[發明專利]一種多角切圓多尺度煤粉解耦燃燒裝置及其解耦燃燒方法

有效

• 申請號: 201110374539.X
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN103134049A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 郝江平;李靜海;劉新華;葛蔚;何京東;劉雅寧;孫廣藩
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: F23C5/32
• 分類號: F23C5/32;F23C7/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術領域

本發明涉及煤粉燃燒設備領域，具體地，本發明涉及一種多角切圓多尺度煤粉解耦燃燒裝置及其解耦燃燒方法。

背景技術

在煤粉燃燒的實際應用中，隨著煤粉空氣混合物在燃燒階段的燃燒溫度和氧濃度的提高，煤粉更易快速、充分燃盡，煙氣中飛灰可燃物(未燃盡碳和CO)的含量降低；同時，高溫富氧又會使燃燒過程中生成的NO_x大幅提高；另一方面，煤粉空氣混合物在燃燒階段的燃燒溫度和氧濃度越低越有利于抑制氮氧化物NO_x生成，但煤粉更不易燃盡。因而，解除煤粉燃燒的飛灰可燃物與NO_x的耦合排放問題是燃燒技術上長期存在的技術難點。

目前，應用較廣的煤粉燃燒鍋爐的低NO_x燃燒技術主要是空氣分級燃燒技術。由于前述的耦合排放關系，該技術往往只能側重一個方面問題的解決，不僅不能徹底地解決問題，同時還帶來許多其它問題。例如，宏觀空氣分級燃燒技術主要采用與NO_x反應活性較低、且分布在爐膛大范圍濃度較低的一氧化碳來還原已生成的NO_x，為提高抑制NO_x排放的效果，被迫通過增大燃盡風(也稱火上風)到主燃燒區的距離，提高燃盡風量，來增強爐膛內還原性氣氛和增大還原性氣氛的區域，這樣就使得富氧燃燒的階段拖后，極難燃盡的焦炭和半焦推遲到離爐膛出口較近的低溫燃燒區去燃盡，致使飛灰可燃物的含量增高，鍋爐效率下降，而且爐膛中大范圍還原性氣氛也使得爐膛結焦和水冷壁的高溫腐蝕幾率大大增加。

對于傳統的四角切圓煤粉燃燒爐，由于一次風和二次風布置在一條垂直線上，距離較近，使得一、二次風的混合較早，減小了一次風中煤粉在強還原性氣氛中的燃燒時間，抑制生成燃料型NO_x的能力下降。

解耦燃燒技術可以實現解除煤炭燃燒的飛灰可燃物與NO_x的耦合排放關系，是同時降低飛灰可燃物和NO_x排放的有效方法，其機理是：將煤炭燃燒過程分為兩個階段，第一階段，煤炭在很高的還原性氣氛下發生熱解、氣化和煤氣燃燒，充分利用煤炭自身的熱解和氣化產物將燃料型NO_x轉化為更為穩定的N₂；第二階段創造高溫富氧但不產生熱力型NO_x的環境，再確保煤炭的充分燃盡。

由此可見，解耦燃燒抑制NOx排放的關鍵過程，在燃燒初期熱解氣化產生的揮發份氮的轉化過程，該過程主要在一次風內部、二次風混合前的較小空間范圍進行，一次風與二次風混合后即開始燃盡階段，不需要前述的空氣分級燃燒產生的大范圍爐膛還原性氣氛。該過程是屬于微觀上的分級燃燒，只是機理不同于前述的宏觀上的空氣分級燃燒，解耦燃燒的還原劑充分利用了熱解氣化產物，反應活性更高。

專利“低氮氧化物排放煤粉解耦燃燒器及煤粉解耦燃燒方法”(中國發明專利申請號：201110033811.8)發明了一種煤粉解耦燃燒器和煤粉解耦燃燒方法，該技術主要依賴燃燒器自身的性能，沒有和鍋爐的二次風配風結合起來，因而抑制NO_x排放的能力受到一定限制。

對于傳統四角切圓燃燒的鍋爐，燃燒器布置在四個角部，該區域爐溫較低，一次風風粉混合物噴出時，對于鍋爐的穩定燃燒和抑制NO_x的排放都不利，特別是燃用低揮發份和低熱值等難燃煤時，問題更為突出。

另外，傳統的四角切圓燃燒爐，燃燒器通常采用垂直上下擺動的方式來調節火焰中心的高度，從而來調節主、再熱汽溫，該方式使得一次風和二次風必須同時擺動，一次風噴口過大的擺角使得煤粉對在高溫下工作的噴口的沖刷磨損十分嚴重，燃燒器壽命大大下降。而且，因為一套機構上的連桿傳動較多，連桿長度和銷軸定位保持統一的要求就較高，但由于爐體和燃燒器風箱存在不規則的熱膨脹，使得該擺動裝置的故障率很高，往往長時間失去作用，影響鍋爐的燃燒特性。

發明內容

本發明的目的在于，為了克服上述問題，從而提供一種多角切圓多尺度煤粉解耦燃燒裝置及其解耦燃燒方法。

為了實現上述目的之一，本發明提供了一種多角切圓多尺度煤粉解耦燃燒裝置，所述裝置包括多角切圓燃燒爐膛，該多角切圓燃燒爐膛包括爐膛角墻2和爐膛側墻4、多角切圓燃燒爐膛上的一列以上的沿高度方向設置的一次風噴口3、一級二次風噴口7和中心燃盡風噴口9，其特征在于，