大中型煤粉锅炉宽负荷运行条件下的低氮燃烧器

1.本实用新型属于工程热物理领域，具体涉及一种大中型煤粉锅炉宽负荷运行条件下的低氮燃烧器。


背景技术：

2.随着我国能源结构调整并逐渐推进，风能、太阳能等新能源技术所生产电能逐渐加大，大型火力发电厂锅炉调峰幅度增加，低负荷长时间运行成为常态化。为了满足高峰或者新能源不足时间段的电能需求，大中型火力发电厂锅炉必须足够大，满足25%
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100%的调峰范围，额定蒸发量范围为670 t/h（对应额定发电量为600 mw）~ 3000 t/h，以满足大负荷运行的发电工况。在满足环保要求和节能运行情况下，目前大型火力电厂锅炉调控负荷普遍较窄。由于炉膛尺寸较大，低负荷经济运行经常遇到炉内燃烧不稳定、煤粉炉膛氧量过大，氮氧化物生成量明显增加，环保排放不达标或者为降低氮氧化物而使喷氨量增加的问题。低负荷低氧量运行时，炉内生成的一氧化碳浓度普遍过高，排放烟气中一氧化碳浓度过高，燃煤能源利用率下降。同时，煤燃烧不充分会使炉膛温度不达标，过热器主蒸汽温度过低，汽轮机热电转换效率也会随之降低。


技术实现要素：

3.技术目的：为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种大中型煤粉锅炉宽负荷运行条件下的低氮燃烧器，针对大中型煤粉锅炉，通过增加中间主燃烧区域煤粉浓度来抑制氮氧化物生成，通过增加炉膛上部空气量来使高浓度一氧化碳在低于热力型氮生成温度的条件下充分燃烧，实现炉膛中部为高温还原性气氛环境，炉膛上部为相对低温氧化性环境，达到大中型蒸发量670 t/h ~ 3000 t/h煤粉锅炉在低负荷稳燃高效运行时充分抑制热力型氮氧化物生成的目的。
4.技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种大中型煤粉锅炉宽负荷运行条件下的低氮燃烧器，其特征在于，包括一次风口、二次风口、燃尽风口和补燃风口，其中：
5.一次风口、二次风口和燃尽风口均安装在炉膛的四个炉膛角上，补燃风口对称的安装在炉膛的左右两个侧墙上，燃尽风口全部位于一次风口和二次风口的上侧，补燃风口全部位于燃尽风口的上侧；
6.燃尽风口与补燃风口之间通过阀门用风管道连通，每个补燃风口与阀门用风管道之间还设置有补燃风阀门；
7.在每个炉膛角上，任选除最底部的一次风口外的一个一次风口作为中一次风口，其中，中一次风口和最底部的一次风口之间通过输煤管道连通，中一次风口、最底部的一次风口与输煤管道之间均设置有阀门，四个炉膛角上的中一次风口和最底部的一次风口对应的输煤管道汇总后，通过一次风管道连接到第一磨煤机。
8.优选地，在每个炉膛角上，任意两个一次风口之间设置至少一个二次风口。
9.优选地，四个炉膛角上的二次风口的数量相等，从炉膛最底部开始一直到炉膛最上部结束，对每个炉膛角上的二次风口进行计数，四个炉膛角上的相同序号的二次风口位于同一水平面。
10.优选地，四个炉膛角上的一次风口的数量相等，从炉膛最底部开始一直到炉膛最上部结束，对每个炉膛角上的一次风口进行计数，四个炉膛角上的相同序号的一次风口位于同一水平面。
11.优选地，在每个炉膛角上，中一次风口位于最上部的一次风口和最底部的一次风口的中间位置，最底部的一次风口和中一次风口之间等间距设置两个一次风口；在中一次风口和最上部的一次风口之间等间距设置三个一次风口。
12.优选地，在每个炉膛角上，在最底部的一次风口和中一次风口之间设置两个一次风口，四个炉膛角上的位于最底部的一次风口和中一次风口之间的一次风口与各自对应的输煤管道连通，对应的输煤管道汇总后，通过一次风管道连接到同一个磨煤机。
13.优选地，从炉膛最底部开始一直到炉膛最上部结束，对每个炉膛角上的一次风口分别进行计数，除最底部的一次风口和中一次风口外，四个炉膛角上的其他相同序号的一次风口分别与各自对应的输煤管道连通，对应的输煤管道汇总后，通过一次风管道连接到一个独立的磨煤机。
14.有益效果：本实用新型具有如下显著的有益效果：
15.本实用新型提供的一种火力发电厂锅炉宽负荷运行条件下的低氮燃烧器，能够在改造现有或设计新建大中型煤粉锅炉过程中，使其在低负荷运行过程中实现显著的低氮燃烧效果：在低负荷运行时，燃烧器竖直方向中部位置对应的炉膛空间内，都能保持足够大浓度的煤粉，保持该区域的还原性气氛，所产生的足够多一氧化碳将最大可能抑制氮氧化物的形成；在上部补燃风区域，通过调控空气量，保证调控后的氧气一方面与一氧化碳充分燃烧，另一方面同时保证该区域内温度低于氮氧化物的生成温度，最终实现：燃烧器中间区域为缺氧高温燃烧区域（该“高温”指实际运行温度高于氮氧化物产生的温度），且燃烧器上部补燃风区域为富氧相对低温燃烧区域（该“相对低温”指实际运行温度低于氮氧化物产生的温度）。本实用新型能够用于大中型锅炉燃烧器低负荷稳定不结焦燃烧的设计和改造，具有在提高燃煤利用率的同时降低炉内氮氧化物生成量的优点，炉膛中部和上部互补调控配风，降低了炉内结焦的风险。
附图说明
16.图1为本实用新型大中型煤粉锅炉本体（蒸发量670 t/h ~ 3000 t/h）示意图；
17.图2为本实用新型大中型煤粉锅炉低氮燃烧器示意图；
18.图3为本实用新型大中型锅炉煤粉四角输送系统和空气二次风输送系统示意图；
19.图4为本实用新型大中型煤粉锅炉一次风口和供应煤粉磨煤机序号对应示意图；
20.图5位本实用新型大中型煤粉锅炉低氮燃烧器一次风口、二次风口、燃尽风口、补燃风口位置示意图；
21.图中：1
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一次风口；11
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中一次风口；12
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旁一次风口；2
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二次风口；3
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燃尽风口；4
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补燃风口。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
23.本实用新型公开了一种大中型煤粉锅炉宽负荷运行条件下的低氮燃烧器，对应大中型四角切圆煤粉锅炉额定负荷蒸发量为670 t/h ~3000 t/h，包括一次风口1、二次风口2、燃尽风口3和补燃风口4。
24.一次风口1、二次风口2和燃尽风口3全部安装在炉膛的四个炉膛角上，补燃风口4对称地安装在炉膛的左右两个侧墙的上部，燃尽风口3全部位于一次风口1和二次风口2的上侧，补燃风口4全部位于一次风口1、二次风口2和燃尽风口3的上侧，四个炉膛角上的最底部一次风口1的中心位于同一个水平面。
25.燃尽风口3与补燃风口4之间经阀门用风管道相连通，每个补燃风口4与阀门用风管道之间还设置有补燃风阀门，工作时，通过调整补燃风阀门开度大小，来划分进入每个补燃风口4和每个燃尽风口3的风量比例和速率。
26.针对每个炉膛角上，任意两个一次风口1之间设置至少一个二次风口2，四个炉膛角上的二次风口2的数量相等，从炉膛最底部开始一直到炉膛最上部结束，对每个炉膛角上的二次风口2分别进行计数，相同序号的二次风口2位于同一水平面；四个炉膛角上的一次风口1的数量相等，从炉膛最底部开始一直到炉膛最上部结束，对每个炉膛角上的一次风口1分别进行计数，四个炉膛角上的相同序号的一次风口1位于同一水平面。
27.一次风口1分为中一次风口11和旁一次风口12，针对四个炉膛角中的任意一个，任选除最底部的一次风口1外的一个一次风口1作为中一次风口11，除中一次风口11外的其他一次风口1为旁一次风口12。在本实用新型的一种实施例中，位于炉膛最底部的一次风口1和炉膛最上部的一次风口1的中间位置的一次风口1为中一次风口11，其中，针对每个炉膛角上，最底部的一次风口1和中一次风口11之间等间距设置两个一次风口1；在中一次风口11和最上部的一次风口1之间等间距设置三个一次风口1。
28.针对四个炉膛角中的任意一个，中一次风口11和炉膛最底部的一次风口1之间通过输煤管道进行连通，中一次风口11、最底部的一次风口1与输煤管道之间均设置有阀门。任意一个炉膛角的中一次风口11和最底部的一次风口1分别通过阀门和相同管径的输煤管道连接，输煤管道在经分叉管三通汇总之后，通过一次风管道与第一磨煤机相连通，这样，第一磨煤机通过一次风管道共引出四根输煤管道，分别输送煤粉至四个炉膛角的不同高度的一次风口1：通过阀门开关切换，低负荷时第一磨煤机为中一次风口11输送煤粉并燃烧，同时最底部的一次风口1对应的输煤管道被阀门断开；高负荷时第一磨煤机为最底部的一次风口1输送煤粉并燃烧，同时中一次风口11对应的输煤管道被阀门断开。
29.在本实用新型的一种实施例中，从炉膛最底部开始一直到炉膛最上部结束，对每个炉膛角上的一次风口1分别进行计数，除中一次风口11和最底部的一次风口1外，四个炉膛角上的其他相同序号的一次风口1分别与各自对应的输煤管道连通，对应的输煤管道再汇合通过一次风管道连接到一个独立的磨煤机，与从下至上的计数相对应，分别为第二磨煤机、第三磨煤机、第四磨煤机、第五磨煤机、第六磨煤机、第七磨煤机。
30.在本实用新型的另一种实施例中，在每个炉膛角上，在最底部的一次风口1和中一次风口11之间设置两个一次风口1，四个炉膛角上的位于最底部的一次风口1和中一次风口11之间的一次风口1与各自对应的输煤管道连通，对应的输煤管道汇总后，通过一次风管道
连接到同一个磨煤机。
31.本实用新型的工作原理及使用方法为：
32.在大中型煤粉锅炉低负荷工况运行过程中，通过阀门开关切换，低负荷时打开中一次风口对应的阀门，同时最底部的一次风口对应的输煤管道被阀门断开，第一磨煤机只为中一次风口输送煤粉，燃烧器竖直方向中部位置对应的炉膛空间内能保持足够大浓度的煤粉（煤粉浓度大小标准为保持该区域为还原性气氛，所产生的足够多一氧化碳将最大可能抑制氮氧化物的形成），燃烧器中间主要燃烧区域为缺氧的高温燃烧区域（该“高温”指实际运行温度等于或高于热力型氮氧化物产生的温度范围）；高负荷工况运行过程中，第一磨煤机为最底部的一次风口输送煤粉，同时中一次风口对应的输煤管道被阀门断开。
33.在上部补燃风区域，通过调控补燃风阀门开度来调控补燃风口喷向炉膛内的空气量，且燃烧器上部补燃风区域为富氧的相对低温燃烧区域（该“相对低温”指实际运行温度低于热力型氮氧化物产生的温度），其中，空气量调控后要满足的标准为保证调控后的氧气与一氧化碳充分燃烧，同时保证该区域内温度低于氮氧化物的生成温度。
34.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。