[發明專利]多次引射分級燃燒的方法及實現該方法的W火焰鍋爐裝置

有效

• 申請號: 201010149634.5
• 申請日: 2010-04-19
• 公開（公告）號: CN101832549A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 李爭起;陳智超;況敏;孫銳;朱群益;曾令艷;劉春龍;孫紹增;吳少華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F23C5/08
• 分類號: F23C5/08;F23C7/00;F23L9/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及一種分級燃燒的方法及W火焰鍋爐裝置，屬于W火焰鍋爐燃燒技術領域。

背景技術

W火焰燃燒鍋爐是一種專門為燃用無煙煤、貧煤而設計的鍋爐，這種W火焰鍋爐運行中普遍存在以下問題：NO_x排放量高達1600～1800mg/m³、飛灰可燃物含量高、下爐膛前墻和后墻水冷壁結渣嚴重、煤粉氣流著火晚且火焰穩定性較差。

上述所述W火焰鍋爐常見的截面流場和拱上燃燒器噴口布置方式如圖3、圖4所示。從結構上對以上所述三方面問題進行分析，NO_x排放量高的原因在于：①濃煤粉氣流噴口10和二次風噴口20呈相間密集布置，風速遠高于濃煤粉氣流5的二次風23離開噴口后即混入濃煤粉氣流5中，使濃煤粉氣流5速度迅速升高并最終達到與二次風23風速相等而整體下行，這就使得鍋爐運行時濃煤粉氣流5長期處于富氧燃燒狀態，從而生成了大量NO_x；②淡煤粉氣流7靠近爐膛中心2-1噴入，由于淡煤粉氣流7動量小，在受到拱下回流區22內的高溫回流煙氣的擠壓而偏轉向濃煤粉氣流5側并與濃煤粉氣流5混合，在根本上失去了原設想采用濃淡燃燒以降低NO_x生成的效果(說明：組織濃淡燃燒時將濃煤粉氣流粉濃縮成煤粉含量高、空氣量低的一股氣流，使濃煤粉氣流早期在貧氧條件下燃燒，從而在一定程度上限制NO_x生成)。

飛灰可燃物含量高，其主要原因在于拱下二次風9水平吹入，對下爐膛1內下行的濃煤粉氣流5有攔截作用，使濃煤粉氣流5在下爐膛1內下射深度較小，因而煤粉顆粒在下爐膛1內行程短而縮短了停留時間。此外，煤粉著火晚且火焰穩定性差也是引起飛灰可燃物含量高的一個因素，從燃燒器噴口布置結構上分析：①濃煤粉氣流噴口10靠近下爐膛1的前墻水冷壁2-2和后墻水冷壁2-3布置而遠離爐膛中心2-1，而距離爐膛中心2-1越遠，煙氣溫度越低，因而加熱濃煤粉氣流5的煙氣溫度相對較低，對著火不利；②濃煤粉氣流噴口10呈狹長型，這使得高溫煙氣加熱濃煤粉氣流5時濃煤粉氣流5的受熱面小，從而影響煤粉氣流的著火和火焰穩定性；③濃煤粉氣流噴口10上沿沒有與二次風噴口20上沿平齊，濃煤粉氣流噴口10上沿與兩側二次風噴口20的突出部分之間的區域無其它氣流，這使得突出的部分二次風23極易向此區域擴散，從而在濃煤粉氣流5與靠近爐膛中心2-1側的高溫煙氣之間形成一道風膜，阻斷了靠近爐膛中心2-1側的高溫煙氣與濃煤粉氣流5的混合，從而引起著火延遲、燃燒不穩定；④淡煤粉氣流7從拱上靠近爐膛中心區域噴入，一方面阻礙靠近爐膛中心2-1側的高溫煙氣與濃煤粉氣流5混合，另一方面低溫的淡煤粉氣流7降低了靠近爐膛中心2-1側的高溫煙氣的溫度，因而對著火和穩燃不利。

下爐膛前墻和后墻水冷壁結渣嚴重是因為：①濃煤粉氣流5靠近下爐膛1的前墻水冷壁2-2和后墻水冷壁2-3側噴入，且濃煤粉氣流噴口10與前墻水冷壁2-2和后墻水冷壁2-3之間空隙處無其它氣流，二次風23攜帶濃煤粉氣流5下沖過程中易向前墻和后墻水冷壁擴散而沖刷水冷壁，從而導致結渣；②濃煤粉氣流5在下行過程中隨著溫度升高而體積膨脹，且同時受爐膛中心區域高溫煙氣膨脹而施加的橫向推力作用，因而濃煤粉氣流5易向兩側的前墻和后墻水冷壁擴張，沖刷前墻和后墻水冷壁而引起結渣。

中國發明專利《一種拱下二次風向下偏置的W型火焰爐》(中國專利號為ZL?2006100100895、授權公告日為2009年6月24日、專利申請日為2006年5月26日，下稱“文件一”)、中國發明專利申請《一種穩燃防結渣縫隙式W型火焰鍋爐裝置》(公開日為2009年2月18日、申請號為200810137213.3、申請日為2008年9月27日，下稱“文件二”)和中國發明專利申請《一種帶有增程二次風噴口的W型火焰鍋爐》(公開日為2010年3月10日、申請號為200910309100.1、申請日為2009年10月30日，下稱“文件三”)對W火焰鍋爐運行中普遍存在的問題均提出了相應措施，使這些存在的問題得到了一定程度的緩解，但是尚未能夠全面解決存在的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決W火焰鍋爐運行中存在NO_x排放量高、飛灰可燃物含量高、下爐膛前墻和后墻水冷壁結渣嚴重、煤粉氣流著火晚且火焰穩定性較差的問題，進而提供一種多次引射分級燃燒的方法及實現該方法的W火焰鍋爐裝置。