燃烧器底置煤粉锅炉及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种燃烧器底置煤粉锅炉，包括：炉膛；和至少一个燃烧器，每个燃烧器具有燃料喷口，通过所述燃料喷口，一次风携带煤粉向上进入所述炉膛；其中：所述燃烧器设置在炉膛底部；所述锅炉还包括围绕所述燃烧器设置在炉膛底部的二次风布风装置，所述二次风布风装置用于向上喷射二次风，其中所述二次风布风装置包括围绕燃烧器喷口布置的环形二次风布风装置，以及布置在环形二次风布风装置与炉膛侧壁之间的分布式二次风布风装置。本发明专利技术还涉及一种煤粉锅炉的控制方法，包括步骤：通过设置在炉膛底部的至少一个燃烧器，向炉膛内向上喷射煤粉燃料；和通过围绕燃烧器设置在炉膛底部的上述二次风布风装置向炉膛内向上喷射二次风。

Pulverized coal boiler with burner and its control method

【技术实现步骤摘要】
燃烧器底置煤粉锅炉及其控制方法
本专利技术的实施例涉及锅炉领域，尤其涉及煤粉锅炉及其控制方法。
技术介绍
我国在用燃煤工业锅炉达46.7万台，年消耗原煤约7亿吨，占全国煤炭消耗总量的18％以上。工业锅炉是重要的热能动力设备，广泛应用于工厂动力、建筑采暖、人民生活等各个方面。2015年，国家能源局印发了《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020)》，要大力推动高效煤粉工业锅炉技术发展和市场应用。但现有燃煤工业锅炉存在如下技术缺陷：(1)煤粉点火时刻存在爆燃倾向：主要原因是给入炉膛的煤粉多为冷煤粉，煤粉在炉膛内需要经历预热、挥发分析出和着火阶段，点火时刻炉膛温度偏低，点火时间长、增大爆燃倾向；(2)锅炉存在振动风险：主要原因是煤粉燃烧稳定性恶化，炉内压力持续波动，特别是低负荷运行时，炉内温度水平偏低，煤粉燃烧的火焰不能持续传播，锅炉振动风险增大；(3)煤粉燃烧的NOx原始排放水平高：NOx原始排放水平多在200mg/m3以上，尾部脱硝费用较高，且存在二次污染风险。
技术实现思路
为缓解或解决煤粉锅炉上述问题中的至少一个方面，提出本专利技术。根据本专利技术的实施例的一个方面，本专利技术提出一种燃烧器底置的煤粉锅炉，包括：炉膛；和至少一个燃烧器，每个燃烧器具有燃料喷口，通过所述燃料喷口，一次风携带煤粉向上进入所述炉膛，其中：所述燃烧器设置在炉膛底部；所述锅炉还包括围绕所述燃烧器设置在炉膛底部的二次风布风装置，所述二次风布风装置用于向上喷射二次风；所述二次风布风装置包括围绕燃烧器喷口布置的环形二次风布风装置，以及布置在环形二次风布风装置与炉膛侧壁之间的分布式二次风布风装置。可选的，锅炉还包括三次风喷口，在炉膛高度方向上设置在炉膛中部或者中上部。进一步可选的，所述环形二次风布风装置为环形二次风喷口。或者进一步可选的，所述环形二次风布风装置包括环形二次风室、环形二次风室布风板以及设置在环形二次风室布风板上的风帽；或者所述环形二次风布风装置包括环围绕燃烧器喷口环形布置的布风管，以及设置在布风管上的风帽。进一步可选的，所述分布式二次风布风装置包括分布式二次风室、分布式二次风室布风板以及设置在分布式二次风室布风板上的风帽；或者所述分布式二次风布风装置包括在炉膛底部分布式布置的多个布风管，以及设置在布风管上的风帽。可选的，环形二次风的当量比为0.1-0.3；分布式二次风当量比为0.3-0.6，且分布式二次风与环形二次风的二次风总当量比为0.7-0.9。可选的，所述供风控制装置对环形二次风与分布式二次风分开控制。可选的，所述燃料喷口、环形二次风的出风口以及分布式二次风的出风口处于同一水平面。可选的，燃料从燃料喷口喷出的速度为10-30m/s；环形二次风的喷射速度为10-30m/s；分布式二次风的喷射速度为5-10m/s。可选的，所述燃烧器为预热燃烧器。本专利技术的实施例还涉及一种煤粉锅炉的控制方法，包括步骤：通过设置在炉膛底部的至少一个燃烧器，向炉膛内向上喷射煤粉燃料；和通过围绕燃烧器设置在炉膛底部的二次风布风装置向炉膛内向上喷射二次风，其中所述二次风布风装置包括围绕燃烧器喷口布置的环形二次风布风装置，以及布置在环形二次风布风装置与炉膛侧壁之间的分布式二次风布风装置。可选的，所述方法包括步骤：控制环形二次风的当量比为0.1-0.3；和控制分布式二次风当量比为0.3-0.6，且分布式二次风与环形二次风的二次风总当量比为0.7-0.9。附图说明图1为根据本专利技术的一个示例性实施例的煤粉锅炉的示意性主视图；图2为图1中的煤粉锅炉的俯视图；图3为根据本专利技术的另一个示例性实施例的煤粉锅炉的示意性主视图；图4为图3中的煤粉锅炉的俯视图；图5为根据本专利技术的再一个示例性实施例的煤粉锅炉的示意性主视图；图6为图5中的煤粉锅炉的俯视图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。图1-图2示出了本专利技术的一种示例性实施例的煤粉锅炉的示意性主视图以及俯视图。如图1-2所示，图示的煤粉锅炉包括炉膛1、预热燃料喷口2、环形二次风接管3、环形二次风布风装置4、分布式二次风接管5、分布式二次风风室6、分布式二次风风室布风板7、分布式二次风风帽8和炉膛三次风喷口9。炉膛1可为方形柱状结构，侧壁为四片膜式壁围合，包括前墙11、后墙12、左侧墙13和右侧墙14，炉膛也可为圆柱形结构或其他柱状结构。在图1-2所示的煤粉锅炉中，预热燃料喷口2位于炉膛底部，预热燃料喷口2外围为环形二次风布风装置4，环形二次风接管3在环形二次风通道的底端侧面，围绕环形二次风布风装置4还布置有大致均匀的分布于炉膛大部分底面的分布式二次风布风装置，分布式二次风的风帽8可分多层(径向方向上)布置，分布式二次风的风帽8设置在分布式二次风风室6的布风板7上，分布式二次风风室6的侧面接有分布式二次风接管5。在可选的实施例中，分布式二次风与环形二次风的控制完全分开，互不影响。环形二次风围绕预热燃料喷口设置，分布式二次风则围绕环形二次风设置。在可选的实施例中，预热燃料喷口2、环形二次风出风口和分布式二次风出风口在同一截面或者同一水平面中。环形二次风布风装置可以为嵌套于燃料喷口外的环缝，也可以为带有布风板和风室的一组风帽或布风管上的一组风帽。分布式二次风布风装置可以包括设置在带有风室的布风板上的一组风帽，也可以包括设置在布风管上的一组风帽；前述风帽大致均匀的分布于炉膛底部。炉膛中部设置了三次风喷口9，三次风喷口可在炉膛前后墙呈对冲布置或四角呈切圆布置。下面示例性描述图1-2所示示例的操作。一次风和预热燃料从预热燃料喷口2喷出，其喷射速度为10－30m/s之间，环形二次风经环形二次风接管3从环形二次风布风装置4喷出，环形二次风喷射速度为10-30m/s之间，环形二次风紧密围绕在预热燃料喷口外围，加快与一次风的掺混，分布式二次风经二次风接管5进入二次风室6、穿出风室布风板7后由风帽8喷出，分布式二次风出风均匀，全截面供风方式可延缓大量二次风与预热燃料的快速掺混和反应，削弱预热燃料燃烧的高温区域，同时，底部供入二次风，可防止煤粉颗粒在炉底的沉积。炉膛三次风喷射速度与炉膛断面有关，一般为10-20m/s之间。炉膛三次风喷口以下整体为均匀还原性气氛，三次风喷口以上为燃尽区域。预热燃料为高温煤气和高温焦炭的混合物质，高温煤气是煤粉预热过程中煤粉与一次风反应转化生成的气体，高温焦炭是煤粉预热中煤粉反应后转化的固体物质。环形二次风的比率与预热燃料成分、预热燃料温度和炉膛温度有关，若预热燃料煤气热值高，则预热燃料着火迅速，为控制预热燃料燃烧热量释放速率，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃烧器底置的煤粉锅炉，包括：/n炉膛；和/n至少一个燃烧器，每个燃烧器具有燃料喷口，通过所述燃料喷口，一次风携带煤粉向上进入所述炉膛，/n其中：/n所述燃烧器设置在炉膛底部；/n所述锅炉还包括围绕所述燃烧器设置在炉膛底部的二次风布风装置，所述二次风布风装置用于向上喷射二次风；/n所述二次风布风装置包括：/n围绕燃烧器喷口布置的环形二次风布风装置；以及/n布置在环形二次风布风装置与炉膛侧壁之间的分布式二次风布风装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃烧器底置的煤粉锅炉，包括：
炉膛；和
至少一个燃烧器，每个燃烧器具有燃料喷口，通过所述燃料喷口，一次风携带煤粉向上进入所述炉膛，
其中：
所述燃烧器设置在炉膛底部；
所述锅炉还包括围绕所述燃烧器设置在炉膛底部的二次风布风装置，所述二次风布风装置用于向上喷射二次风；
所述二次风布风装置包括：
围绕燃烧器喷口布置的环形二次风布风装置；以及
布置在环形二次风布风装置与炉膛侧壁之间的分布式二次风布风装置。


2.根据权利要求1所述的锅炉，还包括：
三次风喷口，在炉膛高度方向上设置在炉膛中部或者中上部。


3.根据权利要求2所述的锅炉，还包括：
供风控制装置，用于控制一次风、二次风与三次风的供风比例。


4.根据权利要求1所述的锅炉，其中：
所述环形二次风布风装置为环形二次风喷口。


5.根据权利要求1所述的锅炉，其中：
所述环形二次风布风装置包括环形二次风室、环形二次风室布风板以及设置在环形二次风室布风板上的风帽；或者
所述环形二次风布风装置包括环围绕燃烧器喷口环形布置的布风管，以及设置在布风管上的风帽。


6.根据权利要求1所述的锅炉，其中：
所述分布式二次风布风装置包括分布式二次风室、分布式二次风室布风板以及设置在分布式二次风室布风板上的风帽；或者
所述分布式二次风布风装置包括在炉膛底部分布式布置的多个布风管，以及设置在布风管上的风帽。

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【专利技术属性】
技术研发人员：朱建国，刘敬樟，欧阳子区，李诗媛，吕清刚，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11