專利名稱：濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒w火焰鍋爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多次引射分級燃燒W火焰鍋爐，具體涉及一種濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐，屬于W火焰鍋爐燃燒技術領域。
背景技術：
W火焰燃燒鍋爐是一種專門為燃用無煙煤、貧煤而設計的鍋爐，這種鍋爐運行中普遍存在以下問題煤粉氣流著火晚且火焰穩(wěn)定性較差、飛灰可燃物含量高、下爐膛前墻和后墻水冷壁結渣嚴重、NOx排放量高達1600 1800mg/m3。中國發(fā)明專利申請《多次引射分級燃燒的方法及實現(xiàn)該方法的W火焰鍋爐裝置》(
公開日為2010年9月15日、申請?zhí)枮?201010149634. 5、申請日為2010年4月19日，下稱“文件一”)在對引起上述問題的原因進行了詳盡分析，并提出了多次引射分級燃燒技術，以期全面解決這些問題，如圖1、圖2所示分別為采用這種多次引射分級燃燒技術的W火焰鍋爐置的截面流場和拱上燃燒器噴口布置方式，“文件一”的多次引射分級燃燒方法是這樣實現(xiàn)的，在前拱3上從爐膛中心2-1到前墻水冷壁2-2 (或在后拱15上從爐膛中心2-1到后墻水冷壁2-3)上依次布置一次風噴口 10(即濃煤粉氣流噴口)、內二次風噴口 11、乏氣噴口 12(即淡煤粉氣流噴口)和外二次風噴口 13，前墻水冷壁2-2和后墻水冷壁2-3下部對稱設置下傾三次風噴口 14 (或稱為“拱下二次風噴口”)，一次風5、乏氣7由內二次風6、外二次風7和三次風9逐級引射攜帶深入冷灰斗4的中部區(qū)域，在保證煤粉顆粒在爐內足夠停留時間的同時組織多次分級燃燒。實踐表明，“文件一”能有效解決著火晚、穩(wěn)定性較差和爐內結渣嚴重的問題，實現(xiàn) NOx減排約40%的同時不顯著提升未燃盡損失，但NOx排放量仍高達lOOOmg/m3左右，且飛灰可燃物含量仍處于一個較高水平(約7% )。為進一步減低NOx排放，在采用“文件一”中多次引射分級燃燒技術的基礎上，再借鑒中國發(fā)明專利《在爐拱上布置有縫隙式燃盡風噴口的W型火焰鍋爐》(中國專利號為ZL 2009 1 0309113.9、授權公告日為2011年2月16 日、專利申請日為2009年10月30日，下稱“文件二” )的經驗，在前拱3和后拱15上位于靠近爐膛中心2-1側設置向爐膛中心傾斜的縫隙式燃盡風噴口，但“文件一”中目前這種燃燒器噴口布置方式并不適合再在拱部設置縫隙式燃盡風噴口，這是因為當采用了一次風噴口 10、內二次風噴口 11、乏氣噴口 12和外二次風噴口 13在拱部依次布置，沿爐深(即前墻水冷壁2-2和后墻水冷壁2-3之間距離)方向噴口在拱部跨度過大，造成在拱部布置燃盡風噴口的空間相當有限(即一次風噴口 10上沿到爐膛中心2-1的距離ID1較小)，縱使能勉強設置燃盡風噴口，這也將導致一次風與燃盡風間距過小，一方面部分燃盡風將與一次風混合而有利于NOx生成，另一方面高溫回流煙氣與一次風的混合將受燃盡風的阻隔而影響著火；此外，“文件一”中乏氣7靠近前后水冷壁側而遠離高溫的爐膛中心，并被夾于兩股剛性較強的二次風之間并，使得乏氣中的煤粉顆粒不易與高溫煙氣混合而實現(xiàn)較好燃盡， 這是造成目前飛灰可燃物含量仍較高的重要原因。因而有必要對“文件一”中的多次引射分級燃燒技術做進一步的改進，實現(xiàn)進一步減低NOx排放的同時還達到較好燃盡。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決目前應用多次引射分級燃燒技術的W火焰鍋爐運行中 NOx排放和飛灰可燃物含量仍較高的問題，進而提供一種濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐。

本發(fā)明的技術方案是濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐包括由下爐體、上爐體、前爐拱和后爐拱所構成的爐膛以及多個煤粉氣流噴口、多個內二次風噴口和多個外二次風噴口 ；在前爐拱上從爐膛中心到爐膛的前墻水冷壁之間以及在后爐拱上從爐膛中心到爐膛的后墻水冷壁之間各依次設置有多個煤粉氣流噴口、多個內二次風噴口和多個外二次風噴口 ；多個內二次風噴口在爐膛寬度方向呈一字形等間距設置，多個外二次風噴口在爐膛寬度方向呈一字形等間距設置，多個煤粉氣流噴口、多個內二次風噴口以及多個外二次風噴口均與下爐膛連通；所述多個煤粉氣流噴口包括多個濃煤粉氣流噴口和多個淡煤粉氣流噴口，多個濃煤粉氣流噴口由多個濃煤粉氣流噴口組構成，每個濃煤粉氣流噴口組由兩個緊靠在一起的濃煤粉氣流噴口構成，多個濃煤粉氣流噴口組沿爐膛寬度方向呈一字形等間距設置；多個淡煤粉氣流噴口由多個淡煤粉氣流噴口組構成，每個淡煤粉氣流噴口組由兩個緊靠在一起的淡煤粉氣流噴口構成，多個淡煤粉氣流噴口組沿爐膛寬度方向呈一字形等間距設置，且濃煤粉氣流噴口組與淡煤粉氣流噴口組并排交錯布置。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下效果本發(fā)明能進一步降低鍋爐的NOx排放，提高燃盡效果并增強燃燒穩(wěn)定性，這是因為增設燃盡風強化了爐內分級燃燒，進一步抑制了 NOx的生成；淡煤粉氣流(即乏氣)改成與濃煤粉氣流(即一次風)并排交錯設置，一方面使得淡煤粉氣流與濃煤粉氣流一樣直接面對來自于爐膛中心區(qū)域的高溫回流煙氣，淡煤粉氣流中的煤粉顆?？蓪崿F(xiàn)高效燃盡，另一方面由于風速相對較低的淡煤粉氣流不再阻隔于外二次風與濃煤粉氣流之間，外二次風對濃煤粉氣流的引射攜帶作用得以增強，使得濃煤粉氣流能以較大剛性深入下爐膛，燃燒穩(wěn)定性得以增強。


圖1是“文件一”的截面流場示意圖(圖中流場分布以爐膛中心2-1為對稱面，圖中各股噴入爐內氣流的速度方向均采用箭頭標出)，圖2是圖1的A向局部示意圖(圖中的拱上各噴口以爐膛中心2-1為對稱面布置)，圖3是本發(fā)明提供的濃、淡煤粉噴口并排交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐截面流場示意圖，圖4是圖3的B向局部示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式的濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐包括由下爐體1、上爐體2、前爐拱3和后爐拱15 所構成的爐膛以及多個煤粉氣流噴口、多個內二次風噴口 11和多個外二次風噴口 13 ；在前爐拱3上從爐膛中心2-1到爐膛的前墻水冷壁2-2之間以及在后爐拱15上從爐膛中心2-1 到爐膛的后墻水冷壁2-3之間各依次設置有多個煤粉氣流噴口、多個內二次風噴口 11和多個外二次風噴口 13 ；多個內二次風噴口 11在爐膛寬度方向呈一字形等間距設置，多個外二次風噴口 13在爐膛寬度方向呈一字形等間距設置，多個煤粉氣流噴口、多個內二次風噴口11以及多個外二次風噴口 13均與下爐膛1連通；所述多個煤粉氣流噴口包括多個濃煤粉氣流噴口 10和多個淡煤粉氣流噴口 12，多個濃煤粉氣流噴口 10由多個濃煤粉氣流噴口組 18構成，每個濃煤粉氣流噴口組18由兩個緊靠在一起的濃煤粉氣流噴口 10構成，多個濃煤粉氣流噴口組18沿爐膛寬度方向呈一字形等間距設置；多個淡煤粉氣流噴口 12由多個淡煤粉氣流噴口組19構成，每個淡煤粉氣流噴口組19由兩個緊靠在一起的淡煤粉氣流噴口 12構成，多個淡煤粉氣流噴口組17沿爐膛寬度方向呈一字形等間距設置，且濃煤粉氣流噴口組18與淡煤粉氣流噴口組19并排交錯布置(即相鄰的兩個濃煤粉氣流噴口組18之間設置有一個淡煤粉氣流噴口組19，或者相鄰的兩個淡煤粉氣流噴口組19之間設置有一個濃煤粉氣流噴口組18)具體實施方式
二 結合圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式的濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐還包括多個燃盡風噴口 16，在前爐拱3和后爐拱 15上靠近爐膛中心2-1的位置設置有多個燃盡風噴口 16，多個燃盡風噴口 16沿爐膛寬度方向呈一字形等間距設置，燃盡風噴口 16與下爐膛1連通。如此設置，高速的燃盡風17經由所述燃盡風噴口 16通入下爐體1內的爐膛上部，在運行條件一定時，鍋爐總風量是保持不變的，相應的內二次風6和外二次風8的風量均較“文件一”中有所下降，保持了其高風速以維持引射煤粉氣流下射的效果。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖3說明本實施方式，本實施方式的燃盡風噴口 16的中心線與水平面之間的銳角為40°。如此設置，更好的保持了高風速以維持引射煤粉氣流下射的效果。其它組成和連接關系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四結合圖4說明本實施方式，本實施方式的多個內二次風噴口 11 緊靠與其相對應的多個濃煤粉氣流噴口 10和多個淡煤粉氣流噴口 12設置，多個外二次風噴口 13和與其對應的多個內二次風噴口 11拉開一定距離、設置，多個燃盡風噴口 16和與其相對應的多個濃煤粉氣流噴口 10和多個淡煤粉氣流噴口 12拉開一定距離b4設置，所述比是、的三至五倍。如此設置，內二次風噴口 11和外二次風噴口 13的噴口面積均較“文件一”中有所縮小，內二次風噴口 11與外二次風噴口 13之間拉開的距離、可適當調整，且濃煤粉氣流噴口組18與淡煤粉氣流噴口組19并排交錯布置，故而濃煤粉氣流噴口 10和淡煤粉氣流噴口 12的上沿到爐膛中心2-1的距離b2較大，可供在前爐拱3和后爐拱15上于靠近爐膛中心2-1側合理布置燃盡風噴口 16，高速的燃盡風17經由所述燃盡風噴口 16通入下爐體1內的爐膛上部，并不影響前爐拱3和后爐拱15下部的回流煙氣加熱濃煤粉氣流 5。其它組成和連接關系與具體實施方式
二或三相同。
具體實施方式
五結合圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式的濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐還包括多個三次風噴口 14，在下爐膛1的前墻上和后墻上各沿爐膛寬度方向設有多個三次風噴口 14，且每個三次風噴口 14的中心線與水平面之間的銳角為25°至45°。如此設置，經由三次風噴口 14進入爐膛的風是三次風9， 其風速達40 60m/s。設置三次風噴口 14 一方面是組織分級燃燒降低NOx排放，另一方面是利用高速的三次風進一步引射攜帶未燃盡的煤粉氣流，使之深入冷灰斗4內后再折轉上行，延長了煤粉氣流在下爐體1內的停留時間，從而提高燃盡率。其它組成及連接關系與具體實施方式
一、二、三或四相同。實施例本實例是對一臺350MW的W火焰鍋爐進行的熱態(tài)數(shù)值模擬，結果表明鍋爐采用“文件一”中的多次引射分級燃燒布置方式時，NOx排放量和飛灰可燃物含量分別為 1075mg/m3和6. 4%，改用本發(fā)明的濃、淡煤粉噴口并排交錯布置的多次引射分級燃燒鍋爐后，鍋爐NOx排放量降為810mg/m3、飛灰可燃物含量減至5.5%，在降低NOx排放的同時鍋爐運行的經濟性也得到了保持。本發(fā)明的工作原理經由所述濃煤粉氣流噴口 10(即一次風噴口 )進入爐膛的濃煤粉氣流5 (即一次風)的風速約為10m/S ；經由所述淡煤粉氣流噴口 12(即乏氣噴口)進入爐膛的淡煤粉氣流7(即乏氣)風速約為20m/s ；經由所述內二次噴口 11和外二次風噴口 13進入爐膛的內二次風6和外二次風8風速相同，均為40 60m/s，相比于外二次風8，內二次風6更靠近高溫的爐膛中心2-1，其受熱膨脹后的衰減速度快于外二次風8，因而濃煤粉氣流5和淡煤粉氣流7進入爐內后先由高速的內二次風6引射攜帶下行，待下行的混合氣流衰減到一定程度后再由外二次風8引射下行。由于本發(fā)明增設了燃盡風17，經由所述燃盡風噴口 16進入爐膛的燃盡風17的風速亦為40 60m/s，而運行條件一定時鍋爐總風量是保持不變的，相應的內二次風6和外二次風8的風量均較“文件一”中有所下降，保持了其高風速以維持引射煤粉氣流下射的效果本發(fā)明中內二次風噴口 11和外二次風噴口 13的噴口面積均較“文件一”中有所縮小，同時淡煤粉氣流噴口 12與濃煤粉氣流噴口 10并排交錯布置，內二次風噴口 11與外二次風噴口 13之間的間距可適當調整，故而一次風噴口 10的上沿到爐膛中心2-1的距離 b2較大，可供在前爐拱3和后爐拱15上于靠近爐膛中心2-1側合理布置燃盡風噴口 16，高速的燃盡風17經由所述燃盡風噴口 16通入下爐體1內的爐膛上部，并不影響前爐拱3和后爐拱15下部的回流煙氣加熱濃煤粉氣流5。在爐拱上由內二次風6和外二次風8兩股二次風逐級引射并攜帶濃煤粉氣流5和淡煤粉氣流7下射，在爐拱下由下傾噴入的三次風9進一步引射攜帶煤粉氣流下行，折轉上行的未燃盡煤粉氣流在下爐膛上部區(qū)域與下傾噴入的燃盡風混合，從而實現(xiàn)多次引射分級燃燒，降低了 NOx生成；淡煤粉氣流7與濃煤粉氣流5并排交錯布置，一方面有效組織了濃淡燃燒而降低NOx生成，另一方面有利于濃煤粉氣流和淡煤粉氣流的著火和燃盡，由于淡煤粉氣流7(即乏氣)不再阻隔于外二次風8與濃煤粉氣流5之間，外二次風8對濃煤粉氣流5 的引射攜帶作用得以增強，濃煤粉氣流5能以較大剛性深入下爐膛，燃燒穩(wěn)定性得以增強。
權利要求
1.一種濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐，所述W火焰鍋爐包括由下爐體(1)、上爐體(2)、前爐拱(3)和后爐拱(15)所構成的爐膛以及多個煤粉氣流噴口、多個內二次風噴口(11)和多個外二次風噴口(13)；在前爐拱(3)上從爐膛中心(2-1) 到爐膛的前墻水冷壁(2-2)之間以及在后爐拱(15)上從爐膛中心(2-1)到爐膛的后墻水冷壁(2-3)之間各依次設置有多個煤粉氣流噴口、多個內二次風噴口(11)和多個外二次風噴口(13)；多個內二次風噴口(11)在爐膛寬度方向呈一字形等間距設置，多個外二次風噴口(13)在爐膛寬度方向呈一字形等間距設置，多個煤粉氣流噴口、多個內二次風噴口(11) 以及多個外二次風噴口(13)均與下爐膛(1)連通；其特征在于所述多個煤粉氣流噴口包括多個濃煤粉氣流噴口(10)和多個淡煤粉氣流噴口(12)，多個濃煤粉氣流噴口(10)由多個濃煤粉氣流噴口組(18)構成，每個濃煤粉氣流噴口組(18)由兩個緊靠在一起的濃煤粉氣流噴口(10)構成，多個濃煤粉氣流噴口組(18)沿爐膛寬度方向呈一字形等間距設置；多個淡煤粉氣流噴口(12)由多個淡煤粉氣流噴口組(19)構成，每個淡煤粉氣流噴口組(19) 由兩個緊靠在一起的淡煤粉氣流噴口(12)構成，多個淡煤粉氣流噴口組(17)沿爐膛寬度方向呈一字形等間距設置，且濃煤粉氣流噴口組(18)與淡煤粉氣流噴口組(19)并排交錯布置。
2.根據權利要求1所述的濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐，其特征在于濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐還包括多個燃盡風噴口(16)，在前爐拱(3)和后爐拱(15)上靠近爐膛中心(2-1)的位置設置有多個燃盡風噴口 (16)，多個燃盡風噴口(16)沿爐膛寬度方向呈一字形等間距設置，燃盡風噴口(16)與下爐膛⑴連通。
3.根據權利要求2所述的濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐，其特征在于燃盡風噴口(16)的中心線與水平面之間的銳角為40°。
4.根據權利要求2或3所述的濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐，其特征在于多個內二次風噴口(11)緊靠與其相對應的多個濃煤粉氣流噴口(10)和多個淡煤粉氣流噴口(12)設置，多個外二次風噴口(13)和與其對應的多個內二次風噴口 (11)拉開一定距離b3設置，多個燃盡風噴口(16)和與其相對應的多個濃煤粉氣流噴口 (10)和多個淡煤粉氣流噴口(12)拉開一定距離b4設置，所述b4是b3的三至五倍。
5.根據權利要求4所述的濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐，其特征在于濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐還包括多個三次風噴口(14)，在下爐膛(1)的前墻上和后墻上各沿爐膛寬度方向設有多個三次風噴口(14)，且每個三次風噴口(14)的中心線與水平面之間的銳角為25°至45°。
全文摘要
濃、淡煤粉噴口交錯布置的多次引射分級燃燒W火焰鍋爐，它涉及一種多次引射分級燃燒W火焰鍋爐。本發(fā)明為了解決目前應用多次引射分級燃燒技術的W火焰鍋爐運行中NOx排放和飛灰可燃物含量仍較高的問題。本發(fā)明的多個濃煤粉氣流噴口由多個濃煤粉氣流噴口組構成，每個濃煤粉氣流噴口組由兩個緊靠在一起的濃煤粉氣流噴口構成；多個淡煤粉氣流噴口由多個淡煤粉氣流噴口組構成，每個淡煤粉氣流噴口組由兩個緊靠在一起的淡煤粉氣流噴口構成，多個濃煤粉氣流噴口組和多個淡煤粉氣流噴口組均沿爐膛寬度方向呈一字形等間距設置，且濃煤粉氣流噴口組與淡煤粉氣流噴口組并排交錯布置。本發(fā)明用于W火焰鍋爐中，可使NOx排放大幅度降低、飛灰可燃物含量降低。
文檔編號F23C5/08GK102297418SQ201110231069
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權日2011年8月12日
發(fā)明者況敏, 張巖, 李爭起, 陳智超 申請人:哈爾濱工業(yè)大學