[实用新型]一种用于锅炉的燃尽风喷口及锅炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种锅炉燃烧技术领域的设备，特别是涉及一种用于锅炉的燃尽风喷口及锅炉。

背景技术

空气分级技术最早是由美国在上世纪50年代发展起来的。其原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成。在第一阶段，将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70~75%（相当于理论空气量的80%），使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。此时，主燃烧区内过量空气系数α<1，从而降低了燃烧区域内的燃烧速度和温度水平，因此，其不仅延迟了燃烧过程，而且在还原性气氛中降低了生成NO_x的反应率，抑制了NO_x在这一区域的生成。完全燃烧所需的其余空气在距主燃烧器上方一定距离处通过专门的空气喷口——燃尽风喷口送入炉膛，与主燃烧区域产生的烟气混合，在α>1的条件下完成全部燃烧过程。

该技术的关键在于：燃尽风风量和燃尽风喷口的设计。当燃尽风风量选取过低时，主燃烧器内的二次风风量就难以降低至空气分级燃烧所需数值，使燃烧器区域内的过量空气系数仍旧接近1，不能达到良好的抑制氮氧化物生成的效果。当燃尽风风量足够时，炉膛内主燃烧器对应的区域处于欠氧状态，煤粉在这种条件下燃烧可大幅度抑制氮氧化物的生成。但是，由于没有足够的氧气，燃料不能完全燃烧，使得飞灰可燃物含量增加。如果燃尽风喷口设计不当，主燃烧器区域内生成的未燃尽碳和CO气体在炉膛燃尽区内不能与燃尽风充分掺混，从而影响了燃料的燃尽程度，致使未完全燃烧热损失增加，最终导致锅炉整体燃烧效率的降低。

目前，300MW～600MW级别墙式燃烧煤粉锅炉燃尽风喷口均为圆型喷口，燃尽风射入炉膛后，随着温度的提高，气流的粘性增大，燃尽风动量降低，穿透力减弱，炉膛充满度不强。主燃烧器区域生成的烟气在向上运动过程中，由于燃尽风气流穿透力不强，到达不了炉膛中心而使烟气从炉膛中心“溜走”，致使燃尽风气流与烟气中未燃尽物质的混合程度下降，影响了锅炉的燃烧效率。

图1为常规燃尽风喷口，分为直流风，旋流风（内二次风，外二次风），其中直流风通过中间圆形喷口1直接吹入炉膛。前、后墙直流燃尽风经对冲后，充满炉膛中部。旋流风经过外围环形喷口2吹入炉膛，并通过调节旋流叶片3角度来调节燃尽风覆盖面。

在整体空气分级燃烧技术中，需要增加燃尽风来降低主燃区过量空气系数，控制NO_x排放，燃尽风在燃烧后期起到了可燃物燃尽的作用。

实际使用时，在墙式对冲旋流锅炉中，发现圆形燃尽风喷口射流刚性不足，穿透力较差，致使飞灰含碳量及烟气中可燃物含量增高；而椭圆型喷口刚性强于圆形喷口燃烧器刚性，穿透力较好，但制作工艺复杂，成本较高。

由于燃尽风刚性不足，所以在锅炉运行过程中，容易造成以下问题：第一，由于燃尽风刚性不足会造成燃尽风炉膛充满度不够，燃尽效果差，导致飞灰含碳量增加，影响锅炉效率。第二，烟气中CO增加，导致未完全燃烧热损失增加，锅炉效率下降。

现有技术中为了提高燃尽风刚性，主要采用的方案是调节风门挡板，提高燃尽风量，通过增加喷口流速使燃尽风获得较大动量；或者增大喷口面积使出口获得较大的动量。

但是，上述现有技术当中提高喷口流速的方案还存在有如下的缺点：

1、燃尽风风量的提高受到风箱风道流动阻力的限制，并且，会增加送风机电耗；

2、燃尽风喷口流速增加到一定程度后，受到燃尽风流通通道阻力的限制，很难进一步增大。

而增大喷口面积会导致在实际运行的过程中燃尽风率较小的情况下喷口流速过低，动量不足，穿透力较差，燃尽效果不佳，锅炉效率下降。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种能够有效地提高燃尽风刚性、提高燃尽风炉膛充满度、增强燃尽效果的用于锅炉的燃尽风喷口。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于锅炉的燃尽风喷口，包括内外相互套接的直流风喷口和旋流风喷口，所述旋流风喷口为环形喷口，且在所述环形喷口上间隔设有旋流叶片；所述直流风喷口的横截面为所述旋流风喷口圆形截面的内接四边形或多边形结构，所述直流风喷口的纵向整体呈棱柱型的筒状结构，且所述旋流风喷口和所述直流风喷口之间的区域设有冷却风风道，形成在直流风喷口的外周自内向外依次同心设置的直流风风道、冷却风风道和旋流风风道的三通道结构。

优选地，所述直流风喷口的横截面为所述旋流风喷口圆形截面的内接矩形结构。

优选地，在所述燃尽风喷口的端面上，所述旋流风喷口内侧的圆形截面和该圆形截面内接的直流风喷口矩形截面之间设有挡板。

优选地，所述挡板上开有多个通风孔。