專利名稱：一種防止高溫腐蝕的低氮氧化物旋流燃燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種燃燒裝置，特別涉及一種以煤粉為燃料的燃燒裝置。
技術(shù)背景在我國運(yùn)行的大容量電站鍋爐中，高溫腐蝕問題日益嚴(yán)重。水冷壁發(fā)生 高溫腐蝕后，壁厚減薄，強(qiáng)度降低，容易造成爆管和泄漏，危及鍋爐安全運(yùn) 行。產(chǎn)生高溫腐蝕的主要原因就是在被腐蝕的管壁附近呈現(xiàn)還原性氣氛。近 幾年隨著國家對電站鍋爐氮氧化物排放量要求的不斷提高，許多大容量電站鍋爐都采用了OFA (燃盡風(fēng))技術(shù)，也就是實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)空氣分級，降低氮氧化物 排放量。應(yīng)用0FA (燃盡風(fēng))技術(shù)后，主燃燒區(qū)域處于貧氧燃燒狀態(tài)，呈現(xiàn)出 還原性氣氛，在降低氮氧化物排放量的同時，卻加劇了主燃燒區(qū)域水冷壁處 的高溫腐蝕。旋流燃燒器在我國電站鍋爐及其它煤粉應(yīng)用領(lǐng)域占有一定的比 例。在我國采用旋流燃燒器的大型煤粉鍋爐中在降低氮氧化物排放的同時出 現(xiàn)高溫腐蝕嚴(yán)重的問題，危及鍋爐的安全運(yùn)行。因此，研究防止高溫腐蝕的 低氮氧化物旋流燃燒技術(shù)對我國電力工業(yè)及整個國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都是有十分 重要的意義。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為解決目前采用旋流燃燒器的大型煤粉鍋爐在降低 氧氧化物排放的同時出現(xiàn)高溫腐蝕的問題，提供一種防止高溫腐蝕的低氮氧 化物旋流燃燒裝置。本實(shí)用新型包含爐膛1、多個中心給粉旋流煤粉燃燒器2、 前墻3、側(cè)墻0FA (燃盡風(fēng))噴口4、旋流0FA (燃盡風(fēng))噴口 5、燃盡區(qū)6、 后墻7、主燃燒區(qū)8和兩個側(cè)墻9;前墻3、后墻7和兩個側(cè)墻9之間形成爐 膛l，側(cè)墻0FA (燃盡風(fēng))噴口4設(shè)置在爐膛1內(nèi)的兩個側(cè)墻9的上部，側(cè)墻 0FA (燃盡風(fēng))噴口 4下側(cè)中心給粉旋流煤粉燃燒器2所在的爐膛1區(qū)域?yàn)橹?燃燒區(qū)8，側(cè)墻0FA (燃盡風(fēng))噴口4及旋流0FA (燃盡風(fēng))噴口 5所在的爐 膛1區(qū)域?yàn)槿急M區(qū)6，多個中心給粉旋流煤粉燃燒器2分別設(shè)置在主燃燒區(qū)8 一側(cè)的前后墻上，旋流OFA (燃盡風(fēng))噴口 5設(shè)置在燃盡區(qū)6 —側(cè)的前后墻上。 本實(shí)用新型的有益效果是采用帶有OFA(燃盡風(fēng))的技術(shù)方案后，主燃 燒區(qū)過量空氣系數(shù)小于l，處于貧氧燃燒狀態(tài)，抑制了主燃燒區(qū)燃料型氮氧化物的形成。但是，采用0FA (燃盡風(fēng))技術(shù)會導(dǎo)致主燃燒區(qū)過量空氣系數(shù)小于 1，處于貧氧燃燒狀態(tài)，呈現(xiàn)出還原性氣氛，容易使0FA (燃盡風(fēng))噴口以下 lk域兩側(cè)墻和前后墻水冷壁發(fā)生高溫腐蝕。在爐膛的兩側(cè)墻上開設(shè)OFA (燃盡 風(fēng))噴口， 一方面可以降低氮氧化物的生成，另一方面可以破壞噴口以下區(qū) 域兩側(cè)墻水冷壁的還原性氣氛，形成氧化性氣氛，進(jìn)一步防止噴口以下區(qū)域 兩側(cè)墻水冷壁高溫腐蝕的發(fā)生。中心給粉旋流煤粉燃燒器將濃煤粉氣流正對 燃燒器的中心回流區(qū)中心部分噴入爐膛。因此穿越中心回流區(qū)的煤粉量增加， 煤粉的穿越時間延長，使煤粉在還原性氣氛下燃燒，可有效控制燃料型氮氧 化物的形成。在采用0FA (燃盡風(fēng))技術(shù)使主燃燒區(qū)域過量空氣系數(shù)小于1的 情況下，中心回流區(qū)內(nèi)會形成更強(qiáng)的還原性氣氛，煤粉在穿越中心回流區(qū)燃 燒時，在更強(qiáng)的還原性氣氛下能夠進(jìn)一步的抑制氮氧化物的生成。中心給粉 fe流煤粉燃燒器將濃煤粉氣流集中在燃燒器的中心，不會有較多的煤粉因二 次風(fēng)的旋轉(zhuǎn)而被甩到爐膛側(cè)墻水冷壁上，保證了主燃燒區(qū)域側(cè)墻和前后墻水 冷壁處的氧化性氣氛，即使在加裝0FA (燃盡風(fēng))噴口引起主燃燒區(qū)域過量空 氣系數(shù)小于1情況下，仍能保證主燃燒區(qū)域側(cè)墻和前后墻附近的氧化性氣氛， 有效地防止了主燃燒區(qū)域兩側(cè)墻和前后墻水冷壁發(fā)生高溫腐蝕。因此，釆用 防止高溫腐蝕的低氮氧化物旋流燃燒裝置可以徹底解決OFA (燃盡風(fēng))噴口以 下區(qū)域兩側(cè)墻和前后墻水冷壁發(fā)生高溫腐蝕的問題。單純采用中心給粉旋流煤粉燃燒器能保證爐膛主燃燒區(qū)域兩側(cè)墻和前后 墻水冷壁的氧化性氣氛，防止高溫腐蝕的發(fā)生。同時，中心給粉旋流煤粉燃 燒器將濃煤粉氣流正對燃燒器的中心回流區(qū)中心部分噴入爐膛。因此穿越中 心回流區(qū)的煤粉量增加，煤粉的穿越時間延長，使煤粉在還原性氣氛下燃燒， 在一定程度上抑制燃料型氮氧化物的形成。但是，由于主燃燒區(qū)域過量空氣 系數(shù)較高，不能大幅度的降低氮氧化物的排放，工業(yè)試驗(yàn)表明，對于燃用煙 煤的鍋爐，釆用中心給粉旋流煤粉燃燒器后，氮氧化物的排放量可降低20% 左右。單純采用0FA (燃盡風(fēng))技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)爐內(nèi)的空氣分級，有效地控制氮 氧化物的形成，對于燃用煙煤的鍋爐，釆用0FA (燃盡風(fēng))技術(shù)后，氮氧化物 的排放量可降低40%左右。但是，采用0FA (燃盡風(fēng))技術(shù)會使主燃燒區(qū)域 過量空氣系數(shù)小于l，處于貧氧燃燒狀態(tài)，導(dǎo)致0FA (燃盡風(fēng))噴口以下兩側(cè) 墻和前后墻水冷壁發(fā)生高溫腐蝕，危及鍋爐的安全運(yùn)行。而采用防止高溫腐 蝕的低氮氧化物旋流燃燒裝置后，在采用0FA (燃盡風(fēng))技術(shù)使主燃燒區(qū)過量 空氣系數(shù)小于1的情況下，中心回流區(qū)內(nèi)會形成更強(qiáng)的還原性氣氛，煤粉在 穿越中心回流區(qū)燃燒時，能夠進(jìn)一步地抑制氮氧化物的生成。因此采用防止 高溫腐蝕的低氮氧化物旋流燃燒裝置能大幅度的降低氮氧化物的排放，對于 燃用煙煤的鍋爐，氮氧化物的排放量可降低80%以上。同時，采用防止高溫 腐蝕的低氮氧化物旋流燃燒裝置可以徹底解決OFA (燃盡風(fēng))噴口以下區(qū)域兩 側(cè)墻和前后墻水冷壁發(fā)生高溫腐蝕的問題。

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是中心給粉旋流煤粉燃燒器 的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是旋流0FA (燃盡風(fēng))噴口的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是圖1的 A-A剖視圖，圖5是具體實(shí)施方式
四的結(jié)構(gòu)示意圖。 :具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一(見圖1、圖4)本實(shí)施方式由爐膛l、多個中心給粉旋 流煤粉燃燒器2、前墻3、側(cè)墻OFA (燃盡風(fēng))噴口4、旋流OFA (燃盡風(fēng))噴 口5、燃盡區(qū)6、后墻7、主燃燒區(qū)8和兩個側(cè)墻9組成；前墻3、后墻7和 兩個側(cè)墻9之間形成爐膛1，側(cè)墻OFA (燃盡風(fēng))噴口 4設(shè)置在爐膛1內(nèi)的兩 個側(cè)墻9的上部，側(cè)墻OFA (燃盡風(fēng))噴口 4下側(cè)中心給粉旋流煤粉燃燒器2 所在的爐膛1區(qū)域?yàn)橹魅紵齾^(qū)8，側(cè)墻OFA (燃盡風(fēng))噴口 4及旋流OFA (燃 盡風(fēng))噴口 5所在的爐膛1區(qū)域?yàn)槿急M區(qū)6，多個中心給粉旋流煤粉燃燒器2 分別設(shè)置在主燃燒區(qū)8 —側(cè)的前后墻上，旋流OFA (燃盡風(fēng))噴口 5設(shè)置在燃 盡區(qū)6 —側(cè)的前后墻上。本實(shí)施方式全部的煤粉、 一次風(fēng)和大部分二次風(fēng)通 過中心給粉旋流煤粉燃燒器2在主燃燒區(qū)8內(nèi)燃燒，余下的小部分二次風(fēng)通 過側(cè)墻OFA (燃盡風(fēng))噴口4和旋流0FA (燃盡風(fēng))噴口5進(jìn)入燃盡區(qū)6參與 燃燒。
具體實(shí)施方式
二(見圖2)本實(shí)施方式的中心給粉旋流煤粉燃燒器2由 火嘴2-2、三個錐形的分離環(huán)2-3、外旋流器2-4、內(nèi)旋流器2-5、 一次風(fēng)管2-8、 輸粉管道2-9、內(nèi)風(fēng)門擋板2-10、外風(fēng)門擋板2-12、燃燒器殼體2-13和桶形 的隔板2-14組成，燃燒器殼體2-13與前墻3或后墻7固定連接， 一次風(fēng)管 2-8設(shè)置在燃燒器殼體2-13的中心處， 一次風(fēng)管2-8位于燃燒器殼體2-13內(nèi) 的一端是火嘴2-2,輸粉管道2-9設(shè)置在燃燒器殼體2-13的外面，輸粉管道 2-9與一次風(fēng)管2-8固定連接， 一次風(fēng)管2-8內(nèi)設(shè)有三個錐形的分離環(huán)2-3，三 個錐形的分離環(huán)2-3朝著火嘴2-2方向直徑依次減小，且每個分離環(huán)2-3的小 直徑端朝向火嘴2-2，在一次風(fēng)管2-8的外面設(shè)有二次風(fēng)道2-11 ， 二次風(fēng)道2-11 內(nèi)由桶形的隔板2-14隔成內(nèi)二次風(fēng)道2-7和外二次風(fēng)道2-6，在內(nèi)二次風(fēng)道 2-7和外二次風(fēng)道2-6內(nèi)分別設(shè)置有內(nèi)旋流器2-5和外旋流器2-4，在內(nèi)二次風(fēng) 道2-7和外二次風(fēng)道2-6的進(jìn)風(fēng)口處還設(shè)有內(nèi)風(fēng)門擋板2-10和外風(fēng)門擋板 2-12。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三(參見圖3)本實(shí)施方式的旋流0FA (燃盡風(fēng))噴口 5 由中心二次風(fēng)道5-l，旋流器5-3，風(fēng)門擋板5-4， 二次風(fēng)道5-5，中心二次風(fēng) 噴口 5-6和二次風(fēng)噴口 5-7組成，中心二次風(fēng)道5-1固定在前墻3、后墻7或 側(cè)墻9上，二次風(fēng)噴口 5-7設(shè)置在中心二次風(fēng)道5-1的中心二次風(fēng)噴口 5-6 — 側(cè)，二次風(fēng)噴口 5-7和中心二次風(fēng)道5-l之間固定有旋流器5-3，風(fēng)門擋板5-4 設(shè)置在旋流器5-3 —側(cè)的二次風(fēng)噴口 5-7的外部，二次風(fēng)噴口 5-7和中心二次 風(fēng)道5-1之間形成二次風(fēng)道5-5。進(jìn)入中心二次風(fēng)道5-1的氣流是直流射流， 進(jìn)入二次風(fēng)道5-5的氣流經(jīng)旋流器5-3后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度可通過風(fēng)門擋板 5-4調(diào)節(jié)，旋轉(zhuǎn)氣流經(jīng)二次風(fēng)噴口 5-7進(jìn)入爐膛。中心二次風(fēng)是直流射流可以 保證射流的剛性，延長射流行程，實(shí)現(xiàn)較好的爐內(nèi)充滿度；旋轉(zhuǎn)的二次風(fēng)產(chǎn) 生較大的擴(kuò)展角，加大了燃盡風(fēng)和高溫?zé)煔獾慕佑|面積，同時二次風(fēng)的旋轉(zhuǎn) 增強(qiáng)了燃盡區(qū)氣流的擾動，實(shí)現(xiàn)了高溫?zé)煔夂蚈FA (燃盡風(fēng))較好的混合，因 此能將主燃燒區(qū)未燃盡的燃料充分燃盡。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方 式一相同。
具體實(shí)施方式
四(參見圖5)本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三的不同點(diǎn)在 于增加了外二次風(fēng)噴口5-8、外二次風(fēng)通道5-9、外二次風(fēng)旋流器5-10和外二 次風(fēng)風(fēng)門擋板5-11，外二次風(fēng)噴口 5-8固定在二次風(fēng)噴口 5-7的外側(cè)，外二次 風(fēng)旋流器5-10固定在外二次風(fēng)噴口 5-8進(jìn)風(fēng)一側(cè)的二次風(fēng)噴口 5-7上，外二
次風(fēng)風(fēng)門擋板5-11固定在外二次風(fēng)旋流器5-10上，二次風(fēng)噴口 5-7和外二次 風(fēng)噴口 5-8之間形成外二次風(fēng)通道5-9。進(jìn)入中心二次風(fēng)道5-l的氣流是直流 射流，二次風(fēng)經(jīng)二次風(fēng)通道5-5和外二次風(fēng)通道5-9進(jìn)入爐膛，二次風(fēng)風(fēng)門擋 板5-4和外二次風(fēng)風(fēng)門擋板5-11可以調(diào)節(jié)內(nèi)、外旋流二次風(fēng)的比例，由二次 風(fēng)旋流器5-3和外二次風(fēng)旋流器5-10使二次風(fēng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。中心二次風(fēng)是直流 射流可以保證射流的剛性，延長射流行程，實(shí)現(xiàn)較好的爐內(nèi)充滿度；將旋轉(zhuǎn) 的二次風(fēng)分成內(nèi)、外兩部分，可以調(diào)節(jié)內(nèi)、外二次風(fēng)的比例，增加0FA(燃盡 風(fēng))的風(fēng)量，進(jìn)一步降低氮氧化物的排放，同時還能產(chǎn)生更大的擴(kuò)展角，進(jìn) 一步加大燃盡風(fēng)和高溫?zé)煔獾慕佑|面積，進(jìn)一步增強(qiáng)燃盡區(qū)氣流的擾動，實(shí) 現(xiàn)了高溫?zé)煔夂蚈FA (燃盡風(fēng))更好的混合，因此能將主燃燒區(qū)未燃盡的燃料 更充分燃盡。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
三相同。
權(quán)利要求1、一種防止高溫腐蝕的低氮氧化物旋流燃燒裝置，它包含爐膛(1)、多個中心給粉旋流煤粉燃燒器(2)、前墻(3)、側(cè)墻OFA噴口(4)、旋流OFA噴口(5)、燃盡區(qū)(6)、后墻(7)、主燃燒區(qū)(8)和兩個側(cè)墻(9)；前墻(3)、后墻(7)和兩個側(cè)墻(9)之間形成爐膛(1)，其特征在于側(cè)墻OFA噴口(4)設(shè)置在爐膛(1)內(nèi)的兩個側(cè)墻(9)的上部，側(cè)墻OFA噴口(4)下側(cè)中心給粉旋流煤粉燃燒器(2)所在的爐膛(1)區(qū)域?yàn)橹魅紵齾^(qū)(8)，側(cè)墻OFA噴口(4)及旋流OFA噴口(5)所在的爐膛(1)區(qū)域?yàn)槿急M區(qū)(6)，多個中心給粉旋流煤粉燃燒器(2)分別設(shè)置在主燃燒區(qū)(8)一側(cè)的前后墻上，旋流OFA噴口(5)設(shè)置在燃盡區(qū)(6)一側(cè)的前后墻上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止高溫腐蝕的低氮氧化物旋流燃燒裝置， 其特征在于中心給粉旋流煤粉燃燒器(2)由火嘴(2-2)、三個錐形的分離環(huán)(2-3)、 外旋流器(2-4)、內(nèi)旋流器(2-5)、 一次風(fēng)管(2-8)、輸粉管道(2-9)、內(nèi)風(fēng)門擋板 (2-10)、外風(fēng)門擋板(2-12)、燃燒器殼體(2-13)和桶形的隔板(2-14)組成，燃燒 器殼體(2-13)與前墻(3)或后墻(7)固定連接， 一次風(fēng)管(2-8)設(shè)置在燃燒器殼體 (2-13)的中心處， 一次風(fēng)管(2-8)位與燃燒器殼體(2-13)內(nèi)的一端是火嘴(2-2)， 輸粉管道(2-9)設(shè)置在燃燒器殼體(2-13)的外面，輸粉管道(2-9)與一次風(fēng)管(2-8) 固定連接， 一次風(fēng)管(2-8)內(nèi)設(shè)有三個錐形的分離環(huán)(2-3)，三個錐形的分離環(huán) (2-3)朝著火嘴(2-2)方向直徑依次減小，且每個分離環(huán)(2-3)的小直徑端朝向火 嘴(2-2)，在一次風(fēng)管(2-8)的外面設(shè)有二次風(fēng)道(2-11)， 二次風(fēng)道(2-ll)內(nèi)由桶 形的隔板(2-14)隔成內(nèi)二次風(fēng)道(2-7)和外二次風(fēng)道(2-6)，在內(nèi)二次風(fēng)道(2-7)和 外二次風(fēng)道(2-6)內(nèi)分別設(shè)置有內(nèi)旋流器(2-5)和外旋流器(2-4)，在內(nèi)二次風(fēng)道(2-7)和外二次風(fēng)道(2-6)的進(jìn)風(fēng)口處還設(shè)有內(nèi)風(fēng)門擋板(2-10)和外風(fēng)門擋板 (2-12)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種防止高溫腐蝕的低氮氧化物旋流燃燒裝置， 其特征在于旋流0FA噴口(5)由中心二次風(fēng)道(5-l)，旋流器(5-3)，風(fēng)門擋板 (5-4)， 二次風(fēng)道(5-5)，中心二次風(fēng)噴口(5-6)和二次風(fēng)噴口(5-7)組成，中心二 次風(fēng)道(5-l)固定在前墻(3)、后墻(7)或側(cè)墻(9)上，二次風(fēng)噴口(5-7)設(shè)置在中心 二次風(fēng)道(5-l)的中心二次風(fēng)噴口(5-6)—側(cè)，二次風(fēng)噴口(5-7)和中心二次風(fēng)道 (5_1)之間固定有旋流器(5-3)，風(fēng)門擋板(5-4)設(shè)置在旋流器(5-3)—側(cè)的二次風(fēng) 噴口(5-7)的外部，二次風(fēng)噴口(5-7)和中心二次風(fēng)道(5-l)之間形成二次風(fēng)道 (5-5)。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種防止高溫腐蝕的低氮氧化物旋流燃燒裝置， 其特征在于它還包含外二次風(fēng)噴口(5-8)、外二次風(fēng)通道(5-9)、外二次風(fēng)旋流 器(5-10)和外二次風(fēng)風(fēng)門擋板(5-11)，外二次風(fēng)噴口(5-8)固定在二次風(fēng)噴口(5-7) 的外側(cè)，外二次風(fēng)旋流器(5-10)固定在外二次風(fēng)噴口(5-8)進(jìn)風(fēng)一側(cè)的二次風(fēng)噴 口(5-7)上，外二次風(fēng)風(fēng)門擋板(5-ll)固定在外二次風(fēng)旋流器(5-10)上，二次風(fēng) 噴口(5-7)和外二次風(fēng)噴口(5-8)之間形成外二次風(fēng)通道(5-9)。
專利摘要一種防止高溫腐蝕的低氮氧化物旋流燃燒裝置，它涉及一種燃燒裝置。本實(shí)用新型的目的是為解決目前采用旋流燃燒器的大型煤粉鍋爐在降低氮氧化物排放的同時出現(xiàn)高溫腐蝕的問題。本實(shí)用新型側(cè)墻OFA噴口設(shè)置在爐膛內(nèi)的兩個側(cè)墻的上部，側(cè)墻OFA噴口下側(cè)中心給粉旋流煤粉燃燒器所在的爐膛區(qū)域?yàn)橹魅紵齾^(qū)，側(cè)墻OFA噴口及旋流OFA噴口所在的爐膛區(qū)域?yàn)槿急M區(qū)，多個中心給粉旋流煤粉燃燒器分別設(shè)置在主燃燒區(qū)一側(cè)的前后墻上，旋流OFA噴口設(shè)置在燃盡區(qū)一側(cè)的前后墻上。本實(shí)用新型煤粉在燃燒時，能夠進(jìn)一步的抑制氮氧化物的生成，對于燃用煙煤的鍋爐，氮氧化物的排放量可降低80％以上，同時，可以徹底解決OFA噴口以下區(qū)域兩側(cè)墻和前后墻水冷壁發(fā)生高溫腐蝕的問題。
文檔編號F23C5/32GK201025362SQ20072011567
公開日2008年2月20日 申請日期2007年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日
發(fā)明者李爭起, 秦裕琨, 陳智超, 靖劍平 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)