[发明专利]一种可调节二次风温度的燃烧装置及使用方法

说明书

本发明涉及一种可调节二次风温度的燃烧装置和控制方法，属于煤清洁高效利用技术领域；燃烧装置包括二次风进风管、空气预热器、二次风出风管、旁路风管、闸阀和调节阀；本发明通过增加二次风风道旁路，并在旁路风道上增设闸阀、调节阀，在不改变总的二次风流量的情况下，通过调节旁路的二次风冷风的流量，起到调节二次风风温的作用，使燃烧器中碳的燃尽得到加强，同时使还原气氛下的CO等气体含量得到下降，解决目前采用二次风形式的低氮燃烧器中管材表面的高温腐蚀的技术问题。

技术领域

本发明涉及一种可调节二次风温度的燃烧装置及使用方法，属于煤的清洁高效利用技术领域。

背景技术

目前，我国燃煤机组的送风主流形式分为一次风形式、二次风形式，其中少数机组锅炉还有采用三次风的形式。主流的燃煤机组300MW、600MW和1000MW等级的机组锅炉以一次风和二次风为主，不含三次风形式。一次风的作用是携带研磨合格的煤粉进入炉膛，二次风的作用是供给燃烧所需的空气量。为了提高煤粉的燃烧效率，所设计的一、二次风在进入炉膛前，均需要经过空气预热器进行加热，从常温加热至300℃以上。

对于一次风，具有加热原煤的功能，当携带煤粉离开磨煤机时，为保障煤粉气流的安全(不着火、不爆燃)，磨煤机出口温度不宜过高(比如磨制褐煤的磨煤机，其出口不宜超过75℃)，在设计时，相关的国标规程给出了详细的指导意见，故在设计时必须考虑一路旁路冷风(不经过空气预热器)，该段冷风在空气预热器出口和经过空气预热器的一次风进行混合，以调节进入磨煤机的一次风温度。

对于二次风，目前所有的设计均为考虑不设旁路，这主要是因为两个方面的原因：第一，二次风是助燃空气，温度越高，炉膛内部的燃烧效率越高；第二，二次风量占所有空气量的60％-75％，这些空气经过空气预热器后，和烟气换热，降低空气预热器的排烟温度，空气量经过空气预热器越多，烟气温度降幅越大，锅炉的热效率越高。

上述是目前燃煤机组供风的主流设计方式。但是随着前几年全国普遍性的燃煤机组锅炉低氮燃烧器改造完成以及投运几年后，目前发现炉膛水冷壁高温腐蚀较为严重，火电厂不得不在检修期间大面积更换被腐蚀的水冷壁管材。这是因为：低氮燃烧器的燃烧本质机理是降低燃烧器区域(燃烧器位于水冷壁内)的含氧量，减少主燃区的氧量，对煤粉进行缺氧燃烧，在还原气氛中降低主燃区的NOx，然后再在主燃区上方布置燃尽风(二次风的一部分)，用以燃尽在主燃区未燃尽的煤粉。这种低氮燃烧方式是目前的主流形式，尽管降低了炉膛生成的NOx，但是由于主燃区的还原气氛，使得主燃区附近的水冷壁管材表面形成了高温腐蚀，加速了管材的削薄，影响了管材的使用寿命。

如附图1所示，高温时煤粉燃烧生成CO含量，CO₂含量和煤粉表面O₂含量变化的示意图。造成这种现象的主要机理是，在高温时，煤粉的燃烧主要生成了大量的CO。

煤粉的燃烧，主要是碳粒的燃烧，是煤炭高效燃烧的关键，一次反应如下：

C+O→CO₂,2C+O₂→2CO

而二次反应只能在高温下进行：

C+CO₂→2CO,2CO+O₂→2CO₂

从上述反应和图1可以看出，在高温下，碳表面生成的CO多，此时在低氮燃烧方式下，由于主燃区的氧量进一步降低，导致CO不完全燃烧，CO的存在使得煤灰颗粒里面的Fe₂O₃被还原成FeO，这是一种强溶剂，使得煤灰的灰熔点下降200℃左右。除此以外，还原气氛下，H₂S的生成含量增大，这些气体和熔融的灰颗粒依附在水冷壁管材表面，和金属发生化学反应，一步步削弱管材的厚度，形成了管材表面的高温腐蚀。

发明内容

本发明的目的是为解决目前采用二次风形式的低氮燃烧器中管材表面的高温腐蚀的技术问题。