CN112377894A - 一种风切圆煤粉燃烧锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风切圆煤粉燃烧锅炉，包括从上至下依次设置的炉膛燃尽区、炉膛主燃区和灰斗，所述炉膛主燃区设置有煤粉喷口、助燃风喷口，所述灰斗的上部设置有底部供风喷口，所述底部供风喷口位于所述炉膛主燃区下侧以向炉膛内供入风体。向底部供风喷口供入风体，风体中氧气含量能够有效解决炉膛主燃区下侧氧气含量可能不足的问题，同时可以驱使更多份额位于炉膛底部的煤粉朝上运动以充分利用炉膛有效容腔进行燃烧，提高下层燃烧器煤粉的燃尽率，从而提高锅炉整体的燃烧效率，提升发电站能效水平。综上所述，该风切圆煤粉燃烧锅炉有效地解决目前风切圆煤粉燃烧锅炉炉膛内煤粉燃烧不完全、灰渣含碳量偏高等问题。

Description

一种风切圆煤粉燃烧锅炉

技术领域

本发明涉及锅炉技术领域，更具体地说，涉及一种风切圆煤粉燃烧锅炉。

背景技术

煤炭燃烧发电是我国主要的电力来源，切圆燃烧煤粉锅炉作为一种主要的锅炉形式，在电站发电机组中被广泛采用。切圆燃烧煤粉锅炉主要有墙式切圆与四角切圆等形式，墙式切圆锅炉与四角切圆锅炉的结构相似，主要特征为，以单纵列上下分布的多个燃烧器和各风口构成一组燃烧单元，由多组上述单纵列燃烧单元均匀布置在锅炉的四面墙体或者四个角，各燃烧器和各风口根据实际需要按照一定角度向炉膛中部注入煤粉和热风，热风携带煤粉在炉膛中发生煤粉的升温，着火，燃尽等过程，由此产生大量热量加热水产出高品质蒸汽，进而推动汽轮机组与发电机组进行发电。切圆燃烧锅炉的每角或每墙的燃烧器喷出的含煤粉气流都能被上游吹来的高温烟气点燃，并进一步促进下游的燃烧器着火，与此同时，着火后的煤粉也能与二次风发生相互卷吸充分接触，对煤粉燃尽有利。切圆燃烧锅炉产生的旋转上升气流也延长了煤粉在炉内的停留时间，在一定程度上有利于煤粉燃尽。目前切圆燃烧煤粉锅炉采用的燃烧器风粉喷出方式有直流射流和旋流射流两种方式，直流燃烧器射流的射程更长，有利于在炉膛中贯穿，能强化上下游着火燃尽的相互促进作用，有利于提高燃烧效率，故直流煤粉燃烧器在单四角切圆燃烧中应用更为广泛。

经过长期研究，发明人发现下层燃烧器喷出的煤粉虽然拥有较长的停留时间，但由于空气分级的存在，炉膛底部供氧条件非常差，使煤粉的燃尽作用受到削弱，同时炉膛底部温度较炉膛中上部低，不利于煤粉挥发分的释放与着火，上述因素综合作用下，下层燃烧器喷出的煤粉在炉膛中燃烧不充分，锅炉整体的燃烧效率降低。此外，空气分级使得炉膛底部喷口吹入风量不足，导致下层燃烧器喷出的煤粉在高度方向的托举力不够，使得大量未燃尽的煤粉沉积在炉底形成灰渣。

综上所述，如何有效地解决目前风切圆煤粉燃烧锅炉炉膛内煤粉燃烧不完全、灰渣含碳量偏高等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种风切圆煤粉燃烧锅炉，该风切圆煤粉燃烧锅炉可以有效地解决目前风切圆煤粉燃烧锅炉炉膛内煤粉燃烧不完全、灰渣含碳量偏高等问题。

一种风切圆煤粉燃烧锅炉，包括从上至下依次设置的炉膛燃尽区、炉膛主燃区和灰斗，所述炉膛主燃区设置有煤粉喷口、助燃风喷口，所述灰斗的上部设置有底部供风喷口，所述底部供风喷口位于所述炉膛主燃区下侧以向炉膛内供入风体。

在该风切圆煤粉燃烧锅炉中，在使用时，向底部供风喷口供入风体，风体中氧气含量能够有效解决炉膛主燃区下侧氧气含量可能不足的问题，以可以更好的避免炉膛主燃区下侧燃烧不尽的问题，即充分利用炉膛底部容腔进行燃烧。而且因为设置在灰斗上部，所以从底部供风喷口进入的风体会上移，上移的风体形成了从炉膛主燃区整体托起其内部流体的效果，起到了很好的延缓内部煤粉下降速度，且可以驱使更多份额位于炉膛底部的煤粉朝上运动，进而可以使得炉膛主燃区内的煤粉更好的燃烧，大幅降低炉膛底部灰渣量。以充分利用炉膛有效容腔进行燃烧，提高下层燃烧器煤粉的燃尽率，从而提高锅炉整体的燃烧效率，提升发电站能效水平。综上所述，该风切圆煤粉燃烧锅炉有效地解决目前风切圆煤粉燃烧锅炉炉膛内煤粉燃烧不完全、灰渣含碳量偏高等问题。

优选地，包括供风装置，所述供风装置用于向所述底部供风喷口供入温度在250摄氏度至350摄氏度的热风。

优选地，所述炉膛燃尽区设置有燃尽风喷口，所述供风装置包括用于向所述燃尽风喷口供风的燃尽风通道，所述燃尽风通道具有分通道以向所述底部供风喷口供入风体。

优选地，所述灰斗的上部至少一组相对的两侧均设置有所述底部供风喷口。

优选地，所述灰斗包括位于下部且横截面从上至下呈渐缩型的斗部和位于上部且四周侧壁均竖直设置的衔接部，所述衔接部的四周侧墙均设置有所述底部供风喷口。

优选地，所述衔接部四周侧墙的所述底部供风喷口形成切圆分布，以在所述衔接部内侧中部形成涡流。

优选地，所述底部供风喷口安装在所述衔接部的侧墙中部且相对侧墙横向倾斜设置，以使得相对两侧的所述底部供风喷口横向错开。

优选地，所述灰斗上部设置有四至四十个所述底部供风喷口，且均匀分布在四周侧墙的墙面。

优选地，所述底部供风喷口内端向上倾斜设置。

优选地，所述底部供风喷口内端向上倾斜角度不大于45度，所述底部供风喷口燃尽风的风速为40～80m/s。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的风切圆煤粉燃烧锅炉的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的风切圆煤粉燃烧锅炉的侧面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的底部供风喷口的向上倾斜结构示意图；

图4为本发明实施例提供的底部供风喷口的横向倾斜结构示意图。

附图中标记如下：

炉顶1、炉膛侧墙2、炉膛前墙3、燃尽风喷口4、炉膛燃尽区5、炉膛主燃区6、煤粉喷口7、助燃风喷口8、衔接部9、底部供风喷口10、斗部11。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种风切圆煤粉燃烧锅炉，以有效地解决目前风切圆煤粉燃烧锅炉炉膛内煤粉燃烧不完全、灰渣含碳量偏高等问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图4，图1为本发明实施例提供的风切圆煤粉燃烧锅炉的立体结构示意图；图2为本发明实施例提供的风切圆煤粉燃烧锅炉的侧面结构示意图；图3为本发明实施例提供的底部供风喷口的向上倾斜结构示意图；图4为本发明实施例提供的底部供风喷口的横向倾斜结构示意图。

在一种具体实施例中，本实施例提供了一种风切圆煤粉燃烧锅炉，具体的，该风切圆煤粉燃烧锅炉包括从上至下依次设置的炉膛燃尽区5、炉膛主燃区6和灰斗。在炉膛燃尽区5的上侧一般还设置有炉膛前墙3和位于炉膛前墙3左右两侧的炉膛侧墙2，而与炉膛前墙3相对的一侧一般敞开设置，而在炉膛前墙3上沿设置有炉顶1。

其中炉膛主燃区6设置有煤粉喷口7和助燃风喷口8，其中煤粉喷口7又称为一次风喷口，其中助燃风喷口8又称为二次风喷口，在炉膛主燃区6，一般多个煤粉喷口7和多个助燃风喷口8依次相间设置，且优选多个煤粉喷口7和多个助燃风喷口8沿一条竖直直线依次相间设置。可以是在炉膛主燃区6四角分别相间分布有煤粉喷口7和助燃风喷口8，还可以是仅在或同时在炉膛主燃区6四侧侧墙上分别相间分布有煤粉喷口7和助燃风喷口8。其中四周分布的煤粉喷口7以及四周分布的助燃风喷口8形成切圆分布，即内端口均顺时针或逆时针错开分布，在中部形成旋转涡流，进而形成风切圆形式，具体的切圆风布要求可以参考现有技术。其中炉膛燃尽区5一般以切圆形式设置有多个燃尽风喷口4，其中燃尽风喷口4可以分布在炉膛燃尽区5四角和/或炉膛燃尽区5四周侧墙上。具体的，该风切圆燃烧煤粉锅炉的燃烧形式为单切圆，双切圆以及多切圆燃烧。

其中灰斗的上部设置有底部供风喷口10，其中底部供风喷口10位于所述炉膛主燃区6下侧以向炉膛内供入风体。其中底部供风喷口10数量可以根据需要进行设置，而导入的风体一般与助燃风风体大致相同。其中底部供风喷口10在灰斗上部的具体设置位置，可以根据需要进行设置，以不干涉灰斗储灰为准，且优选越靠近炉膛主燃区6越好。而其中底部供风喷口10大小形状，优选与助燃风喷口8大小形状相对应设置。

在该风切圆煤粉燃烧锅炉中，在使用时，向底部供风喷口10供入风体，风体中氧气含量能够有效解决炉膛主燃区6下侧氧气含量可能不足的问题，以可以更好的避免炉膛主燃区6下侧燃烧不尽的问题，即充分利用炉膛底部容腔进行燃烧。而且因为设置在灰斗上部，所以从底部供风喷口10进入的风体会上移，上移的风体形成了从炉膛主燃区6整体托起其内部流体的效果，起到了很好的延缓内部煤粉下降速度，且可以驱使更多份额位于炉膛底部的煤粉朝上运动，进而可以使得炉膛主燃区6内的煤粉更好的燃烧，大幅降低炉膛底部灰渣量。以充分利用炉膛有效容腔进行燃烧，提高下层燃烧器煤粉的燃尽率，从而提高锅炉整体的燃烧效率，提升发电站能效水平。综上所述，该风切圆煤粉燃烧锅炉有效地解决目前风切圆煤粉燃烧锅炉炉膛内煤粉燃烧不完全、灰渣含碳量偏高等问题。

进一步的，考虑到炉膛内温度比较高，若通过底部供风喷口10导入低温风，可能引起炉膛底部温度骤降，而导致氮氧化物含量非常高。基于此，此处优选用于向底部供风喷口10供风的供风装置能够向所述底部供风喷口10供入温度在250摄氏度(℃)至350摄氏度的热风，且优选热风温度在300摄氏度。以使得，可以有效地缓解炉膛燃尽区5、炉膛主燃区6温度过高引起的氮氧化物骤增，降低氮氧化物生成量，具有良好的环境效益。

进一步的，上述供风装置可以是向燃尽风喷口4供入高温风体的供风装置，其中燃尽风一般为高温风。即上述供风装置包括用于向燃尽风喷口4供风的燃尽风通道，此时可以使燃尽风通道具有分通道以向底部供风喷口10供入风体，以控制燃尽风通道的总进口进风量，即可以控制整个炉腔内的风量。对应的，可能燃尽风的风量不够，此时可以从引入一部分助燃风，具体的，可以使向助燃风喷口8供风的助燃风通道具有分通道以向底部供风喷口10供入部分助燃风，为了保证底部供风效果，此处优选通过底部供风喷口10进入的风量占炉腔进风量的5～20％，其中总体进风量为底部供风喷口10、煤粉喷口7、助燃风喷口8以及燃尽风喷口4进风的总和。也可以使底部供风喷口10中燃尽风的风率为5～20％

如上所述，可以在灰斗上部的四周的一侧设置有上述底部供风喷口10，但是这样会使炉腔底部进入的风体形成乱流，扰乱内部风流，基于此，此次优选灰斗的上部至少一组相对的两侧均设置有底部供风喷口10，当然可以是在两组相对的两侧，即四周侧墙均设置有上述底部供风喷口10。

具体的为了避免干涉灰斗储灰，此处优选灰斗包括位于下部且横截面从上至下呈渐缩型的斗部11和位于上部且四周侧壁均竖直设置的衔接部9，其中斗部11为储灰部，而其中衔接部毗邻炉膛主燃区6设置，以衔接斗部11与炉膛主燃区6。其中衔接部9的四周侧壁竖直设置，以使得横截面从上至下不发生变化，即不变小，也不增大。此时可以在衔接部9的四周侧墙均设置有所述底部供风喷口10。

对应的，可以使衔接部9四周侧墙的所述底部供风喷口10形成切圆分布，以在所述衔接部内侧中部形成涡流，其中切圆分布可以参考上述助燃风喷口8的切圆分布。可以使相对两侧的底部供风喷口10，横向错开设置。具体的，可以使底部供风喷口10安装在衔接部9的侧墙中部且相对侧墙横向倾斜设置，以使得相对两侧的底部供风喷口10横向错开。其中横向倾斜设置，是指底部供风喷口10与侧墙的横向延伸方向之间的夹角为锐角，而不再是直角设置。四周侧墙上的底部供风喷口10可以均是顺时针均逆时针倾斜设置。其中倾斜角优选在-45度～45度(°)之间。且优选横向倾斜角度可调。需要说明的是，其中底部供风喷口10还可以安装在衔接部9的四周角部。

具体的，可以在灰斗上部设置有四至四十个底部供风喷口10，且均匀分布在四周侧墙的墙面，具体的，如各侧侧墙均分布有三个底部供风喷口10，则共设置十二个供风喷口。

进一步的，为了更好的对内部风体以及煤粉起到托举效果，此处优选底部供风喷口10内端向上倾斜设置，以使得从底部供风喷口10的内端的出风风向向上倾斜。具体的，此处优选底部供风喷口10内端向上倾斜角度不大于45度。且优选向上倾斜角度可调。为了保证托举效果，此处优选向底部供风喷口10喷入的燃尽风具有一定的刚度，优选底部供风喷口10风速为40～80m/s(米每秒)。其中底部供风喷口10的喷口形式可以为直流或旋流喷口。

在一种700MW(兆瓦)切圆燃烧煤粉锅炉，即在灰斗上部四周墙面的中部位置安装底部供风喷口10，每个墙面安装三个底部供风喷口10，总共十二个底部供风喷口10，供风形式采用直流供风。将用于向炉膛燃尽区5上部喷入的燃尽风部分向底部供风喷口10进行供风，使得炉底供风风率为5～20％。底部供风喷口10采用水平和垂直偏转角度可调结构，其中供风喷口与墙面垂直方向向上偏转角度α为0～45°，底部供风喷口10与墙面垂直方向向上偏转角度使得底部供风吹入炉膛底部中心位置。供风喷口与灰斗上侧墙横向偏转角度β为-45～45°，底部供风喷口10与墙面垂直方向偏转夹角β使得底部供风与炉膛的旋流方向与强度进行匹配。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种风切圆煤粉燃烧锅炉，包括从上至下依次设置的炉膛燃尽区、炉膛主燃区和灰斗，所述炉膛主燃区设置有煤粉喷口、助燃风喷口，其特征在于，所述灰斗的上部设置有底部供风喷口，所述底部供风喷口位于所述炉膛主燃区下侧以向炉膛内供入风体。

2.根据权利要求1所述的风切圆煤粉燃烧锅炉，其特征在于，包括供风装置，所述供风装置用于向所述底部供风喷口供入温度在250摄氏度至350摄氏度的热风。

3.根据权利要求2所述的风切圆煤粉燃烧锅炉，其特征在于，所述炉膛燃尽区设置有燃尽风喷口，所述供风装置包括用于向所述燃尽风喷口供风的燃尽风通道，所述燃尽风通道具有分通道以向所述底部供风喷口供入风体。

4.根据权利要求1所述的风切圆煤粉燃烧锅炉，其特征在于，所述灰斗的上部至少一组相对的两侧均设置有所述底部供风喷口。

5.根据权利要求4所述的风切圆煤粉燃烧锅炉，其特征在于，所述灰斗包括位于下部且横截面从上至下呈渐缩型的斗部和位于上部且四周侧壁均竖直设置的衔接部，所述衔接部的四周侧墙均设置有所述底部供风喷口。

6.根据权利要求5所述的风切圆煤粉燃烧锅炉，其特征在于，所述衔接部四周侧墙的所述底部供风喷口形成切圆分布，以在所述衔接部内侧中部形成涡流。

7.根据权利要求6所述的风切圆煤粉燃烧锅炉，其特征在于，所述底部供风喷口安装在所述衔接部的侧墙中部且相对侧墙横向倾斜设置，以使得相对两侧的所述底部供风喷口横向错开。

8.根据权利要求7所述的风切圆煤粉燃烧锅炉，其特征在于，所述灰斗上部设置有四至四十个所述底部供风喷口，且均匀分布在四周侧墙的墙面。

9.根据权利要求1-8任一项所述的风切圆煤粉燃烧锅炉，其特征在于，所述底部供风喷口内端向上倾斜设置。

10.根据权利要求9所述的风切圆煤粉燃烧锅炉，其特征在于，所述底部供风喷口内端向上倾斜角度不大于45度，所述底部供风喷口燃尽风的风速为40～80m/s。

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