[发明专利]摆动式燃尽风装置及燃尽风系统以及燃尽风控制方法

说明书

技术领域

   本发明涉及一种用于煤粉锅炉的摆动式燃尽风装置及燃尽风系统以及燃尽风控制方法。

背景技术

我国氮氧化物排放量的67%都来自于燃煤，对大气中的氮氧化物包括NO、NO₂、N₂O、N₂O₃、N₂O₄、N₂O₅等，通常被合称为NO_X，NO_X是大气污染的主要来源之一。每年在世界范围因燃烧石化燃料而排放的氮氧化物在所有氮氧化物排放中占有很大的比例。随着环保要求的提高，国家对NO_X排放量的控制越来越严格。NO_X控制技术主要分为两类，一是采用低NO_X燃烧技术，二是采用尾部脱硝技术。采用烟气脱硝技术初期投入大，运行成本高，而运行成本和初期投入均与烟气入口NO_X浓度有关，因而在采用烟气脱硝技术之前通常要采用低NO_X燃烧技术降低炉膛出口NO_X浓度。目前新建和改造的电站锅炉普遍采用低NO_X燃烧器和炉膛中上部安装的独立燃尽风喷口的炉内整体空气分级燃烧方式，从而达到大幅度降低尾部烟气净化装置入口NO_X浓度的目的。

采用整体空气分级燃烧方式的NO_X排放值要比未设置这种燃尽风装置的燃烧系统低得多。然而，空气分级燃烧技术往往会带来燃烧效率下降或飞灰含碳增加的负面问题，NO_X排放的降低程度越大，往往对燃烧效率影响也越大。由于燃尽风量占入炉总风量的比例在20～40%左右，显然煤粉的部分燃烧份额会被延迟到燃尽风投入后，若燃尽风从投入到炉膛出口阶段停留时间小于这部分燃烧份额的燃尽时间，燃尽率就会明显受到影响。一般而言，相同空气分级条件下，容量越大、炉膛容积热负荷更小的锅炉，其燃烧效率受到的负面影响就越小，这是因为燃尽风口到炉膛出口的停留时间相对更长一些。但是，当对于具体锅炉，燃尽风的标高设置和空气分级程度确定后，燃尽风与还原区上来的烟气和燃尽风混合程度成为直接影响燃尽程度的关键因素，若混合较差，相当于推迟了燃尽风和煤焦的混合，浪费了燃尽区高度或停留时间。实际情况的确如此，由于燃尽风选取的风速一般比二次风高，燃尽风喷口组高度较小，燃尽风装置多采用四角正切小切圆布置，这些因素导致燃尽风射流的刚性强，射流不易偏转，即形成的实际切圆较小。而从主燃区随螺旋上升的大量煤焦颗粒在离心力作用下，会被甩向壁面附近，形成了燃尽风在内、大量煤焦颗粒在外的分布状态，由于气流螺旋上升的特点，直到炉膛出口这样的分布状态都较难改变。因此，在燃尽风送入位置通过现有燃尽风设置方式无法实现确保风粉尽早充分混合，对燃尽区高度造成的浪费，也未能解决炉膛尾部残余旋转和水冷壁近壁面区域的高温腐蚀以及结渣等问题。

发明内容

 本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种摆动式燃尽风装置及燃尽风系统以及燃尽风控制方法，它能加快燃尽风和煤焦的混合，充分利用好燃尽区高度和煤焦停留时间，提高煤粉锅炉的燃烧效率和燃尽率，减轻由于炉内整体空气分级燃烧对燃烧效率以及飞灰含碳量带来的负面影响，并减小炉膛出口烟气残余旋转的作用和减轻水冷壁区域的高温腐蚀和结渣问题。

为达到上述目的，本发明的摆动式燃尽风装置，包括燃尽风箱，其特征在于在燃尽风箱内设有两层横向的隔板，将燃尽风箱分为上、中、下三个燃尽风道，在上、下两个燃尽风道的末端喷口内均设有与风道轴向呈倾斜布置的数块纵向挡板，下燃尽风道末端由其纵向挡板形成的喷射方向与炉内主旋气流的旋向相反，上燃尽风道末端由其纵向挡板形成的喷射方向与炉内主旋气流的旋向相同；该燃尽风装置通过上、中、下三个燃尽风道将燃尽风分为上部燃尽偏向风、中部燃尽直吹风、下部燃尽反吹风三股，并从不同的角度射入炉膛；

作为上述燃尽风装置的进一步改进，上、下两个燃尽风道的数块纵向挡板均通过转轴设于各自的风道内，上、下两组纵向挡板均与各自的摆动机构相连；可实现上、下燃尽风道末端喷口的喷射方向在一定角度内摆动；