兩段式燃盡風(fēng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及燃盡風(fēng)技術(shù)，尤其涉及一種兩段式燃盡風(fēng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，由燃煤發(fā)電產(chǎn)生的污染越來(lái)越重，并導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。高效、清潔地利用能源已經(jīng)成為政府和人們關(guān)注的頭等大事，為此，環(huán)保部于2011年7月出臺(tái)了最新的《火力發(fā)電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)，對(duì)我國(guó)現(xiàn)有和新建火力發(fā)電機(jī)組污染物排放提出了嚴(yán)格的要求。氮氧化物是燃煤鍋爐產(chǎn)生的重要污染物之一，通常包括NO、N02、N2O等，是大氣中酸雨和霧霾的重要來(lái)源之一，對(duì)人體健康和環(huán)境有較大危害，也是新標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)控制的對(duì)象之一。在鍋爐NOx排放方面，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定自2014年I月I日起，對(duì)2003年12月31日以后建成的火力發(fā)電鍋爐，NOx排放不大于100mg/Nm3 (O2 =6% )，對(duì)2003年12月31日前建成的火力發(fā)電鍋爐，NOx排放不大于200mg/Nm3 (O2 = 6% )。自2012年I月I日起，所有新建火力發(fā)電鍋爐，NOx排放不大于100mg/Nm3(02= 6% )。為達(dá)到最新的環(huán)保指標(biāo)，絕大部分火力發(fā)電廠采用選擇性尾部催化還原技術(shù)(SCR技術(shù))，但SCR技術(shù)的投資成本和運(yùn)行成本較高，如果不采用低NOx燃燒技術(shù)，而直接采用SCR技術(shù)，將使得電廠的運(yùn)行成本過(guò)大。所以我國(guó)仍然需要同時(shí)依靠從燃燒角度解決NOx污染問(wèn)題，采用低NOx燃燒技術(shù)+SCR技術(shù)的路線來(lái)滿足最新的環(huán)保要求。目前常用的低氮燃燒技術(shù)有燃料分級(jí)燃燒技術(shù)、空氣分級(jí)燃燒技術(shù)、煙氣再循環(huán)技術(shù)。
[0003]在燃燒中已生成的NO遇到烴根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2, C和CnHm時(shí)，會(huì)發(fā)生NO的還原反應(yīng)，反應(yīng)式為:
[0004]4N0+CH4= 2N2+C02+2H20
[0005]2N0+2CnHm+ (2n+m/2-1) O2= N 2+2nC02+mH20
[0006]2N0+2C0 = N2+2C02
[0007]2N0+2C = N2+2C0
[0008]2N0+2H2= N2+2H20
[0009]利用上述原理，將80-85%的燃料送入第一級(jí)燃燒區(qū)，在α >1條件下，燃燒并生成NOx?送入一級(jí)燃燒區(qū)的燃料稱為一次燃料，其余15-20%的燃料則在主燃燒器的上部送入二級(jí)燃燒區(qū)，在α〈1的條件下形成很強(qiáng)的還原性氣氛，使得在一級(jí)燃燒區(qū)中生成的NOx在二級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)被還原成氮分子，二級(jí)燃燒區(qū)又稱再燃區(qū)，送入二級(jí)燃燒區(qū)的燃料又稱為二次燃料，或稱再燃燃料。在再燃區(qū)中不僅使得已生成的NOx得到還原，還抑制了新的NOx的生成，可使NOx的排放濃度進(jìn)一步降低。
[0010]一般，采用燃料分級(jí)可使NOx的排放濃度降低50%以上。在再燃區(qū)的上面還需布置"火上風(fēng)"噴口，形成第三級(jí)燃燒區(qū)(燃盡區(qū))，以保證再燃區(qū)中生成的未完全燃燒產(chǎn)物的燃盡，這種再燃燒法又稱為燃料分級(jí)燃燒。
[0011]上述的燃料分級(jí)燃燒技術(shù)可以有效地降低鍋爐NOx排放，但也存在著較多的缺點(diǎn)，限制了它的應(yīng)用，其中最大的缺點(diǎn)是再燃燃料的選取。燃料分級(jí)燃燒時(shí)所使用的二次燃料可以是和一次燃料相同的燃料，也可以是碳?xì)漕?lèi)氣體，如天然氣。如煤粉爐可以采用天然氣作為二次燃料，也可以選用煤粉作為二次燃料。
[0012]因?yàn)槎稳剂险颊麄€(gè)鍋爐燃燒份額的15?20%左右，采用天然氣作為二次燃料，存在燃料成本過(guò)高的問(wèn)題。
[0013]采用煤粉作為二次燃料也存在較大的問(wèn)題。因?yàn)槎稳剂显谠偃紖^(qū)內(nèi)的停留時(shí)間較短，用煤粉作為二次燃料，燃燒效率不高，易導(dǎo)致鍋爐飛灰含碳量上升。因此，二次燃料只能選用揮發(fā)份高、燃盡性好的煤種。
[0014]例如煤粉爐可以利用煤粉作為二次燃料。但目前煤粉爐更多采用碳?xì)漕?lèi)氣體或液體燃料作為二次燃料，這是因?yàn)楹涂諝夥旨?jí)燃燒相比，燃料分級(jí)燃燒在爐膛內(nèi)需要有三級(jí)燃燒區(qū)，這合行燃料和煙氣在再燃區(qū)內(nèi)的儀時(shí)間相對(duì)較短，所以二次燃料宜于選用煤粉作為二次燃料，也要采用高揮發(fā)分易燃的煤種，而且要磨得更細(xì)。這需要在現(xiàn)有的制粉系統(tǒng)之夕卜，另加一套超細(xì)粉制粉系統(tǒng)，使得工藝流程、成本均增加較多。且使用超細(xì)粉再燃的過(guò)程中也易導(dǎo)致結(jié)渣、高溫腐蝕等問(wèn)題。
[0015]圖1為常規(guī)空氣分級(jí)燃燒技術(shù)示意圖，空氣分級(jí)技術(shù)基本原理是將燃料的燃燒過(guò)程分階段完成。在第一階段，將燃燒所需的空氣量分成兩次分別送入爐膛。減少?gòu)闹魅紵鞴┤霠t膛的空氣，使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒。此時(shí)主燃燒器區(qū)域內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)α < 1，因而降低了燃燒區(qū)內(nèi)的燃燒速度和溫度水平。因此，不但延遲了燃燒過(guò)程，而且在還原性氣氛中降低了生成NOx的反應(yīng)率，抑制了 NOx在這一燃燒中的生成量。為了完成全部燃燒過(guò)程，完全燃燒所需的其余空氣則通過(guò)布置在主燃燒器上方的專門(mén)空氣噴口 OFA(over fire air)--稱為〃火上風(fēng)〃噴口送入爐膛，與第一級(jí)燃燒區(qū)在〃貧氧燃燒
〃條件下所產(chǎn)生的煙氣混合，在α > I的條件下完成全部燃燒過(guò)程。由于整個(gè)燃燒過(guò)程所需空氣是分兩級(jí)供入爐內(nèi)，故稱為空氣分級(jí)燃燒法。
[0016]上述空氣分級(jí)燃燒技術(shù)成本低，效果好。但也存在一定的問(wèn)題:由于主燃區(qū)空氣較少，燃燒推遲，易導(dǎo)致鍋爐飛灰含碳量升高，降低鍋爐燃燒效率。一般說(shuō)來(lái)，分離燃盡風(fēng)的風(fēng)量越大，位置越高，鍋爐降氮效果越好，但同時(shí)鍋爐的飛灰含碳量也越高，鍋爐效率越低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0017]本實(shí)用新型提供一種兩段式燃盡風(fēng)系統(tǒng)，以在獲得低的NOx生成量的同時(shí)將飛灰含碳量控制在合理的水平。
[0018]根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的一方面，公開(kāi)了一種兩段式燃盡風(fēng)系統(tǒng)，所述的兩段式燃盡風(fēng)系統(tǒng)包括:鍋爐本體，爐膛，爐膛水平出口屏式過(guò)熱器，多個(gè)磨煤機(jī)，主燃燒器，低位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱，高位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱及空氣預(yù)熱器；
[0019]所述爐膛從下至上分為主燃燒區(qū)、還原區(qū)、第一燃盡區(qū)及第二燃盡區(qū)；
[0020]在所述第二燃盡區(qū)，所述爐膛的四個(gè)角上分別設(shè)置有一列所述高位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱，每列所述高位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱中設(shè)置有多個(gè)高位分離燃盡風(fēng)噴嘴；
[0021]在所述第一燃盡區(qū)，所述爐膛的四個(gè)角上分別設(shè)置有一列所述低位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱，每列所述低位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱中設(shè)置有多個(gè)低位分離燃盡風(fēng)噴嘴；
[0022]在所述主燃燒區(qū)，所述爐膛的四個(gè)角上分別設(shè)置有一列所述主燃燒器，每列所述主燃燒器中設(shè)置有多個(gè)二次風(fēng)噴嘴，相鄰的二次風(fēng)噴嘴之間設(shè)置有一個(gè)一次風(fēng)煤粉噴嘴；
[0023]所述磨煤機(jī)出口設(shè)置有多根煤粉管道，所述磨煤機(jī)通過(guò)所述煤粉管道與所述一次風(fēng)煤粉噴嘴相連接；
[0024]二次風(fēng)從所述空氣預(yù)熱器引出，部分通過(guò)一第一二次風(fēng)道進(jìn)入所述主燃燒器；部分通過(guò)一第二二次風(fēng)道進(jìn)入所述低位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱，通過(guò)設(shè)置在所述低位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱中的所述低位分離燃盡風(fēng)噴嘴噴入所述爐膛；部分通過(guò)所述第二二次風(fēng)道進(jìn)入所述高位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱，通過(guò)設(shè)置在所述高位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱中的所述高位分離燃盡風(fēng)噴嘴噴入所述爐膛。
[0025]一實(shí)施例中，所述爐膛由四面水冷壁組成。
[0026]一實(shí)施例中，所述低位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱的中心到最上排所述一次風(fēng)煤粉噴嘴的中心的距離hi與最上排所述一次風(fēng)煤粉噴嘴的中心到所述爐膛水平出口屏式過(guò)熱器底部的距離H的比例為0.3:1。
[0027]一實(shí)施例中，所述高位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱的中心到所述低位分離燃盡風(fēng)風(fēng)箱的中心的距離h2與所述距離H的比例為0.2:1。
[0028]一實(shí)施例中，所述低位分離燃盡風(fēng)噴嘴能左右水平擺動(dòng)各25度。
[0029]一實(shí)施例中，所述高位分離燃盡風(fēng)噴嘴能左右水平擺動(dòng)各25度。
[0030]一實(shí)施例中，所述磨煤機(jī)的臺(tái)數(shù)為六臺(tái)。
[0031]一實(shí)施例中，每臺(tái)所述磨煤機(jī)出口設(shè)置有四根煤粉管道，四根煤粉管道分別與同一個(gè)標(biāo)高的四個(gè)一次風(fēng)煤粉噴嘴對(duì)應(yīng)連接。
[0032]本申請(qǐng)的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果:
[0033]本實(shí)用新型通過(guò)采用兩段分離燃盡風(fēng)的布置方式，運(yùn)行中通過(guò)調(diào)節(jié)主燃區(qū)、第一燃盡區(qū)和第二燃盡區(qū)的過(guò)量空氣系數(shù)，在獲得低的NOx生成量的同時(shí)，能將飛灰含碳量控制在合理的水平，與傳統(tǒng)的一段分離燃盡風(fēng)布置方式相比，增加了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)的靈活性，能更好地適應(yīng)煤種和負(fù)荷變化。
[0034]本實(shí)用新型通過(guò)采用兩段分離燃盡風(fēng)布置方式，能夠強(qiáng)化分離燃盡風(fēng)與爐內(nèi)高溫?zé)煔夂臀慈急M焦碳的湍流混合，提高燃燒效率。
[0035]本實(shí)用新型通過(guò)采用兩段分離燃盡風(fēng)布置方式，能更有效地消除爐膛出口的煙氣殘余旋流強(qiáng)度，提高高溫受熱面的工作可靠性。
[0036]應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請(qǐng)。
【附圖說(shuō)明】
[0037]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0038]圖1為常規(guī)空氣分級(jí)燃燒技術(shù)示意圖；
[0039]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的兩段式燃盡風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中爐膛的分區(qū)