[发明专利]一种耦合旋流煤粉燃烧和增强型烟气再循环的高效低NOx链条炉

说明书

本发明公开了一种耦合旋流煤粉燃烧和增强型烟气再循环的高效低NO_x链条炉，借助于减少炉排区层燃份额、于左右侧墙布置低NO_x旋流煤粉燃烧器和燃尽风以及构建增强型烟气再循环(即分别从炉排下部一次风室、前后拱二次风和旋流燃烧器引入烟气再循环)，形成包含层燃水平分级和悬浮燃烧立体分级的深度空气分级低氮燃烧条件以及增强型烟气再循环低氮燃烧条件，达到显著抑制NO_x生成效果；增设低NO_x旋流煤粉燃烧器提升了悬浮燃烧区的燃烧份额、烟温水平和热风利用率，达到减少排烟损失和提高飞灰燃尽的效果，加之炉排层燃区烟风合理分配和燃烧份额减少有助于提升炉渣燃尽率，从而实现显著提升锅炉热效率的效果。

技术领域

本发明涉及一种链条炉，具体涉及一种耦合旋流煤粉燃烧和增强型烟气再循环的高效低NO_x链条炉，属于链条炉燃烧技术领域。

背景技术

我国燃煤工业锅炉具有数量大(60多万台)、容量小、分布散的特点，主要以链条炉和流化床锅炉为主(其中链条炉的市场份额约占60％)。链条炉主要采用层燃燃烧方式(层燃份额约90％、悬浮燃烧份额约10％)，其技术特点及运行中存在的主要问题有：(1)燃烧所需的绝大部分风从行进的煤层下部送入、炽热的较粗煤粒(毫米～厘米级煤粒)与过量的空气接触而进行扩散燃烧，其煤粒/空气的扩散燃烧效果明显较煤粉炉差，渣层未燃尽损失大；(2)司炉过程中为保证渣层较好燃尽而往往采用炉排下部风室全开的运行方式，炉膛出口氧量明显偏高(8～15％)，排烟损失大；(3)炉排上部悬浮燃烧区不设置二次风或者较少投入二次风，悬浮燃烧区后期风粉混合效果较差，飞灰含碳量高；(4)炉内未设置分级燃烧或分级燃烧程度低，火床燃烧区过量空气系数大，为燃料型NO_x的大量生成创造了有利条件。最终导致链条炉锅炉效率低下(设计锅炉效率80～85％，而实际运行<75％)且NO_x排放较高(多数约250～300mg/m³，少数达到400mg/m³以上，如抛煤机链条炉)。

针对这些问题，基于提升炉排上部煤粉燃烧份额而提升炉膛温度、强化炉排上部高温烟气对入炉煤层的加热-引燃作用而提前着火/提升煤渣燃尽原理，中国发明专利《一种带煤粉燃烧器的复合式链条炉》(专利号ZL 201310431673.8，下称“文件一”)公开了一种于炉排尾部后墙侧设有上倾8～20°直流煤粉燃烧器的复合煤粉燃烧型链条炉，中国发明专利申请《链条炉系统和链条炉燃烧方法》(申请号为201611048734.2、公开日为2017年2月22日，下称“文件二”)提出了一种具有炉排煤层下部引入烟气再循环、炉排上部于炉膛四角位置布置直流燃烧器以组织切圆煤粉燃烧方式的链条炉燃烧方法；基于烟气再循环和空气分级低氮燃烧原理，中国发明专利《一种耦合分级燃烧和烟气再循环的低NO_x链条炉》(专利号ZL 201510110422.9，下称“文件三”)和《具有两级烟气再循的低氮燃烧链条炉》(专利号ZL201510228409.3，下称“文件四”)分别公开了各自的低氮燃烧链条炉。然而，“文件一”和“文件二”虽在增加炉内煤粉燃烧份额、控制炉排区过量空气系数、提升炉膛温度和强化煤层着火/燃尽上有望取得显著效果，但在炉排上部大炉膛空间内因煤粉燃烧份额仍不高而形成的贫燃富氧气氛下，尚缺乏针对性的措施以确保(i)直流燃烧器(稳燃能力相对弱)维持高效稳燃以达到飞灰较好燃尽和(ii)全炉膛组织低氮燃烧以控制NO_x生成(“文件二”的烟气再循环主要局限于炉排区域，而燃烧器煤粉气流于贫燃富氧气氛下燃烧将促成大量NO_x生成)；“文件三”和“文件四”则局限于如何有效构建低氮燃烧来控制链条炉NO_x生成，未见有关增设煤粉燃烧和显著提升燃烧效率方面的内容报道。目前，在国内“燃煤工业锅炉执行超低排放(NO_x<50mg/m³)标准”呼声日益高涨形势下，链条炉在设法提升锅炉效率(改善燃尽和降低排烟损失)的同时更应注重低NO_x燃烧技术的应用。

发明内容