[发明专利]一种多级燃尽风布置方式

说明书

技术领域

本发明涉及一种多级燃尽风布置方式，属于燃烧装置技术领域。

背景技术

氮氧化物(NOx，包括NO、NO₂、N₂O)是一类能造成大气环境严重污染的气 体，被认为是大气污染的主要来源之一。每年在世界范围因燃烧化石燃料而排放 的氮氧化物在所有氮氧化物排放中占有很大的比例。日益严格的环保法规要求研 究开发先进的燃烧技术，以减少NOx等污染物的排放。目前我国的能源构成的最 大特点是以煤炭为主，占70％以上，这将产生大量的氮氧化物气体，因此这样 的能源结构对经济高效增长及生态环境都会产生负面影响。目前已有的控制常规 燃煤电站锅炉NOx排放的技术措施可分为低NOx燃烧技术和烟气净化技术两类。 烟气净化技术是通过脱除烟气中NOx来降低NOx的最终排放量。国外火电厂NOx 减排主要通过先进的运行操作方式、低NOx燃烧技术与尾部烟气脱硝技术来实 现。尾部烟气脱硝技术比较彻底，但其投资与运行维护费用昂贵。先进低NOx 燃烧技术可降低排放浓度到450～650mg/Nm³以下，而且随着炉内NOx生成量的 减少，也会降低尾部脱硝装置的运行成本。低NOx燃烧技术的核心之一是分级燃 烧技术，包括空气分级和燃料分级两种，燃料分级技术又称为燃料再燃(还原 NO)技术。国内外煤粉锅炉采用最广泛、技术最为成熟的主流低NOx燃烧技术是 空气分级技术，它在我国的电站锅炉已得到普遍采用。

经对现有技术的文献检索发现，《低氮氧化物燃烧技术的发展状况》(毕玉森， 热力发电，2000年02期)详细介绍了ABB-CE公司开发的四角切圆炉膛整体空 气分级直流燃烧器、同轴燃烧系统(CFS I、CFS II)以及两者组合形式-低NOx 同轴燃烧系统。炉膛整体空气分级是将燃烧所需的空气量分成两级送入，第一级 燃烧区中为燃烧器提供的空气占煤粉完全燃烧所需要量的60％至90％，燃料先 在缺氧的富燃料条件下燃烧。在二级燃烧区内，将燃烧用的空气的剩余部分以二 次空气(燃尽风)输入，成为富氧燃烧区。在一、二级燃烧区的中间是氧浓度接 近零的具有还原性气氛的还原区，这一区域的还原介质对于还原已经生成的NOx 作用很明显。炉内整体空气分级技术可使NOx生成量降低30％～50％，空气分 级的程度越大，即燃尽风所占的份额越大，NOx减排的程度越大。

图1、图3和图4以某600MW超临界锅炉为例，说明了现有的燃尽风布置方 式。图1为图3和图4的III-III剖视图，图3为图1的I-I剖视图，图4为图1 的II-II剖视图。

1是锅炉本体，2是炉膛，3是磨煤机，4是煤粉管道，5是一次风煤粉喷嘴， 6是二次风喷嘴。每台锅炉1配置六台磨煤机3，编号分别为A、B、C、D、E、F。 炉膛2由四面水冷壁7组成，在炉膛2的每个角上布置有一组主燃烧器8，每组 主燃烧器8沿垂直方向间隔布置6个一次风煤粉喷嘴5，如1号角6个一次风煤 粉喷嘴5的编号为A1，B1，C1，D1，E1，F1。每组燃烧器8沿垂直方向间隔布置7 个二次风喷嘴6，每个一次风煤粉喷嘴5的上下方各有一个二次风喷嘴6。在每 组主燃烧器8的最上端布置有一个紧凑燃尽风喷嘴11，通入部分二次风。四角 燃烧器8的一次风煤粉喷嘴中心线在炉膛2内形成假想切圆9。磨煤机3通过煤 粉管道4与一次风煤粉喷嘴5相连接，每台磨煤机3出口有四根煤粉管道4，与 同一个标高的4个一次风煤粉喷嘴5连接，比如磨煤机A与编号为A1，A2，A3， A4共四个一次风煤粉喷嘴5连接。

二次风从空气预热器13引出，通过第一第一二次风道14与主燃烧器8中的 二次风喷嘴6、紧凑燃尽风喷嘴11，以及一次风煤粉喷嘴5四周的间隙相连接， 这部分二次风加上一次风的总的燃烧空气量，小于通过一次风煤粉喷嘴5喷入炉 膛2的煤粉完全燃烧所需要的理论空气量，也就是主燃烧器8区域的过量空气系 数小于1.0。剩下的部分二次风通过第二第二二次风道15与分离燃尽风风箱10 连接，通过设置在分离燃尽风风箱10中的低位分离燃尽风喷嘴12喷入炉膛，完 成整个燃烧的过程。通过这样的燃烧组织方式，可以使得主燃烧器区域的过量空 气系数小于1.0，降低氮氧化物(NOx)的生成量。

布置在四角上的低位分离燃尽风喷嘴12的中心线，与水冷壁7有一个交点， 连接该交点与低位假想切圆19的圆心形成一直线，该直线与低位分离燃尽风喷 嘴12的中心线的夹角a为四度，即：a＝4°。