[发明专利]一种利用高温烟气实现乏气煤粉再燃并降低NOx的锅炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种锅炉，特别是涉及一种利用高温烟气实现乏气煤粉再燃并降低NO_x的锅炉。 

背景技术

锅炉是燃用难燃煤种（如无烟煤、贫煤等）的设备，其炉型包括四角切圆燃烧锅炉、对冲燃烧锅炉、W型火焰锅炉等。锅炉炉膛里一般布置有卫燃带，使炉膛维持较高温度，起到着火强化和稳定燃烧的效果。在制粉系统选型时通常会考虑中间仓储式制粉系统或在燃烧器设计时考虑浓淡分离燃烧，以提高主燃烧器煤粉浓度。这两种方式均会产生乏气淡煤粉以单独的燃烧器喷口喷入炉膛。 

例如：中间仓储式四角切圆燃烧锅炉，乏气三次风燃烧器喷口布置在主燃区最上层，且喷口风速一般45m/s以上，三次风温已提升至100℃左右，但高速的乏气三次风不仅干扰炉膛内燃烧火焰，而且乏气中含有的细粉在较高位置喷入炉膛，速度过高，炉膛停留时间短，造成乏气煤粉不易燃尽，飞灰含碳量增加。同样，对冲燃烧锅炉也存在类似的问题。 

但对于W火焰锅炉则有不同，由于W火焰锅炉型式有多种，乏气喷口布置方式亦有多种。市场上引进美国福斯特惠勒技术的W火焰锅炉，其乏气由燃烧器旋风子分离器引出后，从主燃烧器向火侧的拱上圆形喷嘴喷入炉膛；引进英国巴布考克技术的W火焰锅炉，乏气由燃烧器旋风子分离器引出后从主燃烧器向火侧的拱上缝隙式喷嘴喷入炉膛；引进美国巴威技术的W火焰锅炉，乏气由主燃烧器弯头离心分离出后从拱下垂直炉墙圆形喷口以一定下倾角度喷入炉膛。 

W火焰锅炉乏气的处理方式应是以较高风速把乏气煤粉送入炉 膛火焰中心，且保证其在炉膛内的停留时间，使超细难燃的乏气煤粉尽快燃尽。但从多台锅炉实际运行情况看，乏气淡煤粉在不同位置喷入炉膛均会对锅炉产生一定影响，干扰炉内燃烧，使得燃烧稳定性差，造成飞灰含碳量偏高，炉效降低等，最终给用户造成一定的经济性损失。特别针对W火焰锅炉，在日常运行和调试中，多台锅炉乏气喷口已关小或完全关闭状态下运行。但如此运行的燃烧器已远远偏离其原有浓淡分离的设计理念，进一步造成的问题是锅炉断油负荷提高，稳燃性能差，机组在低于断油负荷和高负荷均要投入油枪伴烧，年耗油居高不下，机组经济性差。 

随着环保要求愈趋严格，已有运行的W型火焰锅炉在上炉膛下部增装了分离式燃尽风喷口，用以降低NO_x排放量，初步取得了不错的效果。但在多台改造机组中，增加分离式燃尽风却给锅炉的运行带来了很多不利的影响，如燃烧不稳，低负荷时极易灭火，飞灰含碳量剧增，燃烧效率下降，NO_x排放量高等等。 

产生上述问题的主要原因是，低挥发分无烟煤、贫煤的着火和稳定燃烧需要炉膛拥有较高的温度，但维持较高温度会导致氮氧化物生成量的增加，这是一个难以调和的矛盾。 

针对锅炉制粉乏气处理的专利技术已有多种，如电站锅炉制粉系统中的乏气处理装置（专利申请号96242050.6），仓储式煤粉锅炉制粉系统送粉乏气的分离装置（专利申请号200410009997.3），抽低温炉烟干燥乏气热风复合送粉烟煤贫煤普适型制粉系统（专利申请号201010013734.5），中间仓储式制粉系统煤粉锅炉及其三次风布置结构（专利申请号201120172697.2）等；但其中实际应用的专利技术并不多，需指出的是中间仓储式制粉系统煤粉锅炉及其三次风布置结构（专利申请号201120172697.2）在国内一电厂煤粉锅炉上应用，对于三次风煤粉燃尽具有一定的作用，但其它专利技术使用的效果一般，尤其与采用低NO_x燃烧技术改造配合的锅炉性能有所影响，比如：着火不稳定，下炉膛燃烧恶化，灰分含碳量高，对流受热面超温严重，锅炉燃烧热效率下降等等。 

上述现有技术的缺陷包括： 

⑴现有公布的专利从制粉系统改造或乏气中回收煤粉的方式出发，从锅炉整体燃烧结合的因素较少； 

⑵现有公布的专利锅炉仅靠增加燃尽风的手段降低NO_x排放量，对煤粉燃尽、保证锅炉燃烧效率的前提没有实现； 

⑶现有公布的专利在应用中暴露出的主要问题：一是锅炉燃烧性能影响，主要体现在锅炉的着火稳定性差，负压波动大，易灭火；二是NO_x排放量较高。上述问题在经济性和环保性两方面的体现尤为明显。