[发明专利]一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种锅炉燃烧器贴壁风燃烧系统，属于锅炉燃烧装置技术领域。

背景技术

氮氧化物(NOx，包括NO、NO₂、N₂O)是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NOx在所有NOx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。目前我国能源构成的最大特点是以煤炭为主(占70％以上)，煤炭燃烧将产生大量的NOx，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烟气净化技术和低NOx燃烧技术两类。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。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。目前先进低NOx燃烧技术可将排放浓度降低到150～350mg/m³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。

炉膛整体空气分级是将燃烧所需的空气量分成两级送入，第一级燃烧区为燃烧器提供占煤粉完全燃烧所需总风量的60％～90％的空气，燃料先在缺氧的富燃料条件下燃烧。二级燃烧区将剩余风量以二次空气(燃尽风)形式输入，成为富氧燃烧区。一、二级燃烧区中间设有平均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有重要作用。炉内整体空气分级技术可使NOx生成量降低30％～70％，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。

由于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％～90％，整个主燃烧器区域的过量空气系数小于1.0，处于还原性气氛，在此气氛下，煤的灰熔点将降低50℃～100℃，这容易导致炉膛水冷壁出现严重结渣的情况；而且还原性气体中的H₂S等腐蚀性气体，容易导致炉膛水冷壁出现严重高温腐蚀的情况。为防止出现上述情况，现有技术是通过减小一次风/煤粉气流的假想切圆、采用一次风/煤粉气流反切的布置方式等措施，来减小火球的直径、防止一次风/煤粉气流冲刷水冷壁，从而防止炉膛水冷壁出现结渣和高温腐蚀的情况。

以某600MW超临界锅炉为例，现有燃烧设备的一次风/煤粉喷嘴、二次风喷嘴、燃尽风喷嘴的布置方式如图1所示，图2为图1的I-I剖视图，表示一次风系统；图3为图1的II-II剖视图，表示二次风系统。每台锅炉1配置6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，如某一角6个一次风/煤粉喷嘴5的编号分别为A1、B1、C1、D1、E1、F1。每组燃烧器8沿垂直方向布置2个二次风喷嘴6和5个二次风喷嘴16。四角燃烧器8的一次风/煤粉喷嘴5的中心线在炉膛2内形成假想切圆9，第一四角二次风喷嘴6的中心线在炉膛内也形成小假想切圆9，第二四角二次风喷嘴16的中心线在炉膛内形成直径更大的大假想切圆17。磨煤机3通过煤粉管道4与一次风/煤粉喷嘴5连接，每台磨煤机3出口有四根煤粉管道4，与同一标高的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。

热一次风从空气预热器13引出，通过热一次风管道18，进入制粉系统磨制煤粉，磨煤机出口的一次风/煤粉气流，通过煤粉管道4和一次风/煤粉喷嘴5喷入炉膛2。

二次风从空气预热器13引出，通过第一二次风道14与主燃烧器8中的第一四角二次风喷嘴6、第二四角二次风喷嘴16，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，可以使主燃烧器区域的过量空气系数小于1.0，降低NOx的生成量。