[发明专利]带有内直外旋喷氨装置的旋流燃烧器W火焰锅炉

说明书

带有内直外旋喷氨装置的旋流燃烧器W火焰锅炉，它涉及一种W火焰锅炉。本发明解决了现有的旋流燃烧器W火焰锅炉存在NO_x排放量高、脱销效率低的问题。第一级喷氨装置中心置于前炉拱或后炉拱的上边沿上，第二级喷氨装置中心线与前炉拱或后炉拱的上边沿之间的距离L为1m～2m，第一级喷氨装置中心位于同一水平面上，第二级喷氨装置中心位于同一个水平面上；第一级喷氨装置、第二级喷氨装置均包括内管、外管和多个旋流叶片，内管和外管同轴设置，多个旋流叶片均布设置在内管和外管之间，内管为直流喷口，外管与内管之间布置多个旋流叶片为旋流喷口，形成内直流外旋流的喷氨装置。本发明属于W火焰锅炉NO_x减排技术领域。

技术领域

本发明涉及一种W火焰锅炉，具体涉及一种在上炉膛高温还原区布置两级角度可调的内直外旋喷氨装置的旋流燃烧器W火焰锅炉，属于W火焰锅炉NO_x减排技术领域。

背景技术

NO_x对动物和人体有致毒作用，是形成酸雨的主要物质之一，也是形成大气中光化学烟雾的重要物质和破坏大气臭氧层的一个重要因素。燃煤电站锅炉排放的NO_x是大气污染的主要来源之一，控制NO_x排放已经成为全球关注问题之一。采用旋流燃烧器的W火焰锅炉因炉内燃烧分级水平低，同时，燃烧器旋流二次风包裹一次风，煤粉燃烧初期氧化性强，炉膛出口NO_x排放量高达1400mg/m³(6％O₂)。《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》要求，到2020年，燃煤电厂实现超低排放，其中NO_x排放浓度为50mg/m³(6％O₂)，降低旋流燃烧器W火焰锅炉NO_x排放迫在眉睫。

目前，国内外普遍采用的降低燃煤锅炉NO_x排放浓度的技术主要有两种：一是低NO_x燃烧技术；二是烟气脱硝技术。在采用旋流燃烧器W火焰锅炉低NO_x燃烧技术方面，中国发明专利《一种采用旋流煤粉燃烧器的W火焰锅炉多次引射分级燃烧装置》(申请日为2016年10月26日、申请号为201610949784.1、公开日为2016年11月3日，下称“文件一”)提出了旋流燃烧器W火焰锅炉多次引射分级低NO_x燃烧技术，锅炉满负荷情况下NO_x排放浓度和飞灰含碳量明显降低，但实际运行中锅炉负荷变化较大，锅炉负荷改变会导致炉内煤粉气流下冲深度发生变化，锅炉在中低负荷下运行时，该发明技术由于乏气风喷口、分级风喷口和燃尽风喷口固定，不可上下摆动，无法有效地实现煤粉气流的多次引射分级燃烧，NO_x控制效果较差，飞灰含碳量保持着相对较高的水平。在烟气脱硝技术方面，中国发明专利《一种工业炉、窑脱硝系统及其脱硝方法》(申请日为2011年11月10日、申请号为201110352935.2、公开日为2012年6月20日，下称“文件二”)、中国发明专利《大型锅炉高温烟气区域喷氨气脱硝系统及脱硝工艺》(申请日为2016年1月28日、申请号为201610056650.7、公开日为2016年4月20日，下称“文件三”)均是在处于氧化性气氛中的烟道内进行喷氨，其技术原理还是传统的选择性非催化还原(SNCR)技术。选择性非催化还原(SNCR)技术对脱硝反应温度要求苛刻(温度区间为850℃～1100℃)，反应温度窗口窄，采用“文件三”和“文件四”的发明技术后，当锅炉高负荷和低负荷运行时，喷氨区域温度很容易超出脱硝反应所需温度范围，则出现还原剂用量增加，氨逃逸升高，脱销效率变低的问题。中国发明专利《多点喷射氨水雾化还原降低燃气锅炉NO_x排放的方法》(申请日为2016年1月26日、申请号为201610050265.1、公开日为2016年5月4日，下称“文件四”)提出了在燃气锅炉主燃区内多点喷氨降低NO_x的方法，该发明并未说明锅炉是在增设燃尽风的主燃区内进行喷氨。研究表明，若要在主燃区(温度一般高于1000℃)喷氨降低NO_x生成，主燃区必须处于强还原气氛中(主燃区过量空气系数一般需要低于0.8)，文件四采用在处于氧化性气氛的主燃区喷氨，无法实现减低炉内NO_x生成的目的。此外，“文件二”、“文件三”和“文件四”中仅提出了一种炉内脱硝工艺或方法，并未具体给出喷氨结构。