了針對前后墻側(cè)兩股u型主氣流的上爐膛不對稱結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用，營造了沿爐寬方向爐膛縱剖面上對稱w型火焰?！拔募弧彪m解決了燃燒不對稱問題并緩解下爐膛結(jié)渣，但未涉及拱部濃淡燃燒改進(jìn)和強(qiáng)化低nox燃燒，仍存在拱部近喉口區(qū)結(jié)渣嚴(yán)重和nox排放高等問題。相應(yīng)地，中國發(fā)明專利《一種側(cè)墻主導(dǎo)對稱燃燒的低氮高效燃盡w火焰鍋爐》(專利號zl201810032042.1、授權(quán)公告日2019.10.11，下稱“文件二”)在“文件一”的側(cè)墻主導(dǎo)對稱燃燒w火焰爐基礎(chǔ)上，于上下爐膛交匯處和上爐膛前后墻下部分別設(shè)置左右喉口燃盡風(fēng)和前后墻燃盡風(fēng)，用以強(qiáng)化爐內(nèi)空氣分級，將靠近喉口的左右拱部乏氣移至前后墻中部?！拔募彪m有效解決拱部近喉口區(qū)結(jié)渣問題的同時降低nox排放，但相關(guān)研究結(jié)果表明，其仍然存在三方面問題：(i)面對當(dāng)前日益嚴(yán)格的排放要求，其nox排放仍較高；(ii)乏氣布置于前后墻中部的主煙氣上行區(qū)域，一方面，該區(qū)域遠(yuǎn)離火焰下行的主燃區(qū)且氧濃度低，另一方面，剛性相對較弱的前后墻乏氣難以貫穿至爐膛中心與高溫?zé)煔鈱?shí)現(xiàn)良好混合，乏氣燃盡難以保證；(iii)在增設(shè)燃盡風(fēng)以強(qiáng)化空氣分級低nox燃燒，為實(shí)現(xiàn)較好燃盡而采用了高拱部風(fēng)動量來延長火焰行程，其結(jié)果是火焰下射至冷灰斗中下部，導(dǎo)致冷灰斗區(qū)過熱而引發(fā)熱疲勞問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高效燃盡、顯著降低nox排放、避免冷灰斗過熱的高燃盡低結(jié)渣、超低氮和防灰斗過熱的對稱燃燒w火焰爐。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種高燃盡低結(jié)渣、超低氮和防灰斗過熱的對稱燃燒w火焰爐，包括由左墻、右墻、前墻和后墻包裹而成的爐膛本體，所述的爐膛本體由下爐膛和上爐膛兩部分組成，所述的下爐膛由從上到下依次設(shè)置的爐拱部、下爐膛主體部分以及冷灰斗三部分構(gòu)成，所述的爐拱部包括對稱設(shè)置于左墻側(cè)和右墻側(cè)的左爐拱和右爐拱，所述的下爐膛和所述的上爐膛在爐深方向尺寸相同，所述的下爐膛主體部分在爐寬方向的尺寸是所述的上爐膛的1.8倍至2.2倍，包裹形成所述的上爐膛的一部分后墻的上部設(shè)置有折焰角和沿水平方向的爐膛出口，所述的左爐拱和所述的右爐拱處沿爐深方向布置有用于給入下射主煤粉氣流的一排主燃燒器，在所述的下爐膛主體部分的左墻和右墻處按照從上到下順序依次對稱布置有一排分級風(fēng)噴口、一排煤粉再燃噴口和一排上層冷灰斗風(fēng)噴口，所述的分級風(fēng)噴口用于給入下傾的分級風(fēng)，從而組織第一層空氣分級燃燒，所述的煤粉再燃噴口用于給入經(jīng)煙氣再循環(huán)強(qiáng)化貧氧氣氛的淡煤粉煙氣流，從而利用濃淡燃燒的乏氣中細(xì)煤粉作為再燃燃料，所述的上層冷灰斗風(fēng)噴口用于通入上層分級型冷灰斗風(fēng)至所述的冷灰斗，促進(jìn)來自上游再燃區(qū)的焦炭燃燒，從而組織第二層空氣分級燃燒，在所述的冷灰斗的左墻和右墻上對稱布置有一排下層冷灰斗風(fēng)噴口，所述的下層冷灰斗風(fēng)噴口用于采用水平或下傾方式向所述的冷灰斗內(nèi)給入下層分級型冷灰斗風(fēng)，從而調(diào)節(jié)火焰下沖深度和保護(hù)冷灰斗避免其過熱；在所述的下爐膛和所述的上爐膛交匯處于所述的左墻和所述的右墻沿爐深方向?qū)ΨQ布置有一排燃盡風(fēng)噴口，所述的燃盡風(fēng)噴口用于下傾給入燃盡風(fēng)至所述的下爐膛內(nèi)，組織第三層空氣分級燃燒。

3、所述的一排主燃燒器位于兩個爐拱的中部區(qū)域。

4、所述的一排分級風(fēng)噴口布置于所述的下爐膛主體部分的中上部區(qū)域處。

5、所述的一排煤粉再燃噴口布置于所述的下爐膛主體部分的中下部區(qū)域處。

6、所述的一排上層冷灰斗風(fēng)噴口布置于所述的下爐膛主體部分靠近所述的冷灰斗處。

7、所述的一排下層冷灰斗風(fēng)噴口布置于所述的冷灰斗中上部區(qū)域處。

8、所述的經(jīng)煙氣再循環(huán)強(qiáng)化貧氧氣氛的淡煤粉煙氣流具有多種給入方式，其中第一種給入方式為通過所述的一排煤粉再燃噴口直接給入，第二種給入方式為通過所述的一排主燃燒器直接摻混入所述的主煤粉氣流中給入，第三種給入方式為通過所述的一排分級風(fēng)噴口給入，第四種給入方式為上述第一種給入方式、第二種給入方式和第三種給入方式中的任意兩種或者三種的結(jié)合。

9、所述的上層分級型冷灰斗風(fēng)和所述的下層分級型冷灰斗風(fēng)具有三種分級組織方式，第一種分級組織方式為以所述的上層分級型冷灰斗風(fēng)強(qiáng)化分級燃燒為主、所述的下層分級型冷灰斗風(fēng)防止冷灰斗過熱為輔的上風(fēng)主導(dǎo)模式，第二種分級組織方式為以所述的上層分級型冷灰斗風(fēng)強(qiáng)化分級燃燒為輔、所述的下層分級型冷灰斗風(fēng)防止冷灰斗過熱為主的下風(fēng)主導(dǎo)模式，第三種分級組織方式為介于所述的上風(fēng)主導(dǎo)模式和所述的下風(fēng)主導(dǎo)模式之間的均等模式；當(dāng)采用所述的上風(fēng)主導(dǎo)模式時，所述的上層分級型冷灰斗風(fēng)在所述的上層分級型冷灰斗風(fēng)和所述的下層分級型冷灰斗風(fēng)形成的總冷灰斗風(fēng)中的體積占比為60～80％；當(dāng)采用所述的下風(fēng)主導(dǎo)模式時，所述的上層分級型冷灰斗風(fēng)和所述的下層分級型冷灰斗風(fēng)的體積配比為4:6；當(dāng)采用所述的均等模式時，所述的上層分級型冷灰斗風(fēng)和所述的下層分級型冷灰斗風(fēng)的體積配比為5:5。

10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過將兩個爐拱、一排主燃燒器、一排分級風(fēng)噴口、一排煤粉再燃噴口、一排上層冷灰斗風(fēng)噴口和一排下層冷灰斗風(fēng)噴口均對稱布置于下爐膛的左墻和右墻，使得沿主火焰下行而逐級給入的分級風(fēng)、淡煤粉煙氣流、上層分級型冷灰斗風(fēng)和下層分級型冷灰斗風(fēng)等多股墻部射流均對稱布置于下爐膛的左墻側(cè)和右墻側(cè)，從而構(gòu)建沿垂直于左墻、右墻和爐膛出口煙氣流向的爐膛縱剖面上對稱w型火焰，解決現(xiàn)有主流技術(shù)前后墻主導(dǎo)w火焰爐因燃燒不對稱而導(dǎo)致的燃盡差、結(jié)渣嚴(yán)重和熱力型nox生成量高等問題；通過減少主燃燒器的二次風(fēng)同時增設(shè)上層分級型冷灰斗風(fēng)和下層分級型冷灰斗風(fēng)這兩層分級型冷灰斗風(fēng)，強(qiáng)化爐拱下部的燃燒前期區(qū)域貧氧氣氛和爐內(nèi)深度空氣分級條件，達(dá)到同時抑制燃料型nox和熱力型nox生成；放棄設(shè)置乏氣，轉(zhuǎn)而利用乏氣中細(xì)煤粉作為再燃燃料，于下爐膛的左墻和右墻的中下部區(qū)域給入由煙氣和細(xì)煤粉組成的淡煤粉煙氣流，即利用經(jīng)煙氣再循環(huán)強(qiáng)化的煤粉再燃還原nox，在進(jìn)一步降低nox排放的同時，還避免了現(xiàn)有主流技術(shù)中因乏氣布置不合理而引發(fā)燃盡差、高nox排放和結(jié)渣嚴(yán)重等問題；逐級給入的分級風(fēng)、淡煤粉煙氣流和上層分級型冷灰斗風(fēng)這些墻部射流將下行主煤粉氣流推向更靠近高溫的爐膛中心側(cè)下行，這對主煤粉氣流燃燒和避免左墻和右墻結(jié)渣有利，同時拱下回流得以強(qiáng)化而有助于煤著火和燃燒，加之再燃區(qū)下游給入的上層分級型冷灰斗風(fēng)對后期焦炭擾動燃燒有利，因而有助于改善鍋爐整體燃盡效果；另外，借助削減主燃燒器的二次風(fēng)量、大幅抬升分級風(fēng)位置、設(shè)置上層分級型冷灰斗風(fēng)和下層分級型冷灰斗風(fēng)形成的兩層分級型冷灰斗風(fēng)，實(shí)現(xiàn)縮短主火焰行程的同時分級型冷灰斗風(fēng)較好保護(hù)冷灰斗壁面，基于上層分級型冷灰斗風(fēng)促進(jìn)焦炭燃燒而下層分級型冷灰斗風(fēng)攔截下行主火焰功效，兼顧燃盡的同時防止冷灰斗過熱，由此本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)高效燃盡、顯著降低nox排放、避免冷灰斗過熱。