一種牆式布置的水平濃淡直流燃燒裝置的製作方法

2023-06-18 00:08:46 6

專利名稱：一種牆式布置的水平濃淡直流燃燒裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水平濃淡直流燃燒裝置，具體涉及燃煤鍋爐技術領域。
背景技術：
直流燃燒器四角切圓布置與旋流燃燒器前牆或對衝布置是世界範圍內應 用最為廣泛的兩大煤粉燃燒方式之一。四角切圓布置的燃燒方式是將煤粉(一 次風)和二次風在爐膛四角與爐膛中心一假想切圓相切的方式噴入爐膛，實現 煤粉的切圓燃燒。四角切圓直流燃燒技術形成的四角火焰可以相互支持，燃燒 產生的煙氣在爐內旋轉上升，具有火焰行程長、爐內混合好、燃燒經濟性高、
煤種適應性廣等特點，並易於實現空氣分級供風、燃料分級燃燒，降低NOx 排放，因此直流燃燒器四角切圓布置在大型火力發電機組中被廣泛採用。
直流燃燒器四角切圓布置鍋爐在運行中也暴露出一些影響安全運行的問 題，比如爐膛出口煙溫偏差較大，水冷壁結渣，燃燒高硫煤時容易發生高溫腐 蝕等，這些問題和直流燃燒器四角布置方式有關。直流燃燒器布置在爐膛角部， 因射流方向與爐膛中心一假想切圓相切，燃燒器射流方向與兩相鄰水冷壁夾角 不同。燃燒器射流離開燃燒器噴口後不斷巻吸兩側的煙氣，爐膛角部區域空間 較小，射流方向與相鄰水冷壁夾角又不同，小角度一側(射流背火側)比大角 度一側(射流向火側)補氣條件差，因射流巻吸造成射流兩側的壓力差，使射 流偏向小角度一側(射流背火側)，這樣未燃盡的煤粉顆粒衝刷煤粉射流背火 側的水冷壁，容易發生結渣和高溫腐蝕。對於大容量鍋爐，角部距爐膛中心距 離較大，為保證足夠的射流深度，要求較高的射流速度，這也加劇了因射流旋 轉形成的爐膛出口煙溫偏差。
近年來我國動力用煤品質有所下降，火力發電廠的煤質多變，使得穩燃問 題比較突出，同時適應電網負荷和環保需求對鍋爐的低負荷能力和低NOx排 放性能的要求不斷提高。專利公開號為CN 1069560A
公開日為1993年3月 3日的發明專利公開了《一種濃縮煤粉燃燒器》，此燃燒器對緩解上述問題起 到了很好的作用。水平濃淡燃燒技術是通過專門的濃縮裝置將一次風分為濃、 淡兩股氣流，濃、淡兩股一次風氣流分別在同一水平面上成一定角度四角切向射入爐膛，形成不同切圓，在向火側布置濃一次風氣流，而在背火側布置淡一 次風氣流。濃一次風易於著火，對穩燃和低負荷是有利的， 一次風濃淡分離實 現分—攀燃燒X寸—降低NOX是有效的， 一次風"內濃外淡"的結構可以減輕高溫腐-蝕和結渣。該技術可同時解決高效、穩燃、低負荷、低NOx排放的要求。目 前水平濃淡燃燒技術的燃燒器都是採用爐膛四角布置，煤粉氣流容易發生偏 斜，在一定程度上限制了水平濃淡燃燒技術的效果。

發明內容
本發明的目的是提供一種牆式布置的水平濃淡直流燃燒裝置，以解決直流 燃燒器四角切圓布置，煤粉氣流兩側補氣條件不同，易發生偏斜而引發結渣和
高溫腐蝕問題。同時還能滿足煤粉鍋爐高效、穩燃、低負荷、低NOx排放的 要求。
本發明為解決上述技術問題採取的技術方案是本發明的燃燒裝置由爐 膛、多個濃一次風噴口、多個淡一次風噴口、多個二次風噴口和四組燃盡風噴 口組成，所述爐膛由四面水冷壁圍成；所述爐膛的四面水冷壁上分別設置有多 個濃一次風噴口、多個淡一次風噴口和多個二次風噴口，所述每個水冷壁上設 置的多個濃一次風噴口、多個淡一次風噴口和多個二次風噴口組合構成一組燃 燒器，所述四組燃燒器分別設置在同一水平面上，所述每組燃燒器中的二次風 噴口與濃一次風噴口和淡一次風噴口上下交替設置，每組燃燒器中相鄰的濃一 次風噴口和淡一次風噴口設置在同一水平面內，所述二次風噴口的中心線在向 火側方向與其所在的水冷壁之間的夾角為a,，所述淡一次風噴口的中心線在向
火側方向與其所在的水冷壁之間的夾角為(X2，濃一次風噴口的中心線與淡一次 風噴口的中心線之間的夾角為Ol3，所述每面水冷壁上或者爐膛的每個稜角處設
置有一組燃盡風噴口，且燃盡風噴口設置在燃燒器的上方，所述設置在爐膛的
每個稜角上的燃盡風噴口的中心線與其相鄰一側水冷壁之間的夾角為(X4，所述
設置在每個水冷壁上的燃盡風噴口的中心線在向火側方向與其所在水冷壁的
夾角為a5。
本發明的有益效果是本發明將傳統布置在爐膛四角的直流燃燒器布置在
爐膛四面牆壁上，爐膛牆壁附近空間比角部空間的補氣條件大大改善，尤其是 射流兩側的補氣條件相近，這樣可以大大減小因射流兩側補氣條件不同造成的 氣流偏斜，減輕因此而產生的水冷壁結渣和高溫腐蝕。燃燒器四面牆壁上布置形成切圓所需要的射流距離小於角式布置射流形成切圓所需要的射流距離，燃 燒器可以採用較小的一、二次風速，從而減小了射流形成的漩渦強度和因旋流 產生的爐膛出口的煙溫偏差。此外，由於本發明採用的直流燃燒器為水平濃淡-燃燒器，利於對鍋爐的穩燃、低負荷及低NOx排放，同時水平濃淡燃燒器布 置在爐膛四面牆壁上，燃燒器附近的熱流密度大於布置在爐膛角部的熱流密 度，有利於煤粉著火，便於實施分級燃燒，可以進一步強化水平濃淡燃燒穩燃、 低負荷以及減輕結渣、高溫腐蝕和低NOx排放的優勢，水平濃淡燃燒效果好。 直流燃燒器牆式布置， 一次風噴口中心線、二次風噴口中心線在爐膛內形成的 假想切圓一般比角式布置的假想切圓大，對燃燒器各噴口和水冷壁夾角的要求 要比角式布置低，便於安裝定位。


圖1是本發明的整體結構主視圖，圖2是濃一次風噴口 1、淡一次風噴口
2和二次風噴口 3組合在一起的主剖視圖，圖3是圖2的A-A剖面圖，圖4 是裝在爐膛5的四面水冷壁6上的濃一次風噴口 1、淡一次風噴口 2和二次風 噴口 3的中心線的俯視圖(淡一次風噴口 2和二次風噴口 3的中心線在向火側 方向分別與其所在的水冷壁6所成的夾角大於54°小於等於90°),圖5是設置 在爐膛5的每個稜角上的燃盡風噴口 4的中心線41與其相鄰一側水冷壁6之 間所成夾角的俯視圖，圖6是裝在爐膛5的四面水冷壁6上的燃盡風噴口 4 的中心線41的俯視圖(燃盡風噴口 4的中心線41在向火側方向與其所在水冷 壁6之間所成的夾角大於54。小於等於90°)，圖7是裝在爐膛5的四面水冷壁 6上的燃盡風噴口 4的中心線41的俯視圖(燃盡風噴口 4的中心線41在向火 側方向與其所在水冷壁6之間所成的夾角大於等於90°小於127°)，圖8是裝 在爐膛5的四面水冷壁6上的濃一次風噴口 1、淡一次風噴口 2和二次風噴口 3的中心線的俯視圖(淡一次風噴口 2和二次風噴口 3的中心線在向火側方向 分別與其所在的水冷壁6所成的夾角大於等於90。小於127。)。
具體實施例方式
具體實施方式
一結合圖1 圖8說明本實施方式，本實施方式由爐膛5、 多個濃一次風噴口 1、多個淡一次風噴口2、多個二次風噴口 3和四組燃盡風 噴口 4組成，所述爐膛5由四兩水冷壁6圍成，所述爐膛5的四面水冷壁6 上分別設置有多個濃一次風噴口 1、多個淡一次風噴口 2和多個二次風噴口 3，
6所述每個水冷壁6上設置的多個濃一次風噴口 1、多個淡一次風噴口2和多個
二次風噴口 3組合構成一組燃燒器7，所述四組燃燒器7分別設置在同一水平 面上^Jf述每組燃燒器7中的二次風噴口 3與濃一次風噴-口4和淡一次風噴口 2上下交替設置，每組燃燒器7中相鄰的濃一次風噴口 1和淡一次風噴口 2設 置在同一水平面內，所述二次風噴口 3的中心線31在向火側方向與其所在的 水冷壁6之間的夾角為ap所述淡一次風噴口 2的中心線21在向火側方向與 其所在的水冷壁6之間的夾角為a2，濃一次風噴口 1的中心線11與淡一次風 噴口 2的中心線21之間的夾角為a3，所述每面水冷壁6上或者爐膛5的每個 稜角處設置有一組燃盡風噴口4，且燃盡風噴口4設置在燃燒器7的上方，所 述設置在爐膛5的每個稜角上的燃盡風噴口 4的中心線41與其相鄰一側水冷 壁6之間的夾角為a4，所述設置在每個水冷壁6上的燃盡風噴口 4的中心線 41在向火側方向與其所在水冷壁6的夾角為a5。
本實施方式中，各組燃燒器7布置在四面水冷壁6上的位置和各噴口中心 線在向火側方向與其所在水冷壁6的夾角相同。濃一次風噴口 1和淡一次風噴 口 2分別通過煤粉濃度差別較大的煤粉氣流，燃盡風噴口 4的中心線41在垂 直方向上距最上層一次風中心線距離保證煙氣停留時間為0.3 1.2s。
本實施方式中，所述濃一次風噴口 1的數量為二 十個，所述淡一次風噴 口 2的數量為二 十個，所述二次風噴口 3的數量為三 十一個，所述每組燃盡 風噴口 4的數量為一至六個。
具體實施方式
二結合圖l、圖4和圖8說明本實施方式，本實施方式設 置在每個水冷壁6上的二次風噴口 3的中心線31與其所在的水冷壁6上的相 交點距最近的爐膛5的稜角處的距離為L,， 1/5 LkSL61/2 Lk;或者1/5 L《L^l/2Ls，所述Lk為爐膛寬度，所述Ls為爐膛深度。本實施方式的二次 風噴口 3的中心線31在向火側方向與其所在的水冷壁6的夾角為 54。^x《l27。，所述淡一次風噴口 2的中心線21在向火側方向與其所在的水冷 壁6的夾角為54。^x《127°，所述濃一次風噴口 1的中心線11與淡一次風噴口 2的中心線21之間的夾角0°Sx《15°，濃一次風射流布置在向火側，淡一次風 射流布置在背火側，燃盡風份額佔總風量的10%~40%。本實施方式的設置在 每個水冷壁6上的燃盡風噴口 4的中心線41與其所在的水冷壁6上的相交點 距最近的爐膛5的稜角處的距離為L2， 1/5 Lk^L^l/2 Lk;或者1/5 L《L《1/2Ls，所述Lk為爐膛寬度，所述Ls為爐膛深度。在每個水冷壁6上的燃盡風噴 口 4的中心線41在向火側方向與其所在水冷壁6的夾角為54°^x《127°。燃盡 風噴口 4的中心線41布置位置和與其所在水冷壁6的夾角與二次風噴口 3的 中心線31布置位置和與其所在水冷壁6的夾角相同。如此設置，可減少結渣 和高溫腐蝕的發生，滿足煤粉鍋爐高效、穩燃、低負荷、低NOx排放的要求。 其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖5說明本實施方式，本實施方式的燃盡風噴口4 設置在爐膛5的每個稜角上，燃盡風噴口 4的中心線41與其相鄰一側水冷壁 6之間的夾角為20。^x^70。。如此設置，燃盡風布置便於實現，燃燒氣流的爐 膛充滿度較好。其它組成及連接關係與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四結合圖l、圖4和圖8說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
二的不同點是本實施方式的設置在每個水冷壁6上的二次風噴 口 3的中心線31與其所在的水冷壁6上的相交點距最近的爐膛5的稜角處的 距離L,-l/4爐膛寬度Lk或爐膛深度Ls。每條二次風噴口 3的中心線31在向 火側方向與其所在的水冷壁6的夾角ai=90°，即每條二次風噴口 3的中心線 31垂直於所在水冷壁壁面，淡一次風噴口 2的中心線21在向火側方向與其所 在的水冷壁6的夾角a2=90°，即每條淡一次風噴口 2的中心線21垂直於所在 水冷壁，每條濃一次風噴口 1的中心線11垂直所在水冷壁6的方向設置，本 實施例中的濃一次風、淡一次風和二次風射流均垂直於四面水冷壁6，射流兩 側的補氣條件相近，可以有效防止由於射流兩側補氣條件不同引起的氣流偏 斜，從而減輕爐膛5發生高溫腐蝕和結渣。並且煙氣氣流充滿度好，利於煤粉 燃盡率。
具體實施方式
五結合圖l、圖4和圖8說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
叫的不同點是本實施方式的淡一次風噴口 2的中心線21在向 火側方向與其所在的水冷壁6的夾角為a2=85° ，濃一次風噴口 1的中心線11 與淡一次風噴口 2的中心線21之間的夾角為a產0。。如此設置，二次風在爐 膛5內的假想切圓大於濃一次風和淡一次風在爐膛5內的假想切圓，形成"風 包粉"的氣流結構，可以有效防止高溫腐蝕和水冷壁結渣，二次風的水平方向 推遲混入燃燒氣流，可以減小NOx的生成，NOx排放可以在具體實施方式
四 的基礎上降低2% 5%。
具體實施方式
六結合圖l、圖4和圖8說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
叫的不同點是本實施方式的淡一次風噴口 2的中心線21在向
火側方向與其所在的水冷壁6的夾角為oi2=82° 。如此設置，濃一次風和淡一 次風在爐膛5內的假想切圓較具體實施方式
五小，二次風的水平方向推遲混入 燃燒氣流，可以進一步減小NOx的生成，NOx的排放可以在具體實施方式
五 的基礎上降低2% 3%。
具體實施方式
七結合圖l、圖4和圖8說明本實施方式，本實施方式與
具體實施方式
四的不同點是本實施方式的淡一次風噴口 2的中心線21在向
火側方向與其所在的水冷壁6的夾角為(12=78° 。如此設置，濃一次風和淡一 次風在爐膛5內的假想切圓較具體實施方式
五小，二次風的水平方向推遲混入 燃燒氣流，可以進一步減小NOx的生成，NOx的排放可以在具體實施方式
六 的基礎上降低2% 3%。 '
具體實施方式
八結合圖l、圖4和圖8說明本實施方式，本實施方式與
具體實施方式
六的不同點是本實施方式的濃一次風噴口 1的中心線11與淡
一次風噴口 2的中心線21之間的夾角a3=5°。如此設置，二次風、淡一次風和 濃一次風在爐膛5內分別形成直徑大小不同的假想切圓，二次風的假想切圓最 大、淡一次風次之，濃一次風的假想切圓最小，形成"風包粉"的氣流結構， 可以有效防止高溫腐蝕和水冷壁結渣，二次風、淡一次風和濃一次風射流角度 不同在水平方向推遲了空氣混入燃燒氣流，可以減小NOx的生成，NOx的排 放可以在具體實施方式
六的基礎上降低2% 3%。
具體實施方式
九結合圖l、圖4和圖8說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
二的不同點是本實施方式的設置在每個水冷壁6上的二次風噴 口 3的中心線31與其所在的水冷壁6上的相交點距最近的爐膛5的稜角處的 距離L產l/2爐膛寬度Lk或爐騰深度Ls。如此設置，即二次風噴口 3布置在 水冷壁6的中心線上。水冷壁6附近的熱負荷最大，有利於煤粉的穩燃，適用 於難燃煤種，相同條件下本實施方式的最低穩燃負荷低於燃燒器角式布置的最 低穩燃負荷10% 20%。
權利要求
1、一種牆式布置的水平濃淡直流燃燒裝置，所述燃燒裝置由爐膛(5)、多個濃一次風噴口(1)、多個淡一次風噴口(2)、多個二次風噴口(3)和四組燃盡風噴口(4)組成，所述爐膛(5)由四面水冷壁(6)圍成；其特徵在於所述爐膛(5)的四面水冷壁(6)上分別設置有多個濃一次風噴口(1)、多個淡一次風噴口(2)和多個二次風噴口(3)，所述每面水冷壁(6)上設置的多個濃一次風噴口(1)、多個淡一次風噴口(2)和多個二次風噴口(3)組合構成一組燃燒器(7)，所述四組燃燒器(7)分別設置在同一水平面上，所述每組燃燒器(7)中的二次風噴口(3)與濃一次風噴口(1)和淡一次風噴口(2)上下交替設置，每組燃燒器(7)中相鄰的濃一次風噴口(1)和淡一次風噴口(2)設置在同一水平面內，所述二次風噴口(3)的中心線(31)在向火側方向與其所在的水冷壁(6)之間的夾角為α1，所述淡一次風噴口(2)的中心線(21)在向火側方向與其所在的水冷壁(6)之間的夾角為α2，濃一次風噴口(1)的中心線(11)與淡一次風噴口(2)的中心線(21)之間的夾角為α3，所述每面水冷壁(6)上或者爐膛(5)的每個稜角處設置有一組燃盡風噴口(4)，且燃盡風噴口(4)設置在燃燒器(7)的上方，所述設置在爐膛(5)的每個稜角上的燃盡風噴口(4)的中心線(41)與其相鄰一側水冷壁(6)之間的夾角為α4，所述設置在每面水冷壁(6)上的燃盡風噴口(4)的中心線(41)在向火側方向與其所在水冷壁(6)的夾角為α5。
2、 根據權利要求1所述的一種牆式布置的水平濃淡直流燃燒裝置，其特 徵在於所述設置在每個面水冷壁(6)上的二次風噴口(3)的中心線(31)與其所在 的水冷壁(6)上的相交點距最近的爐膛(5)的稜角處的距離為Li， 1/5 Lk^L^1/2 Lk;或者1/5Ls^L^l/2Ls，所述Lk為爐膛寬度，所述Ls為爐膛深度。
3、 根據權利要求1所述的一種牆式布置的水平濃淡直流燃燒裝置，其特 徵在於所述二次風噴口(3)的中心線(31)在向火側方向與其所在的水冷壁(6)的 夾角為54°&《127°，所述淡一次風噴口(2)的中心線(21)在向火側方向與其所 在的水冷壁(6)的夾角為54。^x《127。，所述濃一次風噴口(l)的中心線(ll)與淡 一次風噴口(2)的中心線(21)之間的夾角0°^x《15。，濃一次風射流布置在向 火側，淡一次風射流布置在背火側。
4、 根據權利要求1所述的一種牆式布置的水平濃淡直流燃燒裝置，其特 徵在於所述設置在爐膛(5)的每個稜角上的燃盡風噴口(4)的中心線(41)與其相鄰一側水冷壁(6)之間的夾角為20°^a《70°。
5、 根據權利要求1所述的一種牆式布置的水平濃淡直流燃燒裝置，其特 徵在於所述設置在每個水冷壁(6)上的燃盡風噴口(4)的中心線(41)與其所在的 水冷壁(6)上的相交點距最近的爐膛(5)的稜角處的距離為L2， 1/5 Lk^L2<^/2 Lk;或者l/5Ls^L^l/2Ls，所述Lk為爐膛寬度，所述Ls為爐膛深度。
6、 根據權利要求1所述的一種牆式布置的水平濃淡直流燃燒裝置，其特 徵在於所述設置在每個水冷壁(6)上的燃盡風噴口(4)的中心線(41)在向火側方 向與其所在水冷壁(6)的夾角為54°^x《127°。
全文摘要
一種牆式布置的水平濃淡直流燃燒裝置，它涉及一種水平濃淡直流燃燒裝置。針對直流燃燒器四角切圓布置，煤粉氣流兩側補氣條件不同，易發生偏斜而引發結渣和高溫腐蝕問題。爐膛(5)的四面水冷壁(6)上分別設置有濃、淡一次風噴口和二次風噴口(3)並組合構成一組燃燒器(7)，二次風噴口(3)的中心線(31)和淡一次風噴口(2)的中心線(21)在向火側方向與其所在的水冷壁(6)之間的夾角分別為α1和α2，濃一次風噴口(1)的中心線(11)與淡一次風噴口(2)的中心線(21)之間的夾角為α3，水冷壁(6)上或者爐膛(5)的每個稜角處設置有燃盡風噴口(4)，燃盡風噴口(4)設置在燃燒器(7)的上方。本發明合理組織煤粉和空氣的混合，同時防止煤粉氣流偏斜，利於對鍋爐的穩燃、低負荷及低NOx排放。
文檔編號F23C5/00GK101315184SQ200810064748
公開日2008年12月3日 申請日期2008年6月17日 優先權日2008年6月17日
發明者輝 劉, 吳少華, 孫紹增, 明 秦, 秦裕琨 申請人:哈爾濱工業大學