[发明专利]一种三级燃尽风布置方式

说明书

技术领域

本发明涉及一种三级燃尽风布置方式，属于燃烧装置技术领域。

背景技术

氮氧化物(NO_x，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NO_x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NO_x排放的技术措施可分为低NO_x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NO_x来降低NO_x的最终排放量。国内外火电厂NO_x减排主要通过先进的运行操作方式、低NO_x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NO_x燃烧技术可降低排放浓度到150～350mg/m³以下，而且随着炉内NO_x生成量的减少，也会降低尾部脱硝装置的运行成本。低NO_x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NO_x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，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NO_x作用很明显。炉内整体空气分级技术可使NO_x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，NO_x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，在图中，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(包括周界风)，如1号角6个一次风煤粉喷嘴5(包括周界风)的编号为A1，B1，C1，D1，E1，F1；4号角6个一次风煤粉喷嘴5(包括周界风)的编号为A4，B4，C4，D4，E4，F4。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5四周的周界风相连接，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，可以使得主燃烧器区域的过量空气系数小于1.0，降低氮氧化物(NO_x)的生成量。

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