一种耦合旋流煤粉燃烧和增强型烟气再循环的高效低NOx链条炉制造技术

本发明专利技术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NOx链条炉，借助于减少炉排区层燃份额、于左右侧墙布置低NOx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NOx生成效果；增设低NOx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。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及一种链条炉，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NOx链条炉，属于链条炉燃烧

技术介绍
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NOx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NOx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，中国专利技术专利《一种带煤粉燃烧器的复合式链条炉》(专利号ZL201310431673.8，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，中国专利技术专利申请《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，中国专利技术专利《一种耦合分级燃烧和烟气再循环的低NOx链条炉》(专利号ZL201510110422.9，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NOx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NOx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NOx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(NOx<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NOx燃烧技术的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决
技术介绍
提及的链条炉热效率低下和NOx排放高的问题，进而提供了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。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：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，所述链条炉由炉膛、给煤机、炉排、灰渣斗和尾部烟道组成；所述炉膛由前后墙和左右侧墙包裹而成，在所述前后墙下部设有构建束腰形炉膛结构的前炉拱和后炉拱；所述炉排包裹的空间区域布置有呈“一”字排开的多个一次风室，所述多个一次风室的出口与所述炉排相通，用以供给所述炉排上煤层燃烧所需的一次风；所述前炉拱和后炉拱上于靠近束腰区域设置有沿炉宽方向呈“一”字排开的多个前拱二次风喷口和后拱二次风喷口，用以供给所述炉排上部细微煤颗粒悬浮燃烧所需的二次风；所述尾部烟道沿着烟气流程依次布置有省煤器、空气预热器和除尘器；所述链条炉还在所述左右侧墙自下而上依次设置有呈对冲布置的旋流煤粉燃烧器和燃尽风喷口，所述燃尽风喷口沿炉深方向呈“一”字排开，采用烟气再循环风机从所述除尘器出口抽取烟气送入炉内，作为再循环烟气以构建增强型烟气再循环低氮燃烧，即所述再循环烟气大部经由所述炉排前中部区域的所述一次风室(与一次风掺混)分段送入炉内，所述再循环烟气少部分别经由所述前后拱二次风喷口(与二次风掺混)和所述旋流煤粉燃烧器送入炉内，在通往所述一次风室、二次风喷口和煤粉燃烧器的烟气再循环管路上分别设置风门以调节各股再循环烟气配比，在所述多个一次风室处亦设有风门以调节再循环烟气在多个一次风室的分配并控制烟气与一次风的掺混比；设置于左右侧墙呈对冲布置的所述旋流煤粉燃烧器由里到外依次由中心管油枪、一次风管、烟气再循环管、内二次风管和外二次风管呈套筒结构组成，来自小型风扇磨煤机的一次风煤粉气流经由所述一次风管给入，所述内二次风管和所述外二次风管内均设有旋流叶片以通入可调旋流强度的分级燃烧内、外二次风，由夹于所述一次风管和所述内二次风管之间的所述烟气再循环管通入再循环烟气以组织所述旋流煤粉燃烧器的烟气再循环低氮燃烧；所述一次风室给入炉排区域的所述一次风、所述旋流煤粉燃烧器给入的内外二次风和所述燃尽风喷口给入的燃尽风均出自于所述空气预热器出口的热风，由各热风管路上的风门调节其配比。本专利技术较现有技术所具有的有益效果如下：a.强化低NOx燃烧效果方面。现有常规技术多数局限于采用相对单一的烟气再循环(即常规的一次风室内烟气再循环——降低炉煤层下部一次风氧量来抑制燃料型NOx生成)和固有的炉排区域分段送风来构建链条炉内较弱的低NOx燃烧条件，炉排上部束腰区域送入二次风亦是现有技术的常规设置，但其主要起到强化悬浮燃烧区扰动作用而非组织空气分级(该区域因炉拱压制热烟气和绝热效果而维持高温，送入二次风虽有助于悬浮煤粉较好燃尽，但煤粉颗粒在二次风助燃下易于生成大量燃料型NOx)，在保持原有二次风扰动作用和维持煤粉燃尽的前提下，有效的解决措施是如本专利技术中提到的减少二次风的同时对其引入烟气再循环)，因而NOx减排一般约30％；“文件三”虽对现有常规技术有所改进，即通过在引入炉排区域烟气再循环、适当减少一次风和二次风并在炉膛上部增设燃尽风来构建炉内低氮燃烧条件，但实际应用发现，受限于悬浮燃烧区煤粉燃烧份额低(约10％)、炉膛上部烟温低，引入燃尽风强化炉内空气分级的效果有限，最终仅可实现NOx减排约40％。相比而言，本专利技术通过所述一次风9'沿火床行进方向在所述一次风室9内分段送风、所述一次风9'/所述前后拱二次风喷口11a和11b的二次风/所述燃尽风喷口13的燃尽风之间的分级配风、以及所述旋流煤粉燃烧器12的内/外二次风分级，形成了沿炉排行进方向的层燃水平空气分级条件和沿烟气流程方向的悬浮煤粉燃烧立体空气分级条件，从而构建炉内深度空气分级燃烧条件而显著抑制NOx生成；通过所述炉排3上部的炉膛束腰区域增设所述旋流煤粉燃烧器12而显著提升悬浮煤粉燃烧份额(由现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，所述链条炉由炉膛1、给煤机2、炉排3、灰渣斗4和尾部烟道5组成；所述炉膛1由前后墙和左右侧墙包裹而成，在所述前后墙下部设有构建束腰形炉膛结构的前炉拱10a和后炉拱10b；所述炉排3包裹的空间区域布置有呈“一”字排开的多个一次风室9，所述多个一次风室9的出口与所述炉排3相通，用以供给所述炉排3上煤层燃烧所需的一次风9'；所述前炉拱10a和后炉拱10b上于靠近束腰区域设置有沿炉宽方向呈“一”字排开的多个前拱二次风喷口11a和后拱二次风喷口11b，用以供给所述炉排3上部细微煤颗粒悬浮燃烧所需的二次风；所述尾部烟道5沿着烟气流程依次布置有省煤器6、空气预热器7和除尘器8，其特征在于：所述左右侧墙自下而上依次设置有呈对冲布置的低NOx旋流煤粉燃烧器12和燃尽风喷口13；由烟气再循环风机14从所述除尘器8出口抽取的再循环烟气14'，大部经由所述一次风室9(与一次风9'掺混)分段送入炉内，少部分别经由所述前拱二次风喷口11a和后拱二次风喷口11b(与二次风掺混)以及所述旋流煤粉燃烧器12送入炉内，用以构建增强型烟气再循环低氮燃烧；所述旋流煤粉燃烧器12由里到外依次由中心管油枪15、一次风管16、烟气再循环管17、内二次风管18和外二次风管19呈套筒结构组成，来自小型风扇磨煤机的一次风煤粉气流经由所述一次风管16给入，所述内二次风管18和所述外二次风管19内均设有旋流叶片以通入可调旋流强度的分级燃烧内、外二次风，由夹于所述一次风管16和所述内二次风管18之间的所述烟气再循环管17通入再循环烟气14'以组织燃烧器烟气再循环；通过所述炉排3燃烧区的所述一次风9'分段送风、所述一次风一次风9与前后墙二次风及燃尽风之间的分级配风、以及所述旋流燃烧器12的内/外二次风分级，形成沿所述炉排3行进方向的层燃水平空气分级和沿烟气流程方向的悬浮煤粉燃烧立体空气分级，从而构建深度空气分级低氮燃烧条件，再耦合所述增强型烟气再循环低氮燃烧条件，使助燃空气接近按实际燃烧所需逐步供给，达到显著抑制NOx生成效果；通过采用所述低NOx旋流煤粉燃烧器12于侧墙对冲布置，提升悬浮燃烧区煤粉燃烧份额、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，通过控制所述炉排3层燃区烟风合理分配和减少其燃烧份额而提升炉渣燃尽率，达到显著提升锅炉热效率效果。...

【技术特征摘要】
1.一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，所述链条炉由炉膛1、给煤机2、炉排3、灰渣斗4和尾部烟道5组成；所述炉膛1由前后墙和左右侧墙包裹而成，在所述前后墙下部设有构建束腰形炉膛结构的前炉拱10a和后炉拱10b；所述炉排3包裹的空间区域布置有呈“一”字排开的多个一次风室9，所述多个一次风室9的出口与所述炉排3相通，用以供给所述炉排3上煤层燃烧所需的一次风9'；所述前炉拱10a和后炉拱10b上于靠近束腰区域设置有沿炉宽方向呈“一”字排开的多个前拱二次风喷口11a和后拱二次风喷口11b，用以供给所述炉排3上部细微煤颗粒悬浮燃烧所需的二次风；所述尾部烟道5沿着烟气流程依次布置有省煤器6、空气预热器7和除尘器8，其特征在于：所述左右侧墙自下而上依次设置有呈对冲布置的低NOx旋流煤粉燃烧器12和燃尽风喷口13；由烟气再循环风机14从所述除尘器8出口抽取的再循环烟气14'，大部经由所述一次风室9(与一次风9'掺混)分段送入炉内，少部分别经由所述前拱二次风喷口11a和后拱二次风喷口11b(与二次风掺混)以及所述旋流煤粉燃烧器12送入炉内，用以构建增强型烟气再循环低氮燃烧；所述旋流煤粉燃烧器12由里到外依次由中心管油枪15、一次风管16、烟气再循环管17、内二次风管18和外二次风管19呈套筒结构组成，来自小型风扇磨煤机的一次风煤粉气流经由所述一次风管16给入，所述内二次风管18和所述外二次风管19内均设有旋流叶片以通入可调旋流强度的分级燃烧内、外二次风，由夹于所述一次风管16和所述内二次风管18之间的所述烟气再循环管17通入再循环烟气14'以组织燃烧器烟气再循环；通过所述炉排3燃烧区的所述一次风9'分段送风、所述一次风一次风9与前后墙二次风及燃尽风之间的分级配风、以及所述旋流燃烧器12的内/外二次风分级，形成沿所述炉排3行进方向的层燃水平空气分级和沿烟气流程方向的悬浮煤粉燃烧立体空气分级，从而构建深度空气分级低氮燃烧条件，再耦合所述增强型烟气再循环低氮燃烧条件，使助燃空气接近...

【专利技术属性】
技术研发人员：况敏，杨国华，王金鑫，遆曙光，王振锋，
申请(专利权)人：宁波大学，河南恒效环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33