一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置的制造方法
专利名称:一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，所述装置包括多角切圆燃烧炉膛，所述多角切圆燃烧炉膛包括炉膛角墙和炉膛侧墙、多角切圆燃烧炉膛炉墙上的多列沿高度方向设置的一次风喷口、点火二次风喷口和燃尽风喷口。本实用新型还公开了利用该燃烧装置进行燃烧的方法。本实用新型提供的多角切圆煤粉解耦燃烧装置可根据煤粉燃烧特性和NOx转化规律，实现多尺度降低NOx排放，并改进了先前多角切圆煤粉解耦燃烧装置的不足。
【专利说明】
一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及煤粉燃烧设备领域，具体地，本实用新型涉及一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置。
【背景技术】
[0002]煤粉燃烧的效率与NOx的排放存在较难克服的耦合问题。煤粉高温高氧条件下燃烧有利于燃尽，但会增加的氮氧化物NOx生成；反之，低温低氧燃烧有利于抑制NOx生成，但煤粉更不易燃尽。
[0003]目前空气分级燃烧技术是煤粉锅炉最有效的低NOx燃烧技术。宏观空气分级燃烧技术主要采用增加燃尽风和到主燃烧区的距离，来控制炉膛内还原性气氛和还原性气氛的区域范围，但使得富氧燃尽阶段拖后，反应活性更低的焦炭的燃烧温度和燃烧时间缩短，致使飞灰可燃物的含量增高，锅炉效率下降。同时炉膛中大范围还原性气氛也使得炉膛结焦和水冷壁的高温腐蚀几率增加。
[0004]为解决煤粉燃烧效率与NOx排放的耦合问题，专利(专利申请号:201110374539X)提出一种多角切圆煤粉解耦燃烧技术方案。该专利采用多尺度方法，细化了空气分级，强化了较小尺度和中等尺度的空气分级燃烧，减少了对较大尺度宏观空气分级燃烧的依赖，可在降低NOx排放的同时确保燃烧效率和提高稳燃能力。该方案对燃用低挥发份和低热值等难燃煤时，效果更突出。
[0005]但该方案在实际应用中还存在一些不足。相比传统四角切圆燃烧煤粉炉，所述专利(专利申请号:201110374539X)提出的方案虽然提高了一次风的集中布置程度，但其一次风和二次风采用分组相对应设置，一、二次风的混合相对集中，容易产生局部过氧高温，不利于形成稳定均匀的还原性气氛抑制NOx的生成。
[0006]相对传统四角切圆燃烧煤粉炉，由于所述专利的上下游相邻的喷口间距减小，且部分上游喷口射流方向垂直于下游喷口的射流方向，上游气流对下游气流的横向推力增大，造成炉膛旋转气流切圆直径过大，气流和煤粉颗粒过多地集中在炉墙周围，一方面容易造成炉墙结焦，另一方面炉膛的燃烧充满度下降，炉膛中部利用下降。由于炉墙射流的较大偏转和较少的角部二次风的射流引吸作用，该多角切圆燃烧方案在炉膛的炉墙附近和墙角区域的气流上升速度均高于原四角切圆燃烧方式，炉膛中下部气流向下流动量增加，下降速度较快，造成了炉渣比例和炉渣含碳量增大。
[0007]另外，针对低挥发分难燃煤的传统空气分级低氮燃烧，应在燃烧初期和炉膛下部采用更低的过量空气系数，但过低的空气量使得燃烧区燃烧强度降低，反应温度降低，不利于稳定燃烧、提高燃烧速度和使氮尽快析出。
【实用新型内容】
[0008]为了克服上述问题，本实用新型提出一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置。
[0009]本实用新型提供的均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，该装置包括多角切圆燃烧炉膛，所述多角切圆燃烧炉膛包括炉膛角墙和炉膛侧墙、多角切圆燃烧炉膛炉墙上的多列沿高度方向设置的一次风喷口、点火二次风喷口和燃尽风喷口，
[0010]所述的一次风喷口的宽高比为1.5?3;所述一次风喷口间不设置二次风喷口，相邻的一次风喷口间的中心距为喷口高度的1.5?3倍；
[0011]最下部的一次风喷口的下方设置点火二次风喷口；最上方的一次风喷口的上方间隔一定距离设置燃尽风喷口，燃尽风喷口与最上方的一次风喷口的中心距大于一次风喷口高度的2倍；
[0012]每列一次风喷口的下游侧均平行布置有一列二次风喷口，相邻的二次风喷口的中心距为二次风喷口高度的1.2?4倍;最下方的二次风喷口的高度不低于点火二次风喷口 ；最上方的二次风喷口的高度高于最上方的一次风喷口，低于燃尽风喷口。
[0013]所述一次风喷口采用集中布置方式，一次风喷口间不设置二次风喷口，一次风喷口间的中心距为喷口高度的1.5?3倍。最下部两个一次风喷口的间距根据煤种确定，如对于不易着火的煤，最下部一次风喷口中心距小于喷口高度的2倍；
[0014]作为一种改进，所述一次风喷口、点火二次风喷口和燃尽风喷口采用气流流向不垂直于炉墙的倾斜布置，以形成较小的假想切圆直径，且一次风喷口形成的假想切圆直径不大于二次风喷口的假想切圆直径;或者一次风喷口形成的假想切圆与二次风喷口的假想切圆旋向相反。
[0015]作为上述技术方案的一种改进，所述的二次风喷口采用能同时进行垂直上下摆动和左右摆动的结构。如所述的二次风喷口采用一套独立的可同时进行垂直上下摆动和左右摆动的结构，水平摆动采用现场手动调节，垂直摆动采用远程电动调节。
[0016]作为上述技术方案的一种改进，所述的一次风喷口设有冷却助燃风喷口，冷却助燃风喷口设置在一次风喷口的背火侧(旋转气流的下游侧)，冷却助燃风环绕一次风喷口四壁流动后由冷却助燃风喷口进入炉膛;所述冷却助燃风喷口的调节挡板在全关闭位置留有间隙通流。各层一次风喷口的冷却助燃风量视煤种调节，可保障与燃烧进程相适应的合理配风;每个喷口的冷却助燃风的调节挡板在全关闭位置也留有间隙通流，保障最小冷却风流量。
[0017]作为上述技术方案的一种改进，所述冷却助燃风喷口为变截面喷口，此处可采用喷口变截面和风道变截面两种调节流量的方式以增强对喷口气流速度的调节能力;所述冷却助燃风喷口可与一次风喷口采用外壳一体化结构，便于制造和安装。
[0018]作为改进，所述冷却助燃风喷口与一次风喷口的气流流向的水平夹角为O?30度，以控制一次风与冷却助燃风的混合时机；
[0019]作为上述技术方案的一种改进，所述的点火二次风喷口内设置有大小两只点火油枪，或所述一次风喷口内部设置油枪或/或等离子点火装置。例如所述的点火二次风喷口内可设置大小两只点火油枪，大小油枪可随燃烧状况切换投运，以达到节油的目的;对于优质易燃煤，点火二次风喷口内可不设置点火油枪，而在所述一次风喷口内部设置点火和助燃的小油枪或等离子点火装置。
[0020]作为上述技术方案的一种改进，所述的多角切圆燃烧炉膛为四角切圆燃烧炉膛或八角切圆燃烧炉膛。
[0021]作为上述技术方案的一种改进，所述的每列二次风喷口设置于炉膛角墙上，对应地，所述的每列一次风喷口、点火二次风喷口及其燃尽风喷口设置于炉膛侧墙上;或，所述的二次风喷口设置于炉膛侧墙上，对应地，所述的每列一次风喷口、点火二次风喷口及其燃尽风喷口设置于炉膛角墙上;或，所述的每列一次风喷口、点火二次风喷口及其燃尽风喷口设置于炉膛侧墙一侧，并与设置于炉膛同一侧墙上的二次风喷口彼此保持一定间隔。
[0022]由于炉膛中烟气的旋转上升运行，烟气上游和下游是相对的，因而，上述二次风喷口作为中等尺度分级送风喷口可以布置在一次风喷口的上游，也可布置在下游，二次风喷口也可和对应的每列一次风喷口、点火二次风喷口及其燃尽风喷口都设置于炉膛侧墙上，只要彼此保持一定间隔即可实现上下游分级燃烧的目的，但二次风喷口设置在距离一次风喷口较近的下游更有利于抑制炉墙的结焦和高温腐蚀。
[0023]作为上述技术方案的一种改进，所述的一次风喷口采用煤粉解耦燃烧器。所述的点火二次风喷口采用一套独立的进行水平左右摆动的结构;所述的燃尽风喷口采用一套独立的同时进行水平左右摆动和垂直上下摆动的结构。
[0024]作为上述技术方案的一种改进，所述的燃尽风喷口采用单个喷口，或，采用上下或左右相邻2个及以上的燃尽风喷口组成一组，各喷口独立布置。燃尽风喷口也可仅设一个喷口，也可多个喷口采用上下或左右分散布置。
[0025]作为上述技术方案的一种改进，所述的燃尽风喷口和最上部一次风喷口间还设置有三次风喷口或乏气喷口，以利于三次风或乏气携带的煤粉在高温区燃尽。
[0026]作为一种改进，三次风喷口或乏气喷口可布置于一次风喷口之间。
[0027]作为上述技术方案的一种改进，所述各喷口的配风方式为:
[0028]流经所述二次风喷口的二次风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的20%?80%;随着燃煤的易燃性的增强，该风量可减小;若锅炉炉膛的结焦状况较重，可增大该风量；
[0029]流经所述点火二次风喷口的二次风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的10%?30%;随着燃煤的易燃性的增强，该风量可增大；
[0030]流经所述燃尽风喷口的燃尽风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的10%?40 % ；随着燃煤的易燃性的增强，该风量可减小;若要提高锅炉主、再热汽温，则可增大该风量;若飞灰含碳量较大，可减小该风量；
[0031]流经冷却助燃风喷口的冷却助燃风量占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的5?40%，随着燃煤的易燃性的增强，该风量可增大;若锅炉炉膛的结焦状况较重，可增大该风量。
[0032]本实用新型实现同时降低飞灰可燃物和NOx排放的解耦燃烧过程是:
[0033]由各喷口进入炉膛的气流在相互作用下在炉膛形成旋转上升的气流，一次风喷口携带煤粉进入炉膛燃烧，二次风喷口补充主要助燃空气，冷却助燃风喷口补充部分助燃空气，燃尽风喷口补充燃尽空气。
[0034]在较小尺度上，通过将多角切圆燃烧炉膛上的每列一次风喷口3采用集中布置方式，利用解耦燃烧器一次风喷口的高度浓缩和高速加热特性，使燃烧器喷口射向炉膛的一次风气流在前后分别形成强还原性和弱还原性燃烧区域，实现多区径向前后分级燃烧，重点抑制挥发分氮向NOx的转化；
[0035]在中等尺度上，通过设置与一次风喷口有一定夹角的冷却助燃风喷口，以及在所述的每列一次风喷口近侧平行布置有一列二次风喷口，使得一次风喷口射流的上下游前后分别形成强还原性区域和弱还原性或弱氧化性区域，实现多区水平左右分级燃烧，重点抑制焦炭氮向NOx的转化；
[0036]在宏观尺度上，通过在大炉膛上部设置燃尽风喷口，使炉膛下部和上部分别形成还原性区域和氧化性区域，实现垂直上下空气分级燃烧，同时抑制燃料型氮和热力型氮的生成。
[0037]由于较小尺度和中等尺度空气分级燃烧在煤粉挥发分氮和焦炭氮析出阶段抑制了大部分氮氧化物的生成，可以减小对宏观空气分级的依赖，减小燃尽风量和距离炉膛下部主燃烧区的距离，从而提高了可燃物燃尽阶段的燃烧温度和时间，提高了燃烧效率。
[0038]另外，由于助燃风和二次风的均匀分布，助燃空气及时与煤粉逐渐均匀扩散混合，精确控制了煤粉不同燃烧阶段的燃烧气氛，避免了二次风和燃尽风与可燃物的集中混合造成的局部高温富氧，并使燃烧过程连续进行，不必设置独立的反应速度较低的较长燃尽阶段。
[0039]各喷口水平摆动可调节假想切圆的直径，优化动力场，喷口垂直摆动可调节炉膛出口烟温，从而调节锅炉再热蒸汽温度等，燃尽风喷口水平摆动还可以调节炉膛出口烟气的温度偏差，确保受热面的安全。
[0040]优选的，流经所述二次风喷口的二次风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的 20% ?80% ；
[0041]流经所述点火二次风喷口的二次风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的10%?30% ；
[0042]流经所述燃尽风喷口的燃尽风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的10%?40%。
[0043]更优选的，流经冷却助燃风喷口的冷却助燃风量占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的5?40 %。
[0044]本实用新型提供的多角切圆煤粉解耦燃烧装置可根据煤粉燃烧特性和NOx转化规律，实现多尺度降低NOx排放，并改进了先前多角切圆煤粉解耦燃烧装置的不足:
[0045]1、在下游二次风防止炉墙结焦的配合下，一次风喷口宽高比增大，增加了卷吸能力和近距离横向刚性，提高了稳定燃烧和防止炉墙结焦能力；一次风喷口间不设置二次风喷口，可降低一次风总体安装高度，煤粉初期易燃部分更集中，燃烧稳定性增强;通过控制助燃空气和二次风量来控制炉膛下部区域燃烧强度，使得下部形成更为强烈的还原性气氛;一次风喷口间不设置二次风，还使得上层一次风对下层一次风产生燃料再燃作用。
[0046]2、二次风喷口上部不设置燃尽风喷口，且与一次风喷口相对连续布置，使二次风与螺旋上升的一次风混合气流及早均匀扩散混合，即有利于避免产生局部过氧和高温环境，也可确保在适宜的还原性气氛下使燃尽过程连续展开。
[0047]3、一次风喷口背火侧设置冷却助燃风喷口，即可防止置于高温区的一次风喷口过热烧损，又可根据煤质调节与燃烧进程相适应的合理配风，强化了水平空气分级燃烧，并且均匀配风使燃烧连续性增强。
[0048]4、除最下层一次风喷口随煤种调整距离外，其它一次风喷口间均留有适当间距，可增强一次风与高温烟气的混合，并减小一次风向火侧与背火侧的压差，有利于提高稳定燃烧和防止炉墙结焦的能力。
[0049]5、动量较大的二次风采用可水平和垂直摆动的喷口，即保障可远程电动调节汽温，也有利优化动力场，控制气流切圆直径，减少炉膛中心的下降气流量，减小炉渣比例和炉渣含炭量。
[0050]6、对于难燃煤，墙式二次风喷口内设容量大小不同的两只点火油枪，根据煤种和燃烧负荷分别控制两只油枪的投入，即可以集中点火能量提高点火区温度，油枪全部置于最下部，也有利于对上部煤粉的传热和点火，提高燃尽度，同时减少助燃的耗油量，达到节油的目的。
[0051]7、本实用新型可有效解决燃用低灰熔点煤的易结焦问题，便于优化炉膛设计和燃烧控制;本实用新型可将一次风喷口设置在靠近火焰中心更近的炉墙，并具有高温空气燃烧的特点，对于低挥发难燃煤可显著提高稳燃能力，降低NOx的排放，即可采用直吹式系统，也可取代W型火焰炉等，显著降低锅炉、燃烧及制粉系统的造价。
【附图说明】
[0052]图1为本实用新型的一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置的俯视图示意图，
[0053]图2是本实用新型的一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置局部膛炉墙上的喷口示意图。
[0054]附图标识
[0055]1、二次风喷口； 2、炉膛角墙;3、一次风喷口； 4、炉膛侧墙;5、假想切圆；6、冷却助燃风喷口 ；7、点火二次风喷口 ；8、点火油枪;9、燃尽风喷口。
【具体实施方式】
[0056]如下为本实用新型的实施例，其仅用对本实用新型的解释而并非限制。
[0057]本实用新型提出一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置包括多角切圆燃烧炉膛，该多角切圆燃烧炉膛包括炉膛角墙2和炉膛侧墙4、多角切圆燃烧炉膛炉墙上的多列沿高度方向设置的一次风喷口 3、点火二次风喷口 7和燃尽风喷口 9。
[0058]所述的一次风喷口3的宽高比1.5?3;所述一次风喷口 3采用集中布置方式，一次风喷口3间不设置二次风喷口，一次风喷口间的中心距为喷口高度的1.5?3倍，最下部两个一次风喷口的间距根据煤种确定，不易着火的煤最下部一次风喷口中心距小于喷口高度的2倍；
[0059]最下部的一次风喷口3的下方设置点火二次风喷口 7;最上方的一次风喷口 3的上方间隔一定距离设置燃尽风喷口 9，燃尽风喷口与最上方的一次风喷口 3的中心距大于一次风喷口高度的3倍；
[0060]所述的每列一次风喷口 3的近侧均平行布置有一列二次风喷口 I，该列二次风喷口I的中心距为二次风喷口高度的1.2?4倍;最下方的二次风喷口 I的高度不低于点火二次风喷口 7;最上方的二次风喷口的高度高于最上方的一次风喷口 3，低于燃尽风喷口 9;
[0061]作为一种改进，布置在侧墙上的喷口采用气流流向不垂直于炉墙的倾斜布置，以形成较小的假想切圆直径，一次风喷口形成的假想切圆直径不大于二次风喷口的假想切圆直径或者一次风喷口形成的假想切圆与二次风喷口的假想切圆旋向相反；
[0062]作为上述技术方案的一种改进，所述的二次风喷口I采用一套独立的可同时进行垂直上下摆动和左右摆动的结构，水平摆动采用现场手动调节，垂直摆动采用远程电动调
-K-
T ；
[0063]作为上述技术方案的一种改进，所述的一次风喷口3设有冷却助燃风喷口 6，冷却助燃风喷口 6设置在一次风喷口 3的背火侧(旋转气流的下游侧)，冷却助燃风环绕一次风喷口 3四壁流动后由冷却助燃风喷口 6进入炉膛；各层一次风喷口的冷却助燃风量视煤种调节，可保障与燃烧进程相适应的合理配风;每个喷口的冷却助燃风的调节挡板在全关闭位置也留有间隙通流，保障最小冷却风流量;作为改进，所述冷却助燃风喷口 6为变截面喷口，可采用喷口变截面和风道变截面两种调节流量的方式以增强对喷口气流速度的调节能力；所述冷却助燃风喷口 6可与一次风喷口 3采用外壳一体化结构，便于制造和安装;作为改进，所述冷却助燃风喷口 6与一次风喷口 3的气流流向的水平夹角为O?30度，以控制一次风与冷却助燃风的混合时机；
[0064]作为上述技术方案的一种改进，所述的点火二次风喷口7内设置有大小两只点火油枪8，大小油枪可随燃烧状况切换投运，以达到节油的目的;对于优质易燃煤，点火二次风喷口 7内不设置点火油枪8，在所述一次风喷口 3内部设置点火和助燃的小油枪或等离子点火装置。
[0065]作为上述技术方案的一种改进，所述的多角切圆燃烧炉膛为四角切圆燃烧炉膛或八角切圆燃烧炉膛。
[0066]作为上述技术方案的一种改进，所述的每列二次风喷口I设置于炉膛角墙上，对应地，所述的每列一次风喷口 3、点火二次风喷口 7及其燃尽风喷口 9设置于炉膛侧墙上;或，所述的二次风喷口 I设置于炉膛侧墙上，对应地，所述的每列一次风喷口3、点火二次风喷口7及其燃尽风喷口9设置于炉膛角墙上;或，所述的每列一次风喷口 3、点火二次风喷口 7及其燃尽风喷口9设置于炉膛侧墙一侧，并与设置于炉膛同一侧墙上的二次风喷口 I彼此保持一定间隔。
[0067]由于炉膛中烟气的旋转上升运行，烟气上游和下游是相对的，因而，上述二次风喷口 I作为中等尺度分级送风喷口可以布置在一次风喷口 3的上游，也可布置在下游，二次风喷口也可和对应的每列一次风喷口 3、点火二次风喷口 7及其燃尽风喷口 9都设置于炉膛侧墙上，只要彼此保持一定间隔即可实现上下游分级燃烧的目的，但二次风喷口设置在距离一次风喷口较近的下游更有利于抑制炉墙的结焦和高温腐蚀。
[0068]作为上述技术方案的一种改进，所述的一次风喷口3采用煤粉解耦燃烧器。所述的点火二次风喷口 7采用一套独立的进行水平左右摆动的结构;所述的燃尽风喷口 9采用一套独立的同时进行水平左右摆动和垂直上下摆动的结构。
[0069]作为上述技术方案的一种改进，所述的燃尽风喷口9采用单个喷口，或，采用上下或左右相邻2个及以上的燃尽风喷口 9组成一组，各喷口独立布置。燃尽风喷口 9也可仅设一个喷口，也可多个喷口采用上下或左右分散布置。
[0070]作为上述技术方案的一种改进，所述的燃尽风喷口9和最上部一次风喷口 3间还设置有三次风喷口或乏气喷口，以利于三次风或乏气携带的煤粉在高温区燃尽。
[0071 ] 作为一种改进，三次风喷口或乏气喷口可布置于一次风喷口 3之间。
[0072]作为上述技术方案的一种改进，所述各喷口的配风方式为:
[0073]流经所述二次风喷口I的二次风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的20%?80%;随着燃煤的易燃性的增强，该风量可减小;若锅炉炉膛的结焦状况较重，可增大该风量；
[0074]流经所述点火二次风喷口7的二次风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的10%?30%;随着燃煤的易燃性的增强，该风量可增大；
[0075]流经所述燃尽风喷口9的燃尽风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的10%?40%;随着燃煤的易燃性的增强，该风量可减小;若要提高锅炉主、再热汽温，则可增大该风量;若飞灰含碳量较大，可减小该风量；
[0076]流经冷却助燃风喷口6的冷却助燃风量占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的5?40%，随着燃煤的易燃性的增强，该风量可增大;若锅炉炉膛的结焦状况较重，可增大该风量。
[0077]本实用新型实现同时降低飞灰可燃物和NOx排放的解耦燃烧过程是:
[0078]由各喷口进入炉膛的气流在相互作用下在炉膛形成旋转上升的气流，一次风喷口携带煤粉进入炉膛燃烧，二次风喷口补充主要助燃空气，冷却助燃风喷口 6补充部分助燃空气，燃尽风喷口补充燃尽空气。
[0079]在较小尺度上，通过将多角切圆燃烧炉膛上的每列一次风喷口3采用集中布置方式，利用解耦燃烧器一次风喷口的高度浓缩和高速加热特性，使燃烧器喷口射向炉膛的一次风气流在前后分别形成强还原性和弱还原性燃烧区域，实现多区径向前后分级燃烧，重点抑制挥发分氮向NOx的转化；
[0080]在中等尺度上，通过设置与一次风喷口3有一定夹角的冷却助燃风喷口 6，以及在所述的每列一次风喷口 3近侧平行布置有一列二次风喷口 I，使得一次风喷口 3射流的上下游前后分别形成强还原性区域和弱还原性或弱氧化性区域，实现多区水平左右分级燃烧，重点抑制焦炭氮向NOx的转化；
[0081 ]在宏观尺度上，通过在大炉膛上部设置燃尽风喷口 9，使炉膛下部和上部分别形成还原性区域和氧化性区域，实现垂直上下空气分级燃烧，同时抑制燃料型氮和热力型氮的生成。
[0082]由于较小尺度和中等尺度空气分级燃烧在煤粉挥发分氮和焦炭氮析出阶段抑制了大部分氮氧化物的生成，可以减小对宏观空气分级的依赖，减小燃尽风量和距离炉膛下部主燃烧区的距离，从而提高了可燃物燃尽解读的燃烧温度和时间，提高了燃烧效率。
[0083]另外，由于助燃风和二次风的均匀分布，助燃空气及时与煤粉逐渐均匀扩散混合，精确控制了煤粉不同燃烧阶段的燃烧气氛，避免了二次风和燃尽风与可燃物的集中混合造成的局部高温富氧，并使燃烧过程连续进行，不必设置独立的反应速度较低的较长燃尽阶段。
[0084]各喷口水平摆动可调节假想切圆的直径，优化动力场，喷口垂直摆动可调节炉膛出口烟温，从而调节锅炉再热蒸汽温度等，燃尽风喷口水平摆动还可以调节炉膛出口烟气的温度偏差，确保受热面的安全。
【主权项】
1.一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，所述装置包括多角切圆燃烧炉膛，所述多角切圆燃烧炉膛包括炉膛角墙和炉膛侧墙、多角切圆燃烧炉膛炉墙上的多列沿高度方向设置的一次风喷口、点火二次风喷口和燃尽风喷口，其特征在于， 所述的一次风喷口的宽高比为1.5?3;所述一次风喷口间不设置二次风喷口，相邻的一次风喷口间的中心距为喷口高度的1.5?3倍； 最下部的一次风喷口的下方设置点火二次风喷口；最上方的一次风喷口的上方间隔一定距离设置燃尽风喷口，燃尽风喷口与最上方的一次风喷口的中心距大于一次风喷口高度的2倍； 每列一次风喷口的下游侧均平行布置有一列二次风喷口，相邻的二次风喷口的中心距为二次风喷口高度的I.2?4倍;最下方的二次风喷口的高度不低于点火二次风喷口 ；最上方的二次风喷口的高度高于最上方的一次风喷口，低于燃尽风喷口。2.根据权利要求1所述的均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，其特征在于，所述一次风喷口、点火二次风喷口和燃尽风喷口采用气流流向不垂直于炉墙的倾斜布置，以形成较小的假想切圆直径，且一次风喷口形成的假想切圆直径不大于二次风喷口的假想切圆直径;或者一次风喷口形成的假想切圆与二次风喷口的假想切圆旋向相反。3.根据权利要求1或2所述的均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，其特征在于，所述的二次风喷口采用能同时进行垂直上下摆动和左右摆动的结构。4.根据权利要求1或2所述的均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，其特征在于，所述的一次风喷口设有冷却助燃风喷口，冷却助燃风喷口设置在一次风喷口的背火侧，冷却助燃风环绕一次风喷口四壁流动后由冷却助燃风喷口进入炉膛;所述冷却助燃风喷口的调节挡板在全关闭位置留有间隙通流。5.根据权利要求4所述的均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，其特征在于，所述冷却助燃风喷口为变截面喷口。6.根据权利要求4所述的均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，其特征在于，所述冷却助燃风喷口与一次风喷口的气流流向的水平夹角为O?30度。7.根据权利要求1或2所述的均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，其特征在于，所述的点火二次风喷口内设置有大小两只点火油枪，或所述一次风喷口内部设置油枪或/或等离子点火装置。
【文档编号】F23C7/02GK205717173SQ201620228851
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】郝江平, 娄慧如, 高士秋, 王菁, 赵康, 闫跃文
【申请人】山西三合盛节能环保技术股份有限公司, 中国科学院过程工程研究所
【专利摘要】本实用新型公开了一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，所述装置包括多角切圆燃烧炉膛，所述多角切圆燃烧炉膛包括炉膛角墙和炉膛侧墙、多角切圆燃烧炉膛炉墙上的多列沿高度方向设置的一次风喷口、点火二次风喷口和燃尽风喷口。本实用新型还公开了利用该燃烧装置进行燃烧的方法。本实用新型提供的多角切圆煤粉解耦燃烧装置可根据煤粉燃烧特性和NOx转化规律，实现多尺度降低NOx排放，并改进了先前多角切圆煤粉解耦燃烧装置的不足。
【专利说明】
一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及煤粉燃烧设备领域，具体地，本实用新型涉及一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置。
【背景技术】
[0002]煤粉燃烧的效率与NOx的排放存在较难克服的耦合问题。煤粉高温高氧条件下燃烧有利于燃尽，但会增加的氮氧化物NOx生成；反之，低温低氧燃烧有利于抑制NOx生成，但煤粉更不易燃尽。
[0003]目前空气分级燃烧技术是煤粉锅炉最有效的低NOx燃烧技术。宏观空气分级燃烧技术主要采用增加燃尽风和到主燃烧区的距离，来控制炉膛内还原性气氛和还原性气氛的区域范围，但使得富氧燃尽阶段拖后，反应活性更低的焦炭的燃烧温度和燃烧时间缩短，致使飞灰可燃物的含量增高，锅炉效率下降。同时炉膛中大范围还原性气氛也使得炉膛结焦和水冷壁的高温腐蚀几率增加。
[0004]为解决煤粉燃烧效率与NOx排放的耦合问题，专利(专利申请号:201110374539X)提出一种多角切圆煤粉解耦燃烧技术方案。该专利采用多尺度方法，细化了空气分级，强化了较小尺度和中等尺度的空气分级燃烧，减少了对较大尺度宏观空气分级燃烧的依赖，可在降低NOx排放的同时确保燃烧效率和提高稳燃能力。该方案对燃用低挥发份和低热值等难燃煤时，效果更突出。
[0005]但该方案在实际应用中还存在一些不足。相比传统四角切圆燃烧煤粉炉，所述专利(专利申请号:201110374539X)提出的方案虽然提高了一次风的集中布置程度，但其一次风和二次风采用分组相对应设置，一、二次风的混合相对集中，容易产生局部过氧高温，不利于形成稳定均匀的还原性气氛抑制NOx的生成。
[0006]相对传统四角切圆燃烧煤粉炉，由于所述专利的上下游相邻的喷口间距减小，且部分上游喷口射流方向垂直于下游喷口的射流方向，上游气流对下游气流的横向推力增大，造成炉膛旋转气流切圆直径过大，气流和煤粉颗粒过多地集中在炉墙周围，一方面容易造成炉墙结焦，另一方面炉膛的燃烧充满度下降，炉膛中部利用下降。由于炉墙射流的较大偏转和较少的角部二次风的射流引吸作用，该多角切圆燃烧方案在炉膛的炉墙附近和墙角区域的气流上升速度均高于原四角切圆燃烧方式，炉膛中下部气流向下流动量增加，下降速度较快，造成了炉渣比例和炉渣含碳量增大。
[0007]另外，针对低挥发分难燃煤的传统空气分级低氮燃烧，应在燃烧初期和炉膛下部采用更低的过量空气系数，但过低的空气量使得燃烧区燃烧强度降低，反应温度降低，不利于稳定燃烧、提高燃烧速度和使氮尽快析出。
【实用新型内容】
[0008]为了克服上述问题，本实用新型提出一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置。
[0009]本实用新型提供的均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，该装置包括多角切圆燃烧炉膛，所述多角切圆燃烧炉膛包括炉膛角墙和炉膛侧墙、多角切圆燃烧炉膛炉墙上的多列沿高度方向设置的一次风喷口、点火二次风喷口和燃尽风喷口，
[0010]所述的一次风喷口的宽高比为1.5?3;所述一次风喷口间不设置二次风喷口，相邻的一次风喷口间的中心距为喷口高度的1.5?3倍；
[0011]最下部的一次风喷口的下方设置点火二次风喷口；最上方的一次风喷口的上方间隔一定距离设置燃尽风喷口，燃尽风喷口与最上方的一次风喷口的中心距大于一次风喷口高度的2倍；
[0012]每列一次风喷口的下游侧均平行布置有一列二次风喷口，相邻的二次风喷口的中心距为二次风喷口高度的1.2?4倍;最下方的二次风喷口的高度不低于点火二次风喷口 ；最上方的二次风喷口的高度高于最上方的一次风喷口，低于燃尽风喷口。
[0013]所述一次风喷口采用集中布置方式，一次风喷口间不设置二次风喷口，一次风喷口间的中心距为喷口高度的1.5?3倍。最下部两个一次风喷口的间距根据煤种确定，如对于不易着火的煤，最下部一次风喷口中心距小于喷口高度的2倍；
[0014]作为一种改进，所述一次风喷口、点火二次风喷口和燃尽风喷口采用气流流向不垂直于炉墙的倾斜布置，以形成较小的假想切圆直径，且一次风喷口形成的假想切圆直径不大于二次风喷口的假想切圆直径;或者一次风喷口形成的假想切圆与二次风喷口的假想切圆旋向相反。
[0015]作为上述技术方案的一种改进，所述的二次风喷口采用能同时进行垂直上下摆动和左右摆动的结构。如所述的二次风喷口采用一套独立的可同时进行垂直上下摆动和左右摆动的结构，水平摆动采用现场手动调节，垂直摆动采用远程电动调节。
[0016]作为上述技术方案的一种改进，所述的一次风喷口设有冷却助燃风喷口，冷却助燃风喷口设置在一次风喷口的背火侧(旋转气流的下游侧)，冷却助燃风环绕一次风喷口四壁流动后由冷却助燃风喷口进入炉膛;所述冷却助燃风喷口的调节挡板在全关闭位置留有间隙通流。各层一次风喷口的冷却助燃风量视煤种调节，可保障与燃烧进程相适应的合理配风;每个喷口的冷却助燃风的调节挡板在全关闭位置也留有间隙通流，保障最小冷却风流量。
[0017]作为上述技术方案的一种改进，所述冷却助燃风喷口为变截面喷口，此处可采用喷口变截面和风道变截面两种调节流量的方式以增强对喷口气流速度的调节能力;所述冷却助燃风喷口可与一次风喷口采用外壳一体化结构，便于制造和安装。
[0018]作为改进，所述冷却助燃风喷口与一次风喷口的气流流向的水平夹角为O?30度，以控制一次风与冷却助燃风的混合时机；
[0019]作为上述技术方案的一种改进，所述的点火二次风喷口内设置有大小两只点火油枪，或所述一次风喷口内部设置油枪或/或等离子点火装置。例如所述的点火二次风喷口内可设置大小两只点火油枪，大小油枪可随燃烧状况切换投运，以达到节油的目的;对于优质易燃煤，点火二次风喷口内可不设置点火油枪，而在所述一次风喷口内部设置点火和助燃的小油枪或等离子点火装置。
[0020]作为上述技术方案的一种改进，所述的多角切圆燃烧炉膛为四角切圆燃烧炉膛或八角切圆燃烧炉膛。
[0021]作为上述技术方案的一种改进，所述的每列二次风喷口设置于炉膛角墙上，对应地，所述的每列一次风喷口、点火二次风喷口及其燃尽风喷口设置于炉膛侧墙上;或，所述的二次风喷口设置于炉膛侧墙上，对应地，所述的每列一次风喷口、点火二次风喷口及其燃尽风喷口设置于炉膛角墙上;或，所述的每列一次风喷口、点火二次风喷口及其燃尽风喷口设置于炉膛侧墙一侧，并与设置于炉膛同一侧墙上的二次风喷口彼此保持一定间隔。
[0022]由于炉膛中烟气的旋转上升运行，烟气上游和下游是相对的，因而，上述二次风喷口作为中等尺度分级送风喷口可以布置在一次风喷口的上游，也可布置在下游，二次风喷口也可和对应的每列一次风喷口、点火二次风喷口及其燃尽风喷口都设置于炉膛侧墙上，只要彼此保持一定间隔即可实现上下游分级燃烧的目的，但二次风喷口设置在距离一次风喷口较近的下游更有利于抑制炉墙的结焦和高温腐蚀。
[0023]作为上述技术方案的一种改进，所述的一次风喷口采用煤粉解耦燃烧器。所述的点火二次风喷口采用一套独立的进行水平左右摆动的结构;所述的燃尽风喷口采用一套独立的同时进行水平左右摆动和垂直上下摆动的结构。
[0024]作为上述技术方案的一种改进，所述的燃尽风喷口采用单个喷口，或，采用上下或左右相邻2个及以上的燃尽风喷口组成一组，各喷口独立布置。燃尽风喷口也可仅设一个喷口，也可多个喷口采用上下或左右分散布置。
[0025]作为上述技术方案的一种改进，所述的燃尽风喷口和最上部一次风喷口间还设置有三次风喷口或乏气喷口，以利于三次风或乏气携带的煤粉在高温区燃尽。
[0026]作为一种改进，三次风喷口或乏气喷口可布置于一次风喷口之间。
[0027]作为上述技术方案的一种改进，所述各喷口的配风方式为:
[0028]流经所述二次风喷口的二次风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的20%?80%;随着燃煤的易燃性的增强，该风量可减小;若锅炉炉膛的结焦状况较重，可增大该风量；
[0029]流经所述点火二次风喷口的二次风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的10%?30%;随着燃煤的易燃性的增强，该风量可增大；
[0030]流经所述燃尽风喷口的燃尽风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的10%?40 % ；随着燃煤的易燃性的增强，该风量可减小;若要提高锅炉主、再热汽温，则可增大该风量;若飞灰含碳量较大，可减小该风量；
[0031]流经冷却助燃风喷口的冷却助燃风量占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的5?40%，随着燃煤的易燃性的增强，该风量可增大;若锅炉炉膛的结焦状况较重，可增大该风量。
[0032]本实用新型实现同时降低飞灰可燃物和NOx排放的解耦燃烧过程是:
[0033]由各喷口进入炉膛的气流在相互作用下在炉膛形成旋转上升的气流，一次风喷口携带煤粉进入炉膛燃烧，二次风喷口补充主要助燃空气，冷却助燃风喷口补充部分助燃空气，燃尽风喷口补充燃尽空气。
[0034]在较小尺度上，通过将多角切圆燃烧炉膛上的每列一次风喷口3采用集中布置方式，利用解耦燃烧器一次风喷口的高度浓缩和高速加热特性，使燃烧器喷口射向炉膛的一次风气流在前后分别形成强还原性和弱还原性燃烧区域，实现多区径向前后分级燃烧，重点抑制挥发分氮向NOx的转化；
[0035]在中等尺度上，通过设置与一次风喷口有一定夹角的冷却助燃风喷口，以及在所述的每列一次风喷口近侧平行布置有一列二次风喷口，使得一次风喷口射流的上下游前后分别形成强还原性区域和弱还原性或弱氧化性区域，实现多区水平左右分级燃烧，重点抑制焦炭氮向NOx的转化；
[0036]在宏观尺度上，通过在大炉膛上部设置燃尽风喷口，使炉膛下部和上部分别形成还原性区域和氧化性区域，实现垂直上下空气分级燃烧，同时抑制燃料型氮和热力型氮的生成。
[0037]由于较小尺度和中等尺度空气分级燃烧在煤粉挥发分氮和焦炭氮析出阶段抑制了大部分氮氧化物的生成，可以减小对宏观空气分级的依赖，减小燃尽风量和距离炉膛下部主燃烧区的距离，从而提高了可燃物燃尽阶段的燃烧温度和时间，提高了燃烧效率。
[0038]另外，由于助燃风和二次风的均匀分布，助燃空气及时与煤粉逐渐均匀扩散混合，精确控制了煤粉不同燃烧阶段的燃烧气氛，避免了二次风和燃尽风与可燃物的集中混合造成的局部高温富氧，并使燃烧过程连续进行，不必设置独立的反应速度较低的较长燃尽阶段。
[0039]各喷口水平摆动可调节假想切圆的直径，优化动力场，喷口垂直摆动可调节炉膛出口烟温，从而调节锅炉再热蒸汽温度等，燃尽风喷口水平摆动还可以调节炉膛出口烟气的温度偏差，确保受热面的安全。
[0040]优选的，流经所述二次风喷口的二次风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的 20% ?80% ；
[0041]流经所述点火二次风喷口的二次风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的10%?30% ；
[0042]流经所述燃尽风喷口的燃尽风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的10%?40%。
[0043]更优选的，流经冷却助燃风喷口的冷却助燃风量占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的5?40 %。
[0044]本实用新型提供的多角切圆煤粉解耦燃烧装置可根据煤粉燃烧特性和NOx转化规律，实现多尺度降低NOx排放，并改进了先前多角切圆煤粉解耦燃烧装置的不足:
[0045]1、在下游二次风防止炉墙结焦的配合下，一次风喷口宽高比增大，增加了卷吸能力和近距离横向刚性，提高了稳定燃烧和防止炉墙结焦能力；一次风喷口间不设置二次风喷口，可降低一次风总体安装高度，煤粉初期易燃部分更集中，燃烧稳定性增强;通过控制助燃空气和二次风量来控制炉膛下部区域燃烧强度，使得下部形成更为强烈的还原性气氛;一次风喷口间不设置二次风，还使得上层一次风对下层一次风产生燃料再燃作用。
[0046]2、二次风喷口上部不设置燃尽风喷口，且与一次风喷口相对连续布置，使二次风与螺旋上升的一次风混合气流及早均匀扩散混合，即有利于避免产生局部过氧和高温环境，也可确保在适宜的还原性气氛下使燃尽过程连续展开。
[0047]3、一次风喷口背火侧设置冷却助燃风喷口，即可防止置于高温区的一次风喷口过热烧损，又可根据煤质调节与燃烧进程相适应的合理配风，强化了水平空气分级燃烧，并且均匀配风使燃烧连续性增强。
[0048]4、除最下层一次风喷口随煤种调整距离外，其它一次风喷口间均留有适当间距，可增强一次风与高温烟气的混合，并减小一次风向火侧与背火侧的压差，有利于提高稳定燃烧和防止炉墙结焦的能力。
[0049]5、动量较大的二次风采用可水平和垂直摆动的喷口，即保障可远程电动调节汽温，也有利优化动力场，控制气流切圆直径，减少炉膛中心的下降气流量，减小炉渣比例和炉渣含炭量。
[0050]6、对于难燃煤，墙式二次风喷口内设容量大小不同的两只点火油枪，根据煤种和燃烧负荷分别控制两只油枪的投入，即可以集中点火能量提高点火区温度，油枪全部置于最下部，也有利于对上部煤粉的传热和点火，提高燃尽度，同时减少助燃的耗油量，达到节油的目的。
[0051]7、本实用新型可有效解决燃用低灰熔点煤的易结焦问题，便于优化炉膛设计和燃烧控制;本实用新型可将一次风喷口设置在靠近火焰中心更近的炉墙，并具有高温空气燃烧的特点，对于低挥发难燃煤可显著提高稳燃能力，降低NOx的排放，即可采用直吹式系统，也可取代W型火焰炉等，显著降低锅炉、燃烧及制粉系统的造价。
【附图说明】
[0052]图1为本实用新型的一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置的俯视图示意图，
[0053]图2是本实用新型的一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置局部膛炉墙上的喷口示意图。
[0054]附图标识
[0055]1、二次风喷口； 2、炉膛角墙;3、一次风喷口； 4、炉膛侧墙;5、假想切圆；6、冷却助燃风喷口 ；7、点火二次风喷口 ；8、点火油枪;9、燃尽风喷口。
【具体实施方式】
[0056]如下为本实用新型的实施例，其仅用对本实用新型的解释而并非限制。
[0057]本实用新型提出一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置包括多角切圆燃烧炉膛，该多角切圆燃烧炉膛包括炉膛角墙2和炉膛侧墙4、多角切圆燃烧炉膛炉墙上的多列沿高度方向设置的一次风喷口 3、点火二次风喷口 7和燃尽风喷口 9。
[0058]所述的一次风喷口3的宽高比1.5?3;所述一次风喷口 3采用集中布置方式，一次风喷口3间不设置二次风喷口，一次风喷口间的中心距为喷口高度的1.5?3倍，最下部两个一次风喷口的间距根据煤种确定，不易着火的煤最下部一次风喷口中心距小于喷口高度的2倍；
[0059]最下部的一次风喷口3的下方设置点火二次风喷口 7;最上方的一次风喷口 3的上方间隔一定距离设置燃尽风喷口 9，燃尽风喷口与最上方的一次风喷口 3的中心距大于一次风喷口高度的3倍；
[0060]所述的每列一次风喷口 3的近侧均平行布置有一列二次风喷口 I，该列二次风喷口I的中心距为二次风喷口高度的1.2?4倍;最下方的二次风喷口 I的高度不低于点火二次风喷口 7;最上方的二次风喷口的高度高于最上方的一次风喷口 3，低于燃尽风喷口 9;
[0061]作为一种改进，布置在侧墙上的喷口采用气流流向不垂直于炉墙的倾斜布置，以形成较小的假想切圆直径，一次风喷口形成的假想切圆直径不大于二次风喷口的假想切圆直径或者一次风喷口形成的假想切圆与二次风喷口的假想切圆旋向相反；
[0062]作为上述技术方案的一种改进，所述的二次风喷口I采用一套独立的可同时进行垂直上下摆动和左右摆动的结构，水平摆动采用现场手动调节，垂直摆动采用远程电动调
-K-
T ；
[0063]作为上述技术方案的一种改进，所述的一次风喷口3设有冷却助燃风喷口 6，冷却助燃风喷口 6设置在一次风喷口 3的背火侧(旋转气流的下游侧)，冷却助燃风环绕一次风喷口 3四壁流动后由冷却助燃风喷口 6进入炉膛；各层一次风喷口的冷却助燃风量视煤种调节，可保障与燃烧进程相适应的合理配风;每个喷口的冷却助燃风的调节挡板在全关闭位置也留有间隙通流，保障最小冷却风流量;作为改进，所述冷却助燃风喷口 6为变截面喷口，可采用喷口变截面和风道变截面两种调节流量的方式以增强对喷口气流速度的调节能力；所述冷却助燃风喷口 6可与一次风喷口 3采用外壳一体化结构，便于制造和安装;作为改进，所述冷却助燃风喷口 6与一次风喷口 3的气流流向的水平夹角为O?30度，以控制一次风与冷却助燃风的混合时机；
[0064]作为上述技术方案的一种改进，所述的点火二次风喷口7内设置有大小两只点火油枪8，大小油枪可随燃烧状况切换投运，以达到节油的目的;对于优质易燃煤，点火二次风喷口 7内不设置点火油枪8，在所述一次风喷口 3内部设置点火和助燃的小油枪或等离子点火装置。
[0065]作为上述技术方案的一种改进，所述的多角切圆燃烧炉膛为四角切圆燃烧炉膛或八角切圆燃烧炉膛。
[0066]作为上述技术方案的一种改进，所述的每列二次风喷口I设置于炉膛角墙上，对应地，所述的每列一次风喷口 3、点火二次风喷口 7及其燃尽风喷口 9设置于炉膛侧墙上;或，所述的二次风喷口 I设置于炉膛侧墙上，对应地，所述的每列一次风喷口3、点火二次风喷口7及其燃尽风喷口9设置于炉膛角墙上;或，所述的每列一次风喷口 3、点火二次风喷口 7及其燃尽风喷口9设置于炉膛侧墙一侧，并与设置于炉膛同一侧墙上的二次风喷口 I彼此保持一定间隔。
[0067]由于炉膛中烟气的旋转上升运行，烟气上游和下游是相对的，因而，上述二次风喷口 I作为中等尺度分级送风喷口可以布置在一次风喷口 3的上游，也可布置在下游，二次风喷口也可和对应的每列一次风喷口 3、点火二次风喷口 7及其燃尽风喷口 9都设置于炉膛侧墙上，只要彼此保持一定间隔即可实现上下游分级燃烧的目的，但二次风喷口设置在距离一次风喷口较近的下游更有利于抑制炉墙的结焦和高温腐蚀。
[0068]作为上述技术方案的一种改进，所述的一次风喷口3采用煤粉解耦燃烧器。所述的点火二次风喷口 7采用一套独立的进行水平左右摆动的结构;所述的燃尽风喷口 9采用一套独立的同时进行水平左右摆动和垂直上下摆动的结构。
[0069]作为上述技术方案的一种改进，所述的燃尽风喷口9采用单个喷口，或，采用上下或左右相邻2个及以上的燃尽风喷口 9组成一组，各喷口独立布置。燃尽风喷口 9也可仅设一个喷口，也可多个喷口采用上下或左右分散布置。
[0070]作为上述技术方案的一种改进，所述的燃尽风喷口9和最上部一次风喷口 3间还设置有三次风喷口或乏气喷口，以利于三次风或乏气携带的煤粉在高温区燃尽。
[0071 ] 作为一种改进，三次风喷口或乏气喷口可布置于一次风喷口 3之间。
[0072]作为上述技术方案的一种改进，所述各喷口的配风方式为:
[0073]流经所述二次风喷口I的二次风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的20%?80%;随着燃煤的易燃性的增强，该风量可减小;若锅炉炉膛的结焦状况较重，可增大该风量；
[0074]流经所述点火二次风喷口7的二次风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的10%?30%;随着燃煤的易燃性的增强，该风量可增大；
[0075]流经所述燃尽风喷口9的燃尽风比例占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的10%?40%;随着燃煤的易燃性的增强，该风量可减小;若要提高锅炉主、再热汽温，则可增大该风量;若飞灰含碳量较大，可减小该风量；
[0076]流经冷却助燃风喷口6的冷却助燃风量占二次风、冷却助燃风和燃尽风总量的5?40%，随着燃煤的易燃性的增强，该风量可增大;若锅炉炉膛的结焦状况较重，可增大该风量。
[0077]本实用新型实现同时降低飞灰可燃物和NOx排放的解耦燃烧过程是:
[0078]由各喷口进入炉膛的气流在相互作用下在炉膛形成旋转上升的气流，一次风喷口携带煤粉进入炉膛燃烧，二次风喷口补充主要助燃空气，冷却助燃风喷口 6补充部分助燃空气，燃尽风喷口补充燃尽空气。
[0079]在较小尺度上，通过将多角切圆燃烧炉膛上的每列一次风喷口3采用集中布置方式，利用解耦燃烧器一次风喷口的高度浓缩和高速加热特性，使燃烧器喷口射向炉膛的一次风气流在前后分别形成强还原性和弱还原性燃烧区域，实现多区径向前后分级燃烧，重点抑制挥发分氮向NOx的转化；
[0080]在中等尺度上，通过设置与一次风喷口3有一定夹角的冷却助燃风喷口 6，以及在所述的每列一次风喷口 3近侧平行布置有一列二次风喷口 I，使得一次风喷口 3射流的上下游前后分别形成强还原性区域和弱还原性或弱氧化性区域，实现多区水平左右分级燃烧，重点抑制焦炭氮向NOx的转化；
[0081 ]在宏观尺度上，通过在大炉膛上部设置燃尽风喷口 9，使炉膛下部和上部分别形成还原性区域和氧化性区域，实现垂直上下空气分级燃烧，同时抑制燃料型氮和热力型氮的生成。
[0082]由于较小尺度和中等尺度空气分级燃烧在煤粉挥发分氮和焦炭氮析出阶段抑制了大部分氮氧化物的生成，可以减小对宏观空气分级的依赖，减小燃尽风量和距离炉膛下部主燃烧区的距离，从而提高了可燃物燃尽解读的燃烧温度和时间，提高了燃烧效率。
[0083]另外，由于助燃风和二次风的均匀分布，助燃空气及时与煤粉逐渐均匀扩散混合，精确控制了煤粉不同燃烧阶段的燃烧气氛，避免了二次风和燃尽风与可燃物的集中混合造成的局部高温富氧，并使燃烧过程连续进行，不必设置独立的反应速度较低的较长燃尽阶段。
[0084]各喷口水平摆动可调节假想切圆的直径，优化动力场，喷口垂直摆动可调节炉膛出口烟温，从而调节锅炉再热蒸汽温度等，燃尽风喷口水平摆动还可以调节炉膛出口烟气的温度偏差，确保受热面的安全。
【主权项】
1.一种均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，所述装置包括多角切圆燃烧炉膛，所述多角切圆燃烧炉膛包括炉膛角墙和炉膛侧墙、多角切圆燃烧炉膛炉墙上的多列沿高度方向设置的一次风喷口、点火二次风喷口和燃尽风喷口，其特征在于， 所述的一次风喷口的宽高比为1.5?3;所述一次风喷口间不设置二次风喷口，相邻的一次风喷口间的中心距为喷口高度的1.5?3倍； 最下部的一次风喷口的下方设置点火二次风喷口；最上方的一次风喷口的上方间隔一定距离设置燃尽风喷口，燃尽风喷口与最上方的一次风喷口的中心距大于一次风喷口高度的2倍； 每列一次风喷口的下游侧均平行布置有一列二次风喷口，相邻的二次风喷口的中心距为二次风喷口高度的I.2?4倍;最下方的二次风喷口的高度不低于点火二次风喷口 ；最上方的二次风喷口的高度高于最上方的一次风喷口，低于燃尽风喷口。2.根据权利要求1所述的均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，其特征在于，所述一次风喷口、点火二次风喷口和燃尽风喷口采用气流流向不垂直于炉墙的倾斜布置，以形成较小的假想切圆直径，且一次风喷口形成的假想切圆直径不大于二次风喷口的假想切圆直径;或者一次风喷口形成的假想切圆与二次风喷口的假想切圆旋向相反。3.根据权利要求1或2所述的均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，其特征在于，所述的二次风喷口采用能同时进行垂直上下摆动和左右摆动的结构。4.根据权利要求1或2所述的均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，其特征在于，所述的一次风喷口设有冷却助燃风喷口，冷却助燃风喷口设置在一次风喷口的背火侧，冷却助燃风环绕一次风喷口四壁流动后由冷却助燃风喷口进入炉膛;所述冷却助燃风喷口的调节挡板在全关闭位置留有间隙通流。5.根据权利要求4所述的均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，其特征在于，所述冷却助燃风喷口为变截面喷口。6.根据权利要求4所述的均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，其特征在于，所述冷却助燃风喷口与一次风喷口的气流流向的水平夹角为O?30度。7.根据权利要求1或2所述的均流多角切圆煤粉解耦燃烧装置，其特征在于，所述的点火二次风喷口内设置有大小两只点火油枪，或所述一次风喷口内部设置油枪或/或等离子点火装置。
【文档编号】F23C7/02GK205717173SQ201620228851
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】郝江平, 娄慧如, 高士秋, 王菁, 赵康, 闫跃文
【申请人】山西三合盛节能环保技术股份有限公司, 中国科学院过程工程研究所
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