[发明专利]一种乏气下置的引射分级燃烧W火焰锅炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种W火焰燃烧锅炉，属于W火焰锅炉燃烧技术领域。

背景技术

对于无烟煤和贫煤等低挥发分、低反应活性的劣质煤，在燃用过程中往往呈现出着火难、稳燃难和燃尽难的问题。欧美工业发达国家于20世纪50、60年代开发了拱型燃烧技术，即W火焰燃烧技术。由于W火焰燃烧锅炉将燃烧器布置在炉拱上，煤粉气流从拱部下射进入炉内，火焰在炉内下射一定深度后折转上行，煤粉颗粒在炉内停留时间长于常规的切圆和墙式燃烧方式，有利于获得较高燃尽；着火区的四周炉壁上敷设了大量卫燃带以保证炉内高温水平，在炉拱下部靠近煤粉喷嘴附近能形成高温烟气回流以加热煤粉气流，有利于煤粉气流着火和稳定燃烧，因而从设计理念上来看，W火焰燃烧锅炉被认为是最适合燃用这一类煤种的锅炉。然而，在实际运行中W火焰燃烧锅炉普遍存在以下问题：煤粉气流着火晚且火焰稳定性较差、飞灰可燃物含量高、下炉膛前墙和后墙水冷壁结渣严重、NO_x排放量高达1600～1800mg/m³。

中国发明专利申请《拱上单级引射分级燃烧的方法及实现该方法的W火焰锅炉》(公开日为2010年9月15日、申请号为201010149622.2、申请日为2010年4月19日，下称“文件一”)在对引起上述问题的原因进行了详尽分析，并提出了引射分级燃烧技术，以期全面解决这些问题，如图4和图5所示，分别为采用拱上单级引射分级燃烧技术的W火焰锅炉置的截面流场和拱上燃烧器喷口布置方式，“文件一”的引射分级燃烧方法是这样实现的：参见图4和图5，在前炉拱3上从炉膛中心2-1到炉膛的前墙水冷壁2-2之间以及在炉膛的后炉拱13上从炉膛中心2-1到炉膛的后墙水冷壁2-3之间各依次布置有多个浓煤粉气流喷口9和多个二次风喷口10，每个浓煤粉气流喷口9与其相对应的二次风喷口10相邻设置，在每个二次风喷口10中央区域相应设置一个淡煤粉气流喷口11，前墙水冷壁2-2和后墙水冷壁2-3下部对称设置下倾的三次风喷口12；浓煤粉气流5(也称“一次风”)由二次风6和三次风8逐级引射携带深入冷灰斗4的中部区域，在保证煤粉颗粒在炉内足够停留时间的同时组织多次分级燃烧，淡煤粉气流7(也称“乏气”)由包裹于其四周的二次风6携带深入下炉膛而组织浓淡燃烧。实践表明，“文件一”中拱上单级引射分级燃烧技术的应用能有效解决着火晚、稳定性较差、燃尽低和炉内结渣严重的问题，NO_x排放量虽降幅较大，但仍仍处于一个排放值约达1200mg/m³(折6％O₂)的较高水平。

为进一步减低NO_x排放，须在采用“文件一”中引射分级燃烧技术的基础上，再进一步深化分级燃烧，而分级燃烧可分为空气分级和燃料分级两种，“文件一”中的引射分级燃烧技术属于空气分级燃烧。对于W火焰锅炉，其乏气中包含的空气量往往能占到入炉总风量的7％～10％，而所含煤粉量占入炉总煤粉量的10％～15％，同时这些煤粉颗粒较细、反应活性强，如能将乏气在浓煤粉气流着火后沿火焰行程进行合理设置，乏气对炉内NO_x的生成将起到双重抑制作用：一方面乏气中的煤粉颗粒能将燃烧前期释放出的燃料氮还原成N₂，减少了其被氧化成NO_x的可能，起到燃料分级的作用，另一方面乏气中的这股风也起到空气分级燃烧作用。鉴于“文件一”中的引射分级燃烧技术能较好克服着火晚、燃烧稳定性差、燃尽低和炉内结渣的问题、而在NO_x减排上还需进一步加强，因而有必要在应用“文件一”中的拱上单级引射分级燃烧技术的基础上做进一步的改进，实现进一步降低NO_x排放。

发明内容

本发明的目的是为了解决拱上单级引射分级燃烧技术的W火焰锅炉在运行中NO_x排放仍较高的问题，提供一种乏气下置的引射分级燃烧W火焰锅炉。