一种大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法与流程

本发明涉及大型对冲燃烧锅炉安全高效环保运行，具体涉及一种大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法。

背景技术：

1、由于对能源供应经济性和环保性的要求越来越高，高能耗、高污染的小型燃煤机组已经逐渐被关停、淘汰，被高效、清洁的大容量燃煤发电机组取代。随着火电机组负荷容量的提高，锅炉炉膛规模也越来越大，尤其是炉膛宽度越来越宽。在实际运行中，锅炉各燃烧器的供粉量、供风量无法做到理想情况下的完全一致，存在实际偏差。在大炉膛环境下，往往需要配置多只燃烧器，各燃烧器的偏差经过累加则会产生严重的炉膛温度偏差。在此运行情况下，炉内温度偏高侧会增加受热面爆管泄露的风险，降低了锅炉运行的安全性；锅炉主蒸汽参数也受限于温度偏高侧受热面的超温报警，无法进一步提升，限制了锅炉带负荷能力，降低了锅炉运行效率；同时，燃煤锅炉在具有热偏差的条件下运行时，必然存在烟气温度较高的区域，促进了热力型氮氧化物的生成，增加了炉膛出口氮氧化物的浓度，严重的损害了燃煤机组的环保性。

2、目前，为解决燃煤锅炉炉内温度偏差问题，常常在工质侧增加多级联箱，使水或水蒸气在加热过程中多次混合后再重新分配到锅炉受热面中，从而使锅炉中处于不同位置的同一级受热面具备相近的传热条件，进而缩小受热面温差。但是多级联箱的应用显著增加了汽水系统的复杂程度，大大提高了锅炉的建设及维护成本。此外，通过调整燃尽风改变炉内燃烧特性也是一种常用来缓解锅炉热偏差的手段。然而，在常规低氮燃烧设计工况下，需要通过燃尽风的调整在炉内形成还原区。当改变燃尽风的配风方式以缓解锅炉热偏差时，必然会破坏原本的低氮燃烧配风设计，导致氮氧化物源头生成量增大。

3、因此，亟需一种新型的燃尽风系统设计，既有效缓解燃煤锅炉热偏差平衡热负荷，又保证炉内低氮燃烧。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法，来缓解大型对冲燃烧锅炉的热偏差，平衡炉内热负荷，并保证其低氮燃烧效果，避免炉膛出口氮氧化物浓度升高。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法，用于大型对冲燃烧锅炉，在距离最上层煤粉燃烧器一定高度处，将燃尽风喷口按层交错布置于锅炉炉膛上部的前墙和后墙，且相邻两层的前后墙燃尽风喷口以一定角度左右偏置，在保证燃尽风区域与煤粉燃烧区域之间形成强还原性区域的基础上，进一步在炉膛上部构建三维螺旋烟气场，强化炉膛左右侧烟气横向混合与再扩散，拉平炉膛左右侧温度偏差，平衡左右侧热负荷，并促进烟气的纵向回流与卷吸，形成炉内局部烟气再循环，强化炉膛上部还原区的还原性氛围。降低nox浓度。

3、进一步的，大型对冲燃烧锅炉是前后墙对冲燃烧电站锅炉，且锅炉容量等级为bmcr工况下蒸发量达2000t/h以上，单层煤粉燃烧器数量达6只以上。

4、进一步的，燃尽风喷口按层布置在锅炉炉膛前墙和后墙的上部，每一层前墙燃尽风喷口必有一层后墙燃尽风喷口与之对应，且前墙和后墙至少各布置一层燃尽风喷口，前墙和后墙布置的燃尽风喷口总层数为2-8层。

5、进一步的，最底层燃尽风喷口的中心线与最上层煤粉燃烧器的中心线之间的距离为h1，且5m≤h1≤10m，由高度h1所形成的炉内区域则为强还原性区域；最顶层燃尽风喷口的中心线与屏式过热器底部之间的距离为h2，且3m≤h2≤10m。

6、进一步的，在保证燃尽风区域与煤粉燃烧区域之间的强还原性区域的基础上，构建炉膛上部的三维螺旋烟气场是在燃尽风系统的作用下形成的。燃尽风系统是由多层燃尽风燃烧器错列布置在锅炉前后墙的上部构成的，其层数在2-8层之间。燃尽风喷口来自于燃尽风燃烧器，所用燃尽风燃烧器可以是直流型、旋流型。

7、进一步的，最底层燃尽风喷口可以布置在锅炉的前墙或后墙，每一层前墙燃尽风燃烧器与后墙燃尽风燃烧器均为错列布置，即前墙燃尽风燃烧器的中心线与后墙燃尽风燃烧器的中心线不在同一水平面，每一层前墙燃尽风喷口的中心线与其相邻的后墙燃尽风喷口的中心线之间的距离为h，且2m≤h≤6m；由此相邻两层燃尽风燃烧器之间能够形成烟气纵向旋流，形成纵向回流与卷吸，强化还原性区域的还原性氛围，增加烟气停留时间。

8、进一步的，每一层燃尽风燃烧器包含8-16只，在水平方向上，从炉膛左侧到右侧均匀布置在锅炉前墙或后墙上。

9、进一步的，每一只燃尽风燃烧器喷口均可以在水平方向上左右摆动，其摆动角度与锅炉前墙和后墙的法线方向的夹角为-45o-45o。每一层前墙燃尽风燃烧器喷口向锅炉炉膛的左侧或右侧偏转一定角度，相应的，每一层后墙燃尽风燃烧器喷口向锅炉炉膛的右侧或左侧偏转相同角度，由此在水平方向使烟气形成横向旋流，促进左右侧烟气的横向混合与再扩散，增强炉膛水平方向上的热负荷均匀性，减小温度偏差，并能增加烟气停留时间。

10、进一步的，每一层燃尽风的风速为v，且25m/s≤v≤45m/s。

11、本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：简化了炉膛汽水联箱结构和汽水系统，降低了锅炉建造成本及运行成本，增强了锅炉运行安全性，提高了锅炉运行效率；通过新型燃尽风系统，在保证燃尽风区域与煤粉燃烧区域之间形成强还原性区域的基础上，进一步在炉膛上部构建三维螺旋烟气场，在保证充分燃烧的基础上，加强炉内横向烟气混合与再扩散，拉平炉内左右侧热负荷偏差，进而消除炉内左右侧温度偏差；同时，还增强了烟气的纵向回流卷吸作用，形成炉内局部烟气再循环，强化炉膛上部还原区的还原性氛围，三维螺旋烟气场也增加了烟气在此还原区的停留时间，大大降低了锅炉炉膛出口氮氧化物浓度。综上，本发明可以有效提高燃煤锅炉的安全性、经济型、环保性。

技术特征：

1.一种大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法，其特征是，在最上层煤粉燃烧器的上方，将燃尽风喷口按层交错布置于锅炉炉膛上部的前墙和后墙，且相邻两层的前后墙燃尽风喷口以一定角度左右偏置，在保证燃尽风区域与煤粉燃烧区域之间形成强还原性区域的基础上，在炉膛上部构建三维螺旋烟气场，强化炉膛左右侧烟气横向混合与再扩散，拉平炉膛左右侧温度偏差，平衡左右侧热负荷，同时促进烟气的纵向回流与卷吸，形成炉内局部烟气再循环，强化炉膛上部还原区的还原性氛围。

2.根据权利要求1所述的大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法，其特征是，所述大型对冲燃烧锅炉是前后墙对冲燃烧电站锅炉，锅炉容量等级为bmcr工况下蒸发量在2000t/h以上，单层煤粉燃烧器的数量在6只以上。

3.根据权利要求1所述的大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法，其特征是，燃尽风喷口按层布置在锅炉炉膛前墙和后墙的上部，每一层前墙燃尽风喷口均有一层后墙燃尽风喷口与之对应，且前墙和后墙至少各布置一层燃尽风喷口，前墙和后墙布置的燃尽风喷口总层数为2-8层。

4.根据权利要求1所述的大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法，其特征是，最底层燃尽风喷口的中心线与最上层煤粉燃烧器的中心线之间的距离为h1，且5m≤h1≤10m，由高度h1所形成的炉内区域为强还原性区域；最顶层燃尽风喷口的中心线与屏式过热器底部之间的距离为h2，且3m≤h2≤10m。

5.根据权利要求1所述的大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法，其特征是，在保证燃尽风区域与煤粉燃烧区域之间的强还原性区域的基础上，构建炉膛上部的三维螺旋烟气场是在燃尽风系统的作用下形成的；所述燃尽风系统由多层燃尽风燃烧器交错布置在锅炉前墙和后墙的上部构成，所述燃尽风燃烧器的层数为2-8层。

6.根据权利要求5所述的大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法，其特征是，所述燃尽风喷口连通燃尽风燃烧器，所用燃尽风燃烧器是直流型或旋流型。

7.根据权利要求1所述的大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法，其特征是，最底层燃尽风喷口布置在锅炉的前墙或后墙上，每一层前墙燃尽风喷口与后墙燃尽风喷口均为错位布置，即前墙燃尽风喷口的中心线与后墙燃尽风喷口的中心线不在同一水平面，每一层前墙燃尽风喷口的中心线与其相邻的后墙燃尽风喷口的中心线之间的距离为h，且2m≤h≤6m；相邻两层燃尽风喷口之间形成烟气纵向旋流，形成纵向回流与卷吸，强化还原性区域的还原性氛围，增加烟气停留时间。

8.根据权利要求1所述的大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法，其特征是，每一层燃尽风喷口包含8-16只，在水平方向上，从炉膛左侧到右侧均匀布置在锅炉前墙或后墙上。

9.根据权利要求1所述的大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法，其特征是，每一只燃尽风喷口均能够在水平方向上左右摆动，摆动角度与锅炉前墙和后墙的法线方向的夹角为-45o-45o；每一层前墙燃尽风喷口向锅炉炉膛的左侧或右侧偏转一定角度，相应的，每一层后墙燃尽风喷口向锅炉炉膛的右侧或左侧偏转相同角度；在水平方向使烟气形成横向旋流，促进左右侧烟气的横向混合与再扩散，增强炉膛水平方向上的热负荷均匀性，减小温度偏差，并增加烟气停留时间。

10.根据权利要求1所述的大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法，其特征是，每一层燃尽风的风速为v，且25m/s≤v≤45m/s。

技术总结本发明公开了一种大型对冲燃烧锅炉减缓热偏差及低氮燃烧的方法，涉及大型对冲燃烧锅炉安全高效环保运行技术领域，既能够平衡锅炉左右侧热负荷，又能够降低燃烧过程氮氧化物的生成。在保证燃尽风区域与煤粉燃烧区域之间的强还原性区域的基础上，进一步将燃尽风燃烧器错列布置在锅炉前、后墙，并进行水平偏置运行，在炉内构建了水平、垂直方向上的双烟气环流，既延长了烟气流程，又在多环流区形成强还原性氛围，还强化了炉内左右侧烟气交换、混合与再扩散，进而保证了强还原性氛围下烟气中燃烧生成的NO<subgt;x</subgt;被深度还原以及锅炉左右侧热负荷的平衡。技术研发人员：周晓鸣,苏攀,于鹏峰,何建乐,吴桂福,程含含,秦大川受保护的技术使用者：华电电力科学研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27