[发明专利]一种低NOx排放的燃烬风燃烧装置和燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低NO_x排放的燃烬风燃烧装置和燃烧方法，是一种燃煤锅炉中的燃烧装置和燃烧方法，是一种不通过燃烧器的送风装置和方法。是一种燃煤锅炉燃烧初始控制技术中空气分级燃烧技术在燃烧过程中对燃烬风布置的燃烧装置和燃烧方法。 

背景技术

减少NO_x排放技术有两种主要分类，初始性技术和二次性技术。初始性技术即控制燃烧过程中NO_x的生成，二次性技术为使用化学药品将燃烧区形成的NO_x还原为分子氮。空气分级燃烧是通过改变送风方式，控制炉内空气量的分布，达到抑制NO_x生成的技术。通过空气分级燃烧将炉内燃烧分为两个燃烧阶段，即欠氧燃烧阶段和燃烬阶段。煤粉欠氧燃烧，抑制NO_x的生成量，这一燃烧阶段的后期不送入空气，燃烧处于还原气氛下，此时前期燃烧生成的NO_x有一部分被还原为N₂。随后,在燃烬阶段，未燃烬的碳粒在炉膛上部与燃烬风混合并燃烧完全。然而，在利用空气分级技术时尤其是利用深度空气分级燃烧时容易造成燃烧滞后，导致燃烧效率下降，飞灰含碳量上升。为了最终燃烧完全就要求燃烬风射入炉膛时保证与煤焦颗粒迅速强烈的混合，使煤焦颗粒能够最大限度的利用好燃烬阶段有限的停留时间，提高燃烬程度，如目前高速燃烬风技术的目的就是如此。但是高速燃烬风技术会增加高压风机，从而引起不必要的设备投资和耗能增加等问题。 

直流燃烧器切圆燃烧方式由于着火条件好，煤种适应性强，一、二次风混合的快慢可以通过燃烧器结构和布置方式进行适当的调节，燃烧后期气流扰动较强有利于燃烬等优点而得到了广泛的应用。但是在这种炉膛内，从燃烧器烧嘴出来的气流并不能保持沿烧嘴几何轴线喷射方向前进，而会出现一定程度的偏斜，气流偏向炉墙一侧。偏斜严重时，会导致燃烧器射流贴附或冲击炉墙。这是造成炉膛水冷壁结渣的主要原因。而水冷壁结渣直接影响锅炉的安全运行。切圆燃烧方式带来的另一个问题是炉内的旋转气流上升到炉膛出口处仍有残余旋转动量，这会引起过热器的传热偏差而影响其运行安全，在大型锅炉中这一问题更为突出。 

实际运行中的低NO_x燃烧技术在燃烬风技术再组织燃烬和消除残余旋转方面还存在不足，如燃烬风投入不能及时强烈的与煤焦混合均匀，使燃烬过程存在一定延迟，导致飞灰含碳量上升。此外，虽然正切布置的燃烬风可减小主旋气流在炉膛上部的残余旋转，但并不能完全消除残余旋转，对于大容量锅炉，炉膛出口布置的过再热器仍存在烟气流动偏差带来的传热偏差问题。 

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出一种低NO_x排放的燃烬风燃烧装置和燃烧方法，所述燃烬风燃烧装置和方法在不提高燃烬风速度的前提下，通过改进燃烬风喷嘴的布置和炉内射流组织达到与高速燃烬风技术同样效果。本发明所述燃烧装置和燃烧方法大幅度降低NO_x排放量，炉内燃烧稳定、燃烧效率高、结渣少、气流偏斜减轻，消除炉膛上部残余旋转。 

本发明的目的是这样实现的：一种低NO_x排放的燃烬风燃烧装置，包括：燃烧炉的炉膛，所述的炉膛下段两侧设有多层成排安装的燃烧器的烧嘴，所述的炉膛上段设有燃烬风喷射单元，所述的燃烬风喷射单元为多层设置，每层设置至少两组燃烬风喷嘴，每组燃烬风喷嘴喷射出两股气流，所述的两股气流的几何喷射路线同在一个与炉膛竖直对称轴线垂直的炉膛截面中，所述几何喷射路线相交并对称于在同一平面内的喷射对称轴线，所述的喷射对称轴线过所述的两条几何喷射路线的交点与炉膛竖直对称轴线在所述炉膛截面中的垂足。 

一种使用上述燃烧装置的低NO_x排放的燃烬风燃烧方法，所述方法的步骤如下： 

送风欠氧燃烧的步骤：用于炉膛下段的烧嘴喷出欠氧燃烧风量的送风，所述送风将煤粉送入炉膛下段进行欠氧燃烧，产生螺旋火焰；

无送风欠氧燃烧的步骤：用于炉膛底部螺旋火焰旋转上升进入炉膛中段，此时不送入空气，以形成还原性气氛，延长氮氧化物的还原时间，使得“送风欠氧燃烧的步骤”燃烧生成的一部分NO_x会在此时被还原为N₂；