[發(fā)明專利]電力燃燒鍋爐及基于數(shù)值模擬技術(shù)的分離燃盡風(fēng)調(diào)節(jié)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410045149.1
• 申請日: 2014-02-07
• 公開（公告）號: CN103968371A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李德波;徐齊勝;沈躍良
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: F23C5/32
• 分類號: F23C5/32;F23L1/00;F23L9/00;B02C21/00
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;曾旻輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力燃燒鍋爐的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電力燃燒鍋爐，以及所述電力燃燒鍋爐的基于數(shù)值模擬技術(shù)的分離燃盡風(fēng)調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境治理的嚴(yán)峻形勢，對NOx的排放限制將日益嚴(yán)格。目前國內(nèi)外電站鍋爐控制NOx技術(shù)主要有2種：一種是控制生成，主要是在燃燒過程中通過各種技術(shù)手段改變煤的燃燒條件，從而減少NOx的生成量，即各種低NOx技術(shù)；二是生成后的轉(zhuǎn)化，主要是將已經(jīng)生成的NOx通過技術(shù)手段從煙氣中脫除掉，如選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR）。

研究表明：使用再燃改造后爐膛溫度分布更加均勻，再燃噴口附件形成了還原性氣氛，降低了NOx濃度。采用大渦數(shù)值模擬方法（LES）對一臺220t/h四角切圓鍋爐在3組不同分速條件下爐內(nèi)流場、溫度場和NOx排放特性進行了研究，研究結(jié)果表明采用LES方法，數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場試驗結(jié)果吻合比較好。

在1025t/h鍋爐上通過燃燒調(diào)整降低NOx，不同氧量工況下爐內(nèi)火焰平均溫度基本不變，隨著氧量增加，燃料型NOx急劇增加，鍋爐效率升高，隨上三次風(fēng)比例增加，NOx和鍋爐效率都下降，隨著燃盡風(fēng)擋板開度增大，爐內(nèi)火焰平均溫度下降，NOx排放濃度下降，鍋爐效率變化較小，不同配風(fēng)方式下，束腰型配風(fēng)方式的鍋爐效率最高，NOx排放量最低，均勻配風(fēng)工況下NOx排放濃度增加。采用數(shù)值模擬方法研究燃煤電站鍋爐影響NOx排放的因素，研究表明：過量空氣系數(shù)是影響NOx生成的重要因素之一，NOx排放濃度隨著過量空氣系數(shù)的增大而增加，改變二次風(fēng)配風(fēng)方式也能夠影響NOx生成。燃盡風(fēng)噴口位置對NOx的還原效果、出口煙氣溫度以及煤粉焦炭轉(zhuǎn)化率影響較大。NOx主要產(chǎn)生于燃燒初期，當(dāng)燃料與O2混合不充分時會發(fā)生NOx的還原反應(yīng)，從爐膛整體上看，燃料型NOx的生成速率明顯大于熱力型NOx，主燃區(qū)和燃盡區(qū)NOx反應(yīng)速率的主要控制因素分別為O2體積分?jǐn)?shù)和焦炭燃燒速率。燃煤揮發(fā)分和含氮量高的煤，NOx析出速度也比較高，較細(xì)的煤粉有利于降低NOx的生成，機組負(fù)荷下降20%，NOx下降6.74%，倒寶塔配風(fēng)有利于降低NOx生成。燃盡風(fēng)可以有效控制燃料型NO的排放，在100%負(fù)荷下效果更顯著。

利用在線運行參數(shù)預(yù)測了鍋爐NOx排放濃度。針對一臺330MW機組鍋爐，基于鍋爐在線運行參數(shù)和NOx排放濃度測量值，采用多元線性回歸方法，對鍋爐NOx排放濃度與主要運行參數(shù)之間的相關(guān)性進行了分析。機組負(fù)荷、鍋爐運行氧量、各層燃燒器熱負(fù)荷對NOx排放濃度的作用最顯著，并根據(jù)在線數(shù)據(jù)提出了預(yù)測鍋爐NOx排放濃度的經(jīng)驗關(guān)系式，預(yù)測值與實測值得偏差大都在10%范圍內(nèi)。通過建立電廠燃煤鍋爐NOx排放計算模型。該數(shù)學(xué)模型的建立是從鍋爐運行因素出發(fā)，通過分析各種運行因素對鍋爐效率和NOx排放濃度的影響，歸納出影響鍋爐效率和NOx排放質(zhì)量濃度的綜合性影響因素-爐內(nèi)風(fēng)分配，從而建立鍋爐NOx排放質(zhì)量濃度的多元回歸計算模型。

然而，目前各種電站鍋爐控制減少NOx的技術(shù)都不完善，或者效果不夠理想，或者成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有各種電站鍋爐控制減少NOx的技術(shù)都不完善，或者效果不夠理想，或者成本較高的問題，本發(fā)明提出一種電力燃燒鍋爐，通過獨特的燃燒器和燃燒制粉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及各種一二次風(fēng)、燃盡風(fēng)噴口的設(shè)置，增加SOFA風(fēng)來降低NOx排放濃度，能夠有效降低NOx的排放，而且不需要改變太多硬件結(jié)構(gòu)，成本不高。

一種電力燃燒鍋爐，包括4個直流式寬調(diào)節(jié)比擺動式燃燒器和燃燒制粉系統(tǒng)；所述4個直流式寬調(diào)節(jié)比擺動式燃燒器按切圓燃燒方式布置在電力燃燒鍋爐的爐膛下部的四個切角處，形成切圓燃燒方式；每個直流式寬調(diào)節(jié)比擺動式燃燒器的軸線與爐膛前、后墻夾角分別為43°和35°；每個直流式寬調(diào)節(jié)比擺動式燃燒器在高度方向上布置2個燃盡風(fēng)噴口，6個一次風(fēng)噴口和7個供給燃料燃燒空氣用的二次風(fēng)噴口，所述一次風(fēng)噴口和二次風(fēng)噴口呈均等配風(fēng)方式的間隔布置，并且各種噴口可上下擺動，所述燃盡風(fēng)噴口的擺動范圍為-5°～30°；所述二次風(fēng)噴口的擺動范圍為-30°～30°；一次風(fēng)噴口的擺動范圍為-20°～20°；所述4個直流式寬調(diào)節(jié)比擺動式燃燒器分為6層，且每一層包括4個一次風(fēng)噴口，分別與同一臺磨煤機連接、供粉，投則同投，停則同停；所述燃燒器還包括4對分離燃盡風(fēng)，以水平對沖方式安裝；所述燃燒制粉系統(tǒng)為中速磨直吹式，包括6臺磨煤機，6臺磨煤機各自構(gòu)成基本獨立的6個制粉子系統(tǒng)，并分別與每層燃燒器的一次風(fēng)噴口相對應(yīng)。