一种煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置及燃烧方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置，该装置包括多切圆燃烧炉膛，所述多切圆燃烧炉膛包括炉膛角墙和炉膛侧墙，炉膛炉墙设置有一列以上的沿高度方向设置的喷口组，所述喷口组包括粉下风喷口、气化喷口小组、助燃风喷口和顶部风喷口；所述的气化喷口小组内包括第一一次风喷口组、第二一次风喷口组和气化风喷口组，其包括的第一一次风喷口、第二一次风喷口和气化风喷口按照气流水平旋转方向同向或者反向依次排列。本发明专利技术还公开了基于该煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置进行低氮燃烧的方法。本发明专利技术可充分抑制燃料型和热力型NOx的产生。燃尽阶段主要是煤气燃烧，焦炭及焦炭中的燃料氮数量极少。

A Low Nitrogen Combustion Device and Combustion Method for Pulverized Coal Gasification Combustion

The invention discloses a low nitrogen combustion device for pulverized coal gasification combustion, which comprises a multi-tangential combustion furnace. The multi-tangential combustion furnace comprises a corner wall and a side wall of the furnace. The furnace wall is provided with more than one row of nozzles arranged along the height direction. The nozzle group comprises a powder lower air nozzle, a gasification nozzle group, a combustion-supporting air nozzle and a top air nozzle. The chemical nozzle group includes the first primary air nozzle group, the second primary air nozzle group and the gasification air nozzle group. The chemical nozzle group consists of the first primary air nozzle, the second primary air nozzle and the gasification air nozzle arranged in the same direction or in reverse order according to the horizontal rotation direction of the air flow. The invention also discloses a method for low nitrogen combustion based on the low nitrogen combustion device of pulverized coal gasification combustion. The invention can fully inhibit the generation of fuel type and thermal type NOx. The main burnout stage is gas combustion, and the amount of fuel nitrogen in coke and coke is very small.

【技术实现步骤摘要】
一种煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置及燃烧方法
本专利技术涉及煤粉燃烧设备领域，具体地，本专利技术涉及一种煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置及燃烧方法。
技术介绍
传统空气分级燃烧技术主要采用增加燃尽风和到主燃烧区的距离，来控制炉膛内还原性气氛和还原性气氛的区域范围，但使得富氧燃尽阶段拖后，反应活性更低的焦炭的燃烧温度降低、燃烧时间缩短，致使飞灰可燃物的含量增高，锅炉效率下降。同时炉膛中大范围还原性气氛也使得炉膛结焦和水冷壁的高温腐蚀几率增加。另外，受焦炭氮转化控制的影响，传统空气分级煤粉低氮燃烧的效果存在很大的局限。为解决煤粉燃烧效率与NOx排放的耦合问题，出现多种煤粉解耦燃烧技术方案。这些技术方案都细化了空气分级，强化了较小尺度和中等尺度的空气分级燃烧，减少了对较大尺度宏观空气分级燃烧的依赖。其可在合理配风下，充分利用煤的热解气化作用，并使主燃区的含氧量几乎为零，从而使主燃区的NOx很低。为了控制焦炭氮的转化，所述方案还采取了一些措施：燃尽风率较传统空气分级降低，助燃空气及时与煤粉逐渐均匀扩散混合，燃尽风在与主燃区距离较近的位置分级进入炉膛。但由于焦炭氮转化率与煤燃尽率几乎同步增加，设置分离燃尽风区的方案必然使未燃尽焦炭将部分焦炭氮带入燃尽区，造成部分焦炭氮在高氧浓度环境下转化，产生NOx浓度的阶跃，最终使NOx排放浓度的进一步降低存在一个极限。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术提出一种煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置及燃烧方法。本专利技术提供了一种煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置，该装置包括多切圆燃烧炉膛，所述多切圆燃烧炉膛包括炉膛角墙和炉膛侧墙，炉膛炉墙设置有一列以上的喷口组，所述喷口组包括粉下风喷口、气化喷口小组、助燃风喷口和顶部风喷口；所述的气化喷口小组内包括第一一次风喷口组、第二一次风喷口组和气化风喷口组，其包括的第一一次风喷口、第二一次风喷口和气化风喷口按照气流水平旋转方向同向或者反向依次排列；所述粉下风喷口设置于最下部的第一一次风喷口和/或第二一次风喷口的下方；所述助燃风喷口设置于最上方的第一一次风喷口和/或第二一次风喷口的上方，或者所述助燃风喷口设置于最上方的气化风喷口的上方；所述顶部风喷口设置于最上方的气化风喷口的上方，或者设置于最上方的第一一次风喷口和/或第二一次风喷口的上方；所述顶部风喷口的高度不低于最上方的助燃风喷口。所述第一一次风喷口组可以包括一个或两个以上的第一一次风喷口，所述第二一次风喷口组可以包括一个或两个以上的第二一次风喷口，所述气化风喷口组可以包括一个或两个以上的气化风喷口。作为常识，炉膛角墙和炉膛侧墙都称为炉膛炉墙。所述各列喷口组对应喷口在炉膛对应高度上共同形成假想切圆，使由喷口进入炉膛的气流共同形成旋转上升气流。作为上述煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置一种更好的选择，所述气化喷口小组内的第一一次风喷口、第二一次风喷口和气化风喷口沿气流水平旋转方向同向或反向依次排列；所述第一一次风喷口、第二一次风喷口和气化风喷口数量相同，并水平一一对应；或者，所述的第一一次风喷口、第二一次风喷口和气化风喷口数量不同，上下交错。作为一种改进，所述第一一次风喷口和第二一次风喷口水平之间设置有粉间风喷口；或者所述第一一次风喷口和第二一次风喷口的各喷口上下之间设置有粉间风喷口。所述粉间风喷口的数量随煤种不同而不同，挥发分高、热值高的煤粉间风喷口的数量多，挥发分低、热值低的煤粉间风喷口的数量少。作为一种改进，所述第二一次风喷口、粉间风喷口和第一一次风喷口采用相同或不同的气流流向和假想切圆直径，以控制各气流的混合。作为一种改进，所述顶部风喷口为多个，各顶部风喷口按水平排列；或者各顶部风喷口按上下排列。所述顶部风喷口的数目可以选择4-8，或者根据需要自行调整。作为一种改进，所述粉下风喷口为多个，各粉下风喷口分别与第一一次风喷口或第二一次风喷口对应按水平排列；或者各粉下风喷口按上下排列。作为一种改进，煤粉间风喷口为第一一次风喷口和第二一次风喷口的冷却风出口。作为一种改进，粉下风喷口中设置有点火油枪。作为一种改进，所述粉下风喷口采用可水平摆动的喷口，形成的假想切圆直径可调节。作为一种改进，所述气化风喷口、助燃风喷口和顶部风喷口均采用可水平和/或垂直摆动的喷口。所述气化风喷口水平摆动可调节假想切圆直径，控制气化区的动力场、浓度场及气化反应进程；气化风喷口垂直摆动可调节气化区范围和气化强度。所述助燃风喷口水平摆动可调节不同高度的假想切圆直径，控制主燃烧区的动力场和主燃烧区上部旋转气流的强度及气化、燃烧反应进程；助燃风喷口垂直摆动可调节主燃烧区范围和炉膛出口烟温。所述顶部风喷口水平摆动可调节假想切圆直径，主要控制燃尽区的动力场和炉膛出口气流旋转强度及烟温偏差；顶部风喷口垂直摆动可调节燃尽区范围和炉膛出口烟温。所述各喷口的摆动调整可形成多种动力场和温度场，其中优化的配风方案包括：气化风喷口形成的假想切圆旋向与第二一次风喷口、第一一次风喷口形成的假想切圆旋向相同或相反；气化风喷口与助燃风喷口形成的假想切圆旋向相同或相反；助燃风喷口与顶部风喷口形成的假想切圆旋向相反；作为上述技术方案的一种改进，所述的多切圆燃烧炉膛为四角切圆燃烧炉膛或八角切圆燃烧炉膛。作为上述技术方案的一种改进，所述的每列气化风喷口设置于炉膛角墙上，对应地，所述的每列第二一次风喷口、第一一次风喷口及其粉下风喷口设置于炉膛侧墙上；或所述的每列气化风喷口设置于炉膛侧墙上，对应地，所述的每列第二一次风喷口、第一一次风喷口及其粉下风喷口设置于炉膛角墙上；或所述的每列第二一次风喷口、第一一次风喷口及其粉下风喷口与气化风喷口共同设置于炉膛侧墙一侧或炉膛角墙一侧。所述每列气化风喷口与所述的每列第二一次风喷口的水平间距视煤种而定，对于优质烟煤，二者可以相邻布置，对于低挥发难燃煤或灰熔点低、易结焦的煤，二者间距可增大。作为煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置的一种改进，所述煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置还包括三次风喷口或乏气喷口，所述三次风喷口或乏气喷口布置于第二一次风喷口和/或第一一次风喷口之间；或者，三次风喷口或乏气喷口布置于所述的最上部第二一次风喷口和/或第一一次风喷口上。该设计有利于三次风或乏气携带的煤粉及时气化，并使三次风或乏气中的空气为气化剂，其中的水蒸气参与变换反应和气化反应，控制气化区反应温度、减少氧浓度、增加H自由基抑制燃料氮向NOx的转化。作为上述技术方案的一种改进，所述各喷口的配风比例为：所述气化风喷口的空气比例占炉膛总风量的20％～60％，流经所述助燃风喷口的空气比例占炉膛总风量的20％～50％；流经粉间风喷口的空气比例占炉膛总风量的0％～30％流经所述粉下风喷口1的空气比例占炉膛总风量的10％～30％，流经所述顶部风喷口7的空气比例占炉膛总风量的10％～40％。在本专利技术的实施例内使用了如下的配风方式：流经所述气化风喷口2的空气比例占炉膛总风量的20％～60％，若增大下部气化强度，则增加该风量；若锅炉炉膛的结焦状况较重，可增大该风量；流经所述助燃风喷口6的空气比例占炉膛总风量的20％～50％，通常气化风风量增大，则该风量可减小；流经粉间风喷口4的空气比例占炉膛总风量的0％～30％，随着机组负荷的提高和燃煤的易燃性的增强，该风量可增大。流经所述粉下风喷口1的空气比例占炉膛总风本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置，该装置包括多切圆燃烧炉膛，所述多切圆燃烧炉膛包括炉膛角墙和炉膛侧墙，其特征在于：所述炉膛炉墙设置有一列以上的沿高度方向设置的喷口组，所述喷口组包括粉下风喷口、气化喷口小组、助燃风喷口和顶部风喷口；所述的气化喷口小组内包括第一一次风喷口组、第二一次风喷口组和气化风喷口组，其包括的第一一次风喷口组、第二一次风喷口组和气化风喷口组按照气流水平旋转方向同向或者反向依次排列；所述粉下风喷口设置于最下部的第一一次风喷口和/或第二一次风喷口的下方；所述助燃风喷口设置于最上方的第一一次风喷口和/或第二一次风喷口的上方，或者所述助燃风喷口设置于最上方的气化风喷口的上方；所述顶部风喷口设置于最上方的气化风喷口的上方，或者设置于最上方的第一一次风喷口和/或第二一次风喷口的上方；所述顶部风喷口的高度不低于最上方的助燃风喷口。

【技术特征摘要】
1.一种煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置，该装置包括多切圆燃烧炉膛，所述多切圆燃烧炉膛包括炉膛角墙和炉膛侧墙，其特征在于：所述炉膛炉墙设置有一列以上的沿高度方向设置的喷口组，所述喷口组包括粉下风喷口、气化喷口小组、助燃风喷口和顶部风喷口；所述的气化喷口小组内包括第一一次风喷口组、第二一次风喷口组和气化风喷口组，其包括的第一一次风喷口组、第二一次风喷口组和气化风喷口组按照气流水平旋转方向同向或者反向依次排列；所述粉下风喷口设置于最下部的第一一次风喷口和/或第二一次风喷口的下方；所述助燃风喷口设置于最上方的第一一次风喷口和/或第二一次风喷口的上方，或者所述助燃风喷口设置于最上方的气化风喷口的上方；所述顶部风喷口设置于最上方的气化风喷口的上方，或者设置于最上方的第一一次风喷口和/或第二一次风喷口的上方；所述顶部风喷口的高度不低于最上方的助燃风喷口。2.根据权利要求1所述的煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置，其特征在于：气化喷口小组内的所述第一一次风喷口、第二一次风喷口和气化风喷口数量相同，并水平一一对应；或所述的第一一次风喷口、第二一次风喷口和气化风喷口数量不同，上下交错。3.根据权利要求1所述的煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置，其特征在于：所述第一一次风喷口和第二一次风喷口水平之间设置有粉间风喷口；或者所述第一一次风喷口和第二一次风喷口的各喷口上下之间设置有粉间风喷口。4.根据权利要求1所述的煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置，其特征在于：所述第二一次风喷口...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝江平，魏绍青，高士秋，魏小兵，闫润生，
申请(专利权)人：晋能电力集团有限公司，中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：山西,14