【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对冲旋流锅炉低氮燃烧，尤其涉及对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置。
技术介绍
1、
2、在火电行业中，对冲旋流燃烧锅炉生成氮氧化物少数在200mg/m3左右，通常大部分在400mg/m3以上。说明对冲旋流燃烧锅炉低氮燃烧是可以将氮氧化物控制在200mg/m3左右的，如果对冲旋流燃烧锅炉都能用好燃尽风，将氮氧化物控制在200mg/m3左右，那么脱硝用氨量将大幅下降。假设每台锅炉每天减少一吨用氨量，一台机组一年按300天利用计算，能节省发电用氨成本200万左右。生产一吨氨气耗电约1200度左右，按300天计算，可节耗电36万度，节煤10.8万吨，减少二氧化碳排放30万吨左右。低nox燃烧就是低碳燃烧，就是清洁燃烧，就是节能减排。全国有数千台锅炉nox生成在超标，这是一项多么可观可为节能降耗“双碳”目标。
3、影响锅炉效率主要是不完全燃烧和排烟损失，省煤器出口烟气含氧量还在4％以上，烟气中co就应当接近为零，飞灰可燃物就还有50％下降空间，氮氧化物生成同样还有50％下降空间，排烟损失就还能再下降，锅炉整体效率必然提升。精准用氧另一好处是控制锅炉燃烧剩余氧量，在降低排烟损失同时，同时大幅降低剩余氧量对氧化物生成影响，其中就包含so2、so3生成量。这对锅炉尾部设备保护，特别是空预器设备保护起到重要作用。燃烧中出现so2不可避免，在空预器冷端与烟气凝结水汽结合，so2+h2o＝h2so3，亚硫酸腐蚀性相对较弱。但多余氧量再次引发就不可轻视2h2so3+o2＝2h2so4、2so2+o2＝2so3
4、对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，在结构上创新，功能上实现风量分区域分配，精准低氧量燃烧在这里体现。风量覆盖区域精准划分，特别是能穿透炉膛中心燃烧火焰烟气膨胀阻力，能覆盖穿透到炉膛中心强燃烧欠氧区域，消除co及富燃料火焰烟气衍生出新问题，又能有效控制nox生成。在短暂燃尽区域空间、时间，全方位为燃料燃尽提供合适的氧量，整个燃尽风流向与锅炉烟气流向吻合一致，没有丝毫扰动，保证锅炉安全燃烧，减小飞灰含碳量，消除不良燃烧衍生出安全隐患，保持炉膛燃烧中o2、nox、co三者在最低值方式运行。全方位燃尽风覆盖组合搭配，必将nox生成再创新低。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的是现有两层燃尽风器结构相同，喷入的燃尽风覆盖范围相同，燃尽区域没能形成风包煤燃烧态势，只能单纯增加总体用风量，导致氮氧化物浓度增加，难以实现低氮清洁燃烧的问题，为了解决上述技术问题，本专利技术提供了对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器组合装置。
2、燃煤锅炉炉膛内燃烧只有空气与磨细的原煤。空气中氮气占78％，氧气占21％，常态情况下氮与氧不会发生化合反应，只有在高温燃烧中才会出现化合反应，生成大量氧化物，其中就有大量nox。随着燃烧温度越高，nox生成就越多；随着燃烧剩余氧量增大，nox生成也增大。清洁低氮燃烧，就是将主燃烧区域的30％左右二次风提供给燃尽风，新增一级燃烧叫燃尽。主燃烧区域每只燃烧器原本是二次风包着一次风粉燃烧，因减少了二次风，部分煤炭推迟燃烧，导致主燃烧火焰中心温度下降，nox生成减少；欠氧燃烧使得不完全燃烧增加，因缺氧nox生成同步减少。推迟燃烧部分碳颗粒在燃尽区域与氧结合，直至未燃尽碳颗粒完全燃烧。这就是低氮燃烧基本原理。但部分推迟燃烧未燃尽火焰烟气携带大量co和熔融状碳颗粒，在炉膛中瞬息万变，需要在燃尽区域秒间及时与氧量混合，完成燃烧全过程，消除不完全燃烧安全隐患。
3、锅炉燃烧有两大技术，一个是对冲旋流燃烧，另一个是四角切圆燃烧，本专利技术涉及对冲旋流燃烧，提供了对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，本专利技术目的是为解决现有燃尽风器性能单一，结构简单，功能不全，不能全面覆盖炉膛而引发的燃烧潜在安全与环保问题。每只燃尽风器喷射覆盖没有划分区域，全凭现场调整随意变化，也不能穿透炉膛燃烧火焰膨胀力，不能在短暂燃尽区域时间内与富燃料火焰烟气无遗漏充分混合。即重叠覆盖到的区域富氧，nox生成回升；遗漏覆盖欠氧燃烧的区域还是欠氧，co飙升，富燃料烟气浓烈。因为燃尽风覆盖随现场调整变化而变化，炉膛中未燃尽火焰烟气不能充分与燃尽风混合，结果一是主燃烧区域已控制氮氧化物生成量再次回升；二是欠氧燃烧，co未能及时燃尽，煤粉颗粒相互撞击结渣结焦、氧化腐蚀等安全隐患依旧存在。
4、本专利技术对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，上、下层燃尽风器结构不同，上、下层燃尽风器通过风流向不同，覆盖区域不同，风压不同，喷嘴射出燃尽风流向形式不同，轴向穿透力按级逐步提升。燃尽风器采用轴向进风，由风门控制单只燃尽风器进风量，各级风道流通面积不受风门调整变化，不改变各级燃尽风流向划分区域送风覆盖。燃尽风共分五级分配，炉膛中心线两边各分五个区域，一一对应，每一级燃尽风有针对性覆盖划分区域，整个炉膛横切面不遗漏不重复，形成炉膛大的风包煤网状覆盖，确保火焰烟气与燃尽风秒间混合充分，完善燃尽风的燃尽作用。
5、本专利技术为炉膛全覆盖风包煤形态，对燃尽风器结构上有目的做了升级改造，做到燃尽风流向不重复，覆盖范围有着明确分工。下层燃尽风器分布燃烧器上方两侧或上方对应如图1、图2所示，每只燃尽风器有两路风口，流通面平分。外风口是强旋流燃尽风，轴向阻力大，横向覆盖面广，卷吸吹扫水冷壁附近未燃尽富燃料火焰烟气，保护水冷壁安全运行。为第一级燃尽风。内风口是中旋流燃尽风，增大轴向力，气流旋流与轴向力兼顾，向前推进燃尽风覆盖面。为第二级燃尽风。上层燃尽风器有三路风口，流通面积平分。外风口是弱旋流燃尽风，目的是衔接下层燃尽风与上层燃尽风覆盖，导流叶片布置在尾端，延长轴向流程增大轴向推力向前覆盖。为第三级燃尽风。中间风口是直流燃尽风，没有叶片阻力，全是轴向推力，将燃尽风向前推进覆盖，受二次风压动力限制，没法突破炉膛中心浓烈燃烧膨胀力，覆盖不到炉膛中心。为第四级燃尽风。中心燃尽风是强直流风，经过锥体压缩直流风快速通过前几级燃尽风已覆盖区域。强直流燃尽风入风口引入一次风风压，用少量一次风流量推动燃尽风快速穿透，确保强直流燃尽风与对面的同样强直流燃尽风相撞，形成炉膛中心墙式风，扩大燃尽风在炉膛中心覆盖面，是消除炉膛中心未燃尽富燃料火焰烟气唯一有效手段。为第五级燃尽风。
6、对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置有多种用风调整手段，燃尽风箱两端大的调风门控制风箱风量，每只燃尽风轴向风门开度调整单只风量。燃尽风从两端进入风箱率先向中部回合，往往是两侧燃尽风器进风欠缺，实际运行中锅炉两侧缺氧，中部富氧也证明这一现象。燃尽风箱导流板修正两侧燃尽风器进风量，确保两侧燃尽风器饱满进风，卷吸吹扫水冷壁附近co本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于，在前、后墙双层布置，下层燃尽风器分两级供风，上层燃尽风器分三级供风，五级燃尽风对应炉膛五个区域，先横向覆盖，再纵向穿透燃烧火焰膨胀阻力，前、后墙燃尽风在炉膛中心会和，形成中心墙式风全覆盖。
2.根据权利要求1所述的对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于，下层燃尽风器分强旋流风和中旋流风，形成第一级燃尽和第二级燃尽；强旋流风导流叶片相对密集布置，导流叶片角度与轴向交割ɑ1(20°≤α1≤35°)，叶片装置靠近喷嘴，削弱强旋流风轴向力，强化气流横向旋流卷吸吹扫水冷壁附近区火焰烟气，宽幅度阻止未燃尽碳颗粒粘结水冷壁外表，或粗颗粒对水冷壁冲涮，形成第一级燃尽风；中旋流燃尽风导流叶片焊接在中部位置，延长轴向流程，兼顾旋流强度；导流叶片与轴向交割角度比一级大一些α2(35°≤ɑ2≤55°)，保留旋流强度又相对提高轴向力向前推进，形成第二级燃尽风。
3.根据权利要求1所述的对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于，上层燃尽风器分三级供风方式；外层燃尽风是弱旋流风，导流叶片夹角与轴向交割增
4.根据权利要求1所述的对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于，采用轴向进风方式，单只燃尽风器由一个风门开度控制风量大小，手动或自动调节，使风量各级均等平分不变；下层燃尽风器两级流通面积相等，上层燃尽风器三分通道面积相等，风量调整不改变每一级风量分配，而且每一级风覆盖面区域不受风量调整变化。
5.根据权利要求1所述的对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于，上层强直流风入口锥体显喇叭口固定在内套筒，加上一次风风压高，少量一次风流量带动提高强直流风向炉膛中心穿透；前、后墙强直流燃尽风在炉膛中心撞击扩散增大覆盖面，形成中心墙式风，满足炉膛中心燃烧火焰对氧量渴求，及时消除因CO而衍生出安全隐患，又有益于控制NOx大幅生成。
6.根据权利要求1所述的对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于，结构特点就是营造炉膛燃尽区划区域配风，不受用风调整影响，现场也无需逐一调整操作；利用旋流强度射程与直流强度射程变化，由下到上，由宽幅到纵深覆盖，形成逐步合围态势，直到中心墙式风生成扩散，封闭整个炉膛横切面，这样燃尽风完整形成风包煤封闭，让富燃料火焰烟气在燃尽区域短暂秒间与燃尽风不重复，不遗漏，又充分混合。
7.根据权利要求1所述的对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于，两层燃尽风器采用方案一排列：两层燃尽风分错位排列，下层燃尽风器比燃烧器多一只，排布在燃烧器上方两侧，上层燃尽风器与燃烧器一一对应，只数一样多。
8.根据权利要求1所述的对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于，两层燃尽风器采用方案二排列：两层燃尽风器也可与燃烧器垂直排列，与燃烧器一一对应，两种排列作用一样。
9.根据权利要求1所述的对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于，燃尽风器进风由轴向风门统一控风，消除各级风分别调控容易发生配风偏差。
10.根据权利要求1所述的对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于，旋流方向排布与燃烧器旋流方向保持一致，减少炉膛气流紊乱；在燃尽风箱两侧燃尽风器加装导流板，满足两侧燃尽风器饱满进风，炉膛两侧墙火焰烟气被燃尽风覆盖卷吸吹扫，防止碳颗粒粘结冲涮侧墙水冷壁。
11.根据权利要求1所述的对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于,下层燃尽风器内风通道装有封闭锥体，小口对炉膛，风道逐步扩大，削弱燃尽风轴向推力，保留旋流强度；上层燃尽风器中心风道装有空心锥体，小口对炉膛，利用风流通面积减小提升风速，减少燃尽风氧量在已覆盖区域消耗，又强化燃尽风穿透力，达到与迎面同样强直流燃尽风撞击扩散，增大燃尽风覆盖面。
...【技术特征摘要】
1.对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于，在前、后墙双层布置，下层燃尽风器分两级供风，上层燃尽风器分三级供风，五级燃尽风对应炉膛五个区域，先横向覆盖，再纵向穿透燃烧火焰膨胀阻力，前、后墙燃尽风在炉膛中心会和，形成中心墙式风全覆盖。
2.根据权利要求1所述的对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于，下层燃尽风器分强旋流风和中旋流风，形成第一级燃尽和第二级燃尽；强旋流风导流叶片相对密集布置，导流叶片角度与轴向交割ɑ1(20°≤α1≤35°)，叶片装置靠近喷嘴，削弱强旋流风轴向力，强化气流横向旋流卷吸吹扫水冷壁附近区火焰烟气，宽幅度阻止未燃尽碳颗粒粘结水冷壁外表，或粗颗粒对水冷壁冲涮，形成第一级燃尽风；中旋流燃尽风导流叶片焊接在中部位置，延长轴向流程，兼顾旋流强度；导流叶片与轴向交割角度比一级大一些α2(35°≤ɑ2≤55°)，保留旋流强度又相对提高轴向力向前推进，形成第二级燃尽风。
3.根据权利要求1所述的对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于，上层燃尽风器分三级供风方式；外层燃尽风是弱旋流风，导流叶片夹角与轴向交割增大α3(55°≤α3≤70°)，叶片装置排布在尾部，保留弱旋流形态，进一步增强轴向推进力，形成第三级燃尽风；中间进风是直流燃尽风，轴向直流喷射比前几级燃尽风穿透的远，覆盖的深，但其风压低，难以穿透炉膛中心浓烈火焰膨胀阻力，形成第四级燃尽风；中心风是强直流燃尽风，燃尽风经空心锥体喷射，进口与出口直径尺寸2：1，被收缩的气流将提高4倍流速向前喷出，减少初期氧量消耗；为加强气流穿透炉膛燃烧膨胀火焰烟气阻力和炉膛负压，特引入一次风高风压，根据需要调节用量，用少量一次风流量带动中心燃尽风穿透炉膛中心火焰，与对面同样中心燃尽风相撞扩散形成中心墙式风，扩大覆盖炉膛中心欠氧区域，形成第五级燃尽风。
4.根据权利要求1所述的对冲旋流分级分区域全覆盖低氮燃尽风器装置，其特征在于，采用轴向进风方式，单只燃尽风器由一个风门开度控制风量大小，手动或自动调节，使风量各级均等平分不变；下层燃尽风器两级流通面积相等，上层燃尽风器三分通道面积相等，风量调整不改变每一级风量分配，而且每一级风覆盖面区域不受风量调整变化。
5.根据权利要求1所述的对冲...
【专利技术属性】
技术研发人员：周利庆，郭兴军，
申请(专利权)人：福步睿特北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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