四角切圓鍋爐及其爐膛的製作方法

2023-06-07 20:52:31 1

四角切圓鍋爐及其爐膛的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種四角切圓鍋爐的爐膛，爐膛內設有四組燃燒器，且四組燃燒器分別設置在爐膛的四角位置；沿爐膛的高度方向，每組燃燒器包括四組一次風噴口、五組二次風噴口、緊湊燃盡風噴口和分離燃盡風噴口，四組一次風噴口與五組二次風噴口間隔設置。該四角切圓鍋爐的爐膛最上層採用分離燃盡風，並且部分二次風噴口採用偏轉二次風技術，可降低NOx排放含量且可提高燃燒效率。下部主燃燒區在缺氧條件下，可通過偏轉二次風在水冷壁面附近形成一層風膜，從而還可以防止水冷壁結渣和高溫腐蝕事故的發生，同時有利於防止水冷壁管超溫爆管。此外，本實用新型還涉及一種含有該爐膛的四角切圓鍋爐。
【專利說明】四角切圓鍋爐及其爐膛

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及煤粉燃燒鍋爐，尤其是涉及一種四角切圓鍋爐及其爐膛。

【背景技術】
[0002] 隨著對環境治理的日益重視，目前各國對氮氧化物（NOx)的排放控制得越來越嚴 格。我國國家環境保護部也已經頒布《火電廠氮氧化物防治技術政策》，明確在"十二五"期 間將全力推進我國NO x的防治工作。目前國內外電站鍋爐控制NOx技術主要有2種：一種是 控制生成，主要是在燃燒過程中通過各種技術手段改變煤的燃燒條件，從而減少NO x的生成 量，即各種低NOx技術；二是生成後的轉化，主要是將已經生成的嘰通過技術手段從煙氣中 脫除掉，如選擇性催化還原法（SCR)、選擇性非催化還原法（SNCR)等。
[0003] 傳統的直流式四角切圓鍋爐在燃煤過程中普遍存在NOx排放過高的缺點，且燃煤 的燃燒效率也有待提高。 實用新型內容
[0004] 基於此，有必要提供一種可降低NOx排放含量且可提高燃燒效率的四角切圓鍋爐 及其爐膛。
[0005] -種四角切圓鍋爐的爐膛，所述爐膛內設有四組燃燒器，且四組所述燃燒器分別 設置在所述爐膛的四角位置；沿所述爐膛的高度方向，每組所述燃燒器包括從下至上依次 設置的第一二次風噴口、第一一次風噴口、第二二次風噴口、第二一次風噴口、第三二次風 噴口、第三一次風噴口、第四二次風噴口、第四一次風噴口、第五二次風噴口、緊湊燃盡風噴 口和分離燃盡風噴口；
[0006] 其中，所述第一二次風噴口為直吹風噴口；
[0007] 每層的四個所述第二二次風噴口、四個所述第三二次風噴口、四個所述第四二次 風噴口、四個所述第五二次風噴口、四個所述緊湊燃盡風噴口及四個所述分離燃盡風噴口 分別形成偏轉二次風系統。
[0008] 在其中一個實施例中，所述第二二次風噴口、所述第三二次風噴口、所述第四二次 風噴口及所述第五二次風噴口在水平面上的偏轉角度為±15°。
[0009] 在其中一個實施例中，所述燃燒器還包括第五一次風噴口和三次風噴口，所述第 五一次風噴口及所述三次風噴口沿所述爐膛的高度方向從下至上依次設置在所述第五二 次風噴口與所述緊湊燃盡風噴口之間。
[0010] 在其中一個實施例中，所述緊湊燃盡風噴口有兩個，兩個所述緊湊燃盡風噴口沿 所述爐膛的高度方向依次排列設置。
[0011] 在其中一個實施例中，所述分離燃盡風噴口有三個，三個所述分離燃盡風噴口沿 所述爐膛的高度方向依次排列設置。
[0012] 在其中一個實施例中，所述分離燃盡風噴口可擺動設置在所述爐膛上，且在堅直 方向上的可擺動角度為30°，水平面上可擺動角度為15°。
[0013] 在其中一個實施例中，所述分離燃盡風噴口距離所述緊湊燃盡風噴口的最小距離 為 4000mm。
[0014] 在其中一個實施例中，所述燃燒器還包括設在至少一個一次風噴口背火側的周界 風噴口。
[0015] 在其中一個實施例中，所述爐膛的底面的尺寸為14022X 12330mm2 ;
[0016] 所述第一二次風噴口的尺寸為564X 326mm2 ;
[0017] 所述第一一次風噴口、所述第二一次風噴口、所述第三一次風噴口、所述第四一次 風噴口及所述第五一次風噴口的尺寸為564X 644mm2 ;
[0018] 所述第二二次風噴口、所述第三二次風噴口、所述第四二次風噴口及所述第五二 次風噴口的尺寸為564X 548mm2 ;
[0019] 所述緊湊燃盡風噴口的尺寸為564X 326mm2 ;
[0020] 所述分離燃盡風噴口的尺寸為564X 326mm2。
[0021] 一種四角切圓鍋爐,包括上述任一實施例所述的爐膛。
[0022] 上述四角切圓鍋爐及其爐膛最上層採用分離燃盡風，並且部分二次風噴口採用偏 轉二次風技術，可降低NO x排放含量且可提高燃燒效率。下部主燃燒區在缺氧條件下，可通 過偏轉二次風在水冷壁面附近形成一層風膜，從而還可以防止水冷壁結渣和高溫腐蝕事故 的發生，同時有利於防止水冷壁管超溫爆管。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為一實施方式的四角切圓鍋爐的爐膛的結構示意圖；
[0024] 圖2為圖1爐膛中燃燒器各次風噴口的設置示意圖；
[0025] 圖3為圖1中第--次風噴口的結構示意圖；
[0026] 圖4為偏轉二次風的形成示意圖。

【具體實施方式】
[0027] 為了便於理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描 述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來 實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的 公開內容的理解更加透徹全面。
[0028] 需要說明的是，當元件被稱為"固定於"另一個元件，它可以直接在另一個元件上 或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是"連接"另一個元件，它可以是直接連接 到另一個元件或者可能同時存在居中元件。
[0029] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本實用新型的技術領 域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為 了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本實用新型。本文所使用的術語"及/或"包 括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0030] 如圖1所示，一實施方式的四角切圓鍋爐包括磨煤裝置及爐膛100。該磨煤裝 置可採用正壓冷一次風機的RP863型中速磨煤機制粉燃燒系統。爐膛100的底面尺寸為 14022X12330mm 2。
[0031] 請結合圖2,爐膛100內設有四組燃燒器200,且四組燃燒器200分別沿爐膛的高 度方向設置在爐膛內的四角位置。四組燃燒器200優選採用水平濃淡燃燒器，特別是燃燒 器的二次風噴口，可增大燃燒器200的熱負荷，有利於降低NO x的排放。為降低NOx排放，本 實施方式的四組燃燒器200採用低氧燃燒的方式，爐膛100選定出口過量空氣係數為1. 2， 其中，漏風率控制在4%以內。
[0032] 每組燃燒器200包括第一二次風噴口 201、第一一次風噴口 202、第二二次風噴口 203、 第二一次風噴口 204、第三二次風噴口 205、第三一次風噴口 206、第四二次風噴口 207、 第四一次風噴口 208、第五二次風噴口 209、第五一次風噴口 210、三次風噴口 211、緊湊燃盡 風噴口 212、分離燃盡風噴口 213和周界風噴口（圖未示）。各噴口沿爐膛的高度方向依次 從下至上設置。且第一至第五一次風噴口 202、204、206、208、210與第一至第五二次風噴口 201、203、205、207、209間隔設置。三次風噴口 211、緊湊燃盡風噴口 212及分離燃盡風噴口 213分別依次從下至上設置在第五一次風噴口 210上。
[0033] 本實施方式的第一二次風噴口 201為直吹風噴口，設置在爐膛100的最下方。第 一二次風噴口 210經微油改造，以用於提高燃燒器200的整體燃燒效率。第一二次風噴口 的尺寸為564 X 326mm2。
[0034] 第一一次風噴口 202、第二一次風噴口 204、第三一次風噴口 206、第四一次風噴口 208及第五一次風噴口 210為含煤粉的氣流噴口，優選採用寬調節比（WR)煤粉噴嘴，如圖 3所示的第一次風噴口 202,當煤粉流過燃燒器200的入口彎頭時，大部分煤粉顆粒在離心 力的作用下緊貼彎頭外沿進入煤粉噴管，煤粉噴管中的隔板將一次風分成濃淡兩股，從而 提高了一次風噴口處的煤粉濃度。一至第五一次風噴口 202、204、206、208、210中裝有V型 鈍體，如圖3中的V型鈍體2022,使得一次風在V型鈍體前方形成穩定的回流區，卷吸高溫 煙氣，起到穩定火焰的作用。第--次風噴口 202、第二一次風噴口 204、第三一次風噴口 206、第四一次風噴口 208及第五一次風噴口 210的尺寸（即噴口的面積，以下同理）均為 564 X 644mm2。
[0035] 在本實施方式中，滿負荷條件下，第一一次風噴口 202、第二一次風噴口 204、第 三一次風噴口 206及第四一次風噴口 208開啟，第五一次風噴口 210備用。從而可以理解， 在其他實施方式中，該燃燒器200也可以視情況不設置第五一次風噴口 210。
[0036] 如圖4所示，每層的四個第二二次風噴口 203、第三二次風噴口 205、第四二次風噴 口 207及第五二次風噴口 209分別形成偏轉二次風系統，且第二二次風噴口 203、第三二次 風噴口 205、第四二次風噴口 207及第五二次風噴口 209在水平面上的偏轉角α為±15°。 一次風噴粉氣流被偏轉的二次風氣流裹在爐膛中央，形成富燃料區，在燃燒區域及上部四 周冰冷壁附近形成富空氣區，減少了水冷壁結渣和高溫腐蝕的傾向，並減少了 NOx的形成。 第二二次風噴口 203、第三二次風噴口 205、第四二次風噴口 207及第五二次風噴口 209的 尺寸為564X 548mm2,較之傳統的二次風噴口面積有縮小，可以保證下部的第一二次風噴口 201的風速和二次風箱的壓力。
[0037] 每組燃燒器200包括兩個緊湊燃盡風噴口（CCOFA) 212。緊湊燃盡風噴口 212的尺 寸為 564 X 326mm2。
[0038] 第一二次風噴口 201、第--次風噴口 202、第二二次風噴口 203、第二一次風噴口 204、 第三二次風噴口 205、第三一次風噴口 206、第四二次風噴口 207、第四一次風噴口 208、 第五二次風噴口 209、第五一次風噴口 210、三次風噴口 211及緊湊燃盡風噴口 212均可上 下擺動設置在爐膛100內，從而可以較為方便的調節再熱汽溫。
[0039] 每組燃燒器200包括三個分離燃盡風噴口（SOFA) 213。分離燃盡風噴口 213距 離緊湊燃盡風噴口 212的最小距離為4000mm。採用三層分離燃盡風噴口布置，從而在分 離燃盡風不全投條件下，分離燃盡風的中心標高提高，而且在後部風道面積一定的條件下， 分離燃盡風的風速更高，可以達到降低NO x排放的效果。分離燃盡風噴口 213的尺寸為 564X326mm2。本實施方式的分離燃盡風噴口 213可擺動設置在爐膛100內，且在堅直方向 上的可擺動角度為30°，水平面上可擺動角度為15°。分離燃盡風噴口 213設計為具有上 下和水平擺動功能，通過分離燃盡風噴口 213的擺動可以調節再熱器溫度，從而可以調整 燃盡風穿透深度和混合效果，並可有效防止爐膛100出口過大的扭轉殘餘，並能有效控制 爐膛100出口煙溫偏差和爐膛出口煙溫水平，降低飛灰含碳量，提高燃燒效率。
[0040] 周界風噴口設在至少一個一次風噴口（如第一至第五一次風噴口 202、204、206、 208、210中至少一個）的背火側，用於冷卻一次風口，防止風口過熱變形，並且在煤粉氣流 著火後，能及時供給少量二次風，有利於燃燒過程的發展。
[0041] 為降低NOx排放，在本實施方式中，選取分離燃盡風噴口 213噴出的風量佔總風量 的20%。緊湊燃盡風噴口 212噴出的風量佔總風量的5%?10%。一次風採用小風率設 計，以控制著火初期NOx的大量生成，一次風風率（即所有一次風噴口噴出的風量佔總風量 的百分比）取為22%，其餘為二次風風率，其中，二次風包括分離燃盡風、緊湊燃盡風、周界 風和其他二次風。
[0042] 上述四角切圓鍋爐及其爐膛100最上層採用分離燃盡風，並且部分二次風噴口採 用偏轉二次風技術，可降低NOx排放含量且可提高燃燒效率。下部主燃燒區在缺氧條件下， 可通過偏轉二次風在水冷壁面附近形成一層風膜，從而還可以防止水冷壁結渣和高溫腐蝕 事故的發生，同時有利於防止水冷壁管超溫爆管。
[0043] 低NOx燃燒改造經驗表明，各二次風偏轉角對爐內結焦和爐膛出口煙溫偏差影響 較大。研究結果表明，在任何一個固定的二次風反切角度（或一次風反切角度）時，儘管一 次風與二次風預設切圓的旋轉方向相反，但整個爐內氣流的旋轉方向是一致的，即一次風 與二次風以相同的旋轉方向在爐內旋轉。在較小的反切角度時，爐內實際直徑比常規切圓 系統要小。當反切角度很大時，爐內實際切圓直徑比常規切圓系統要大。通過試驗和數值 模擬，獲得一個用以衡量同心反切燃燒系統爐內空氣流動結構的評價參數Φ，Φ被定義為 正反向（同上，順時針方向為正向，逆時針方向為反向）旋轉氣流的理論動量矩之比：
[0044]

【權利要求】
1. 一種四角切圓鍋爐的爐膛，其特徵在於，所述爐膛內設有四組燃燒器，且四組所述燃 燒器分別設置在所述爐膛的四角位置；沿所述爐膛的高度方向，每組所述燃燒器包括從下 至上依次設置的第一二次風噴口、第一一次風噴口、第二二次風噴口、第二一次風噴口、第 三二次風噴口、第三一次風噴口、第四二次風噴口、第四一次風噴口、第五二次風噴口、緊湊 燃盡風噴口和分離燃盡風噴口； 其中，所述第一二次風噴口為直吹風噴口； 每層的四個所述第二二次風噴口、四個所述第三二次風噴口、四個所述第四二次風噴 口、四個所述第五二次風噴口、四個所述緊湊燃盡風噴口及四個所述分離燃盡風噴口分別 形成偏轉二次風系統。
2. 如權利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特徵在於，所述第二二次風噴口、所 述第三二次風噴口、所述第四二次風噴口及所述第五二次風噴口在水平面上的偏轉角度為 ± 15°。
3. 如權利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特徵在於，所述燃燒器還包括第五一 次風噴口和三次風噴口，所述第五一次風噴口及所述三次風噴口沿所述爐膛的高度方向從 下至上依次設置在所述第五二次風噴口與所述緊湊燃盡風噴口之間。
4. 如權利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特徵在於，所述緊湊燃盡風噴口有兩 個，兩個所述緊湊燃盡風噴口沿所述爐膛的高度方向依次排列設置。
5. 如權利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特徵在於，所述分離燃盡風噴口有三 個，三個所述分離燃盡風噴口沿所述爐膛的高度方向依次排列設置。
6. 如權利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特徵在於，所述分離燃盡風噴口可 擺動設置在所述爐膛上，且在堅直方向上的可擺動角度為30°，水平面上可擺動角度為 15。。
7. 如權利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特徵在於，所述分離燃盡風噴口距離 所述緊湊燃盡風噴口的最小距離為4000mm。
8. 如權利要求1所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特徵在於，所述燃燒器還包括設在至 少一個一次風噴口背火側的周界風噴口。
9. 如權利要求3所述的四角切圓鍋爐的爐膛，其特徵在於，所述爐膛的底面的尺寸為 14022X12330mm2 ； 所述第一二次風噴口的尺寸為564X 326mm2 ; 所述第一一次風噴口、所述第二一次風噴口、所述第三一次風噴口、所述第四一次風噴 口及所述第五一次風噴口的尺寸為564X 644mm2 ; 所述第二二次風噴口、所述第三二次風噴口、所述第四二次風噴口及所述第五二次風 噴口的尺寸為564 X 548mm2 ; 所述緊湊燃盡風噴口的尺寸為564X 326mm2 ; 所述分離燃盡風噴口的尺寸為564X326mm2。
10. -種四角切圓鍋爐，其特徵在於，包括權利要求1?9中任一項所述的爐膛。
【文檔編號】F23C7/00GK204153768SQ201420310976
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年6月11日 優先權日:2014年6月11日
【發明者】李德波, 徐齊勝, 劉亞明, 鄧劍華, 成明濤 申請人:廣東電網公司電力科學研究院