阅读说明：本技术 一种变拱型双级拱“w”型火焰锅炉装置 (Variable arch type double-stage arch W-shaped flame boiler device ) 是由 石践 黄锡兵 席光辉 周科 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种变拱型双级拱“W”型火焰锅炉装置,它包括前后对称布置的前墙水冷壁和后墙水冷壁,所述前墙水冷壁和后墙水冷壁从上至下分别为上炉膛、变拱型双级拱、下炉膛和灰斗段,在上炉膛布置二级燃尽风喷口,在变拱型双级拱上从高到低分别布置一级燃尽风喷口、多用途二次燃料燃烧器喷口、主燃烧器喷口、拱上内二次风喷口和拱上外二次风喷口。利用分级燃烧原理通过改变燃烧器及配风的布置方式,进一步降低NO<Sub>x</Sub>含量,达到超净排放的要求,缓解分级送风燃烧时风量分配不匹配时,造成飞灰含碳量升高的缺点。取得了很好的效果。(The invention discloses a variable arch type two-stage arch W-shaped flame boiler device, which comprises a front wall water-cooled wall and a rear wall water-cooled wall which are symmetrically arranged front and back, wherein the front wall water-cooled wall and the rear wall water-cooled wall are respectively an upper hearth, a variable arch type two-stage arch, a lower hearth and an ash bucket section from top to bottom, a second-stage over-fire air nozzle is arranged on the upper hearth, and a first-stage over-fire air nozzle, a multi-purpose secondary fuel burner nozzle, a main burner nozzle, an over-arch inner secondary air nozzle and an over-arch outer secondary air nozzle are respectively arranged on the variable arch type two-stage arch from high to low. By using the staged combustion principle and changing the arrangement mode of the burners and air distribution, the NO is further reduced x The content of the fly ash meets the requirement of ultra-clean emission, and the defect of high carbon content of fly ash caused by mismatching of air volume distribution during staged air supply combustion is overcome. A good effect is obtained.)

一种变拱型双级拱“W”型火焰锅炉装置

技术领域

本发明涉及一种锅炉，尤其涉及一种变拱型双级拱“W”型火焰锅炉装置，属于锅炉设备技术领域。

背景技术

目前燃用无烟煤的“W”型火焰锅炉在运行时，烟气中NO_x含量较高，即使改造为低氮燃烧器后，炉膛出口的NOx含量也在800mg/m³。同时在炉膛出口装设燃尽风，通过分级送风实现对煤粉的分级燃烧，以降低烟气中NO_x的含量。常规“W”型火焰锅炉，在燃烧器出口上部，炉膛空间迅速收窄，缺少二次燃烧所需的空间，但目前这种改造方案，在降低NO_X排放同时往往会造成锅炉燃烧经济性的下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种变拱型双级拱“W”型火焰锅炉装置，利用煤粉再燃烧技术，通过改变燃烧器及二次风的布置方式，达到降低NOx排量的目的，解决了上述存在的问题。

本发明的技术方案为：一种变拱型双级拱“W”型火焰锅炉装置，它包括前后对称布置的前墙水冷壁和后墙水冷壁，所述前墙水冷壁和后墙水冷壁从上至下分别为上炉膛、变拱型双级拱、下炉膛和灰斗段，在上炉膛布置二级燃尽风喷口，在变拱型双级拱上从高到低分别布置一级燃尽风喷口、多用途二次燃料燃烧器喷口、主燃烧器喷口、拱上内二次风喷口和拱上外二次风喷口。

所述下炉膛为竖直布置，在下炉膛靠近灰斗段处布置有拱下二次风喷口，在拱下二次风喷口之间布置有拱下水平二次风喷口，在拱下二次风喷口的上方布置有拱下乏气风喷口。

所述变拱型双级拱包括一级拱和二级拱，一级拱和水平面之间的夹角为上倾10～20°，二级拱和水平面之间的夹角为上倾40～50°，多用途二次燃料燃烧器喷口布置在一级拱的中间，一级燃尽风喷口布置在一级拱的顶部，主燃烧器喷口布置在二级拱的上部，拱上外二次风喷口布置在二级拱靠近下炉膛处。

所述二级燃尽风喷口的二级燃尽风以水平方式喷入，一级燃尽风喷口轴线和水平面之间的夹角为下倾10～25°。

所述主燃烧器喷口为圆形喷口，主燃烧器竖直布置在主燃烧器喷口上。

所述拱下二次风喷口为矩形结构，安装有下倾角度调节范围为0～55°的风门。

所述多用途二次燃料燃烧器喷口上装有二次燃料燃烧器，二次燃料的喷射角度为水平下倾40～50°。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，采用本发明的技术方案，利用分级燃烧原理通过改变燃烧器及配风的布置方式，增大二次燃烧区的空间。相对独立和宽大的二次燃烧区和斜向下喷射的二次燃料喷口强化了二次燃料和烟气和混合、增大了二次燃料和高温烟气在高温缺氧的二次燃烧区的停留和反应时间，从而强化NOx的还原反应、减少NOx的排放，同时强烈的混合和充分的停留时间也更利于燃料的燃尽。此外相对独立的二次燃烧区能减少二次燃料对主燃烧区的影响和干扰。这种布置方式能进一步降低NO_x含量，达到超净排放的要求，缓解分级送风燃烧时风量分配不匹配时，造成飞灰含碳量升高的缺点。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明侧视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照本说明书附图对本发明作进一步的详细描述。

实施例：如附图1～2所示，一种变拱型双级拱“W”型火焰锅炉装置，它包括前后对称布置的前墙水冷壁和后墙水冷壁，所述前墙水冷壁和后墙水冷壁从上至下分别为上炉膛12、变拱型双级拱1、下炉膛11和灰斗段15，在上炉膛12布置二级燃尽风喷口10，在变拱型双级拱1上从高到低分别布置一级燃尽风喷口9、多用途二次燃料燃烧器喷口5、主燃烧器喷口2、拱上内二次风喷口3和拱上外二次风喷口4。燃烧器区域由常规“W”型火焰燃锅炉单拱布置，变为双拱布置，将二次燃料布置于第二级拱上斜向下喷入，从而构建了一个相对独立和宽大的二次燃烧区，喷入的二次燃料在过剩空气系数α<1的条件下，更进一步将主燃烧区生成的NOx还原成N₂。相对于传统的单拱布置（二次燃料只能布置在上炉膛），相对独立和宽大的二次燃烧区和斜向下喷射的二次燃料喷口强化了二次燃料和烟气和混合、增大了二次燃料和高温烟气在高温缺氧的二次燃烧区的停留和反应时间，从而强化NOx的还原反应、减少NOx的排放，同时强烈的混合和充分的停留时间也更利于燃料的燃尽。此外相对独立的二次燃烧区能减少二次燃料对主燃烧区的影响和干扰。

进一步的，下炉膛11为竖直布置，在下炉膛11靠近灰斗段15处布置有拱下二次风喷口6，在拱下二次风喷口6之间布置有拱下水平二次风喷口7，在拱下二次风喷口6的上方布置有拱下乏气风喷口8。在拱下二次风喷口6同一标高，布置圆形喷口拱下水平二次风，并且采用较高风速穿透到W型火焰的内部以强化后期混合，形成沿程多级深度分级配风，同时又尽量减少对主燃烧器煤粉火焰的冲击和抬升。

在下倾角度可调的矩形拱下二次风喷口6上方拱下垂直墙上布置拱下乏气风喷口8，正常情况下乏气由次以较大下倾角度（45°左右）送下入炉膛燃烧。当乏气切换到多用途二次燃料燃烧器喷口5后，拱下乏气风喷口8可通入热二次风，形成固定下倾角度的拱下二次风。

进一步的，变拱型双级拱1包括一级拱13和二级拱14，一级拱13和水平面之间的夹角为上倾10～20°，二级拱14和水平面之间的夹角为上倾40～50°，多用途二次燃料燃烧器喷口5布置在一级拱13的中间，一级燃尽风喷口9布置在一级拱13的顶部，主燃烧器喷口2布置在二级拱14的上部，拱上外二次风喷口4布置在二级拱14靠近下炉膛11处。

进一步的，二级燃尽风喷口10的二级燃尽风以水平方式喷入，一级燃尽风喷口9轴线和水平面之间的夹角为下倾10～25°。

进一步的，主燃烧器喷口2为圆形喷口，主燃烧器竖直布置在主燃烧器喷口2上。主燃烧器宜选取垂直向下布置的圆形喷口直流燃烧器，能够增强一次风的刚性和下冲能力、增强下炉膛高温烟气回流、增加煤粉在下炉膛的停留时间，有利于主燃烧器煤粉稳燃和燃尽。

在主燃烧器喷口2外侧（靠前后墙侧）布置拱上内二次风（靠主燃烧器喷口）和拱上外二次风（靠墙），二次风口宜采用圆形喷口垂直向下布置。这样有利于一二次风过早混合并增强拱上二次风的下冲能力。此外通过拱上内二次风及拱上外二次风门的调整可改变拱上二次风风量大小和下冲能力及与一次风煤粉火焰的混合距离与时机。

进一步的，拱下二次风喷口6为矩形结构，安装有下倾角度调节范围为0～55°的风门。在拱下垂直墙上靠近冷灰斗处布置下倾角度可调的矩形拱下二次风喷口6，水平下倾角度0-55°可调，以便对W型煤粉火焰形状进行调整。

进一步的，多用途二次燃料燃烧器喷口5上装有二次燃料燃烧器，二次燃料的喷射角度为水平下倾40～50°。在第二级拱上布置多用途二次燃料燃烧器，二次燃料（超细粉或气体燃料）以较大的下倾角度（45°左右）喷射进入前述二次燃烧区，实现燃料分级燃烧；当没有单独的二次燃烧或二次燃料因故停用时，拱下乏气可切换到二级拱上的多用途二次燃料燃烧器、作为二次燃料使用；或者在多用途二次燃料燃烧器中通入热二次风、作为二级拱燃尽风使用。

进一步的，在二级拱喉部以较小下倾角度（25°左右）设置一级燃尽风喷口9、在上部炉膛设置水平的二级燃尽风喷口10，以改善煤粉燃尽，同时满足NOx排放的要求。

进一步的，在有单独的二次燃料的正常情况下，乏气从拱下乏气风喷口8送入；没有单独的二次燃料时，如果NOx排放能满足需要尽量将二次燃料燃烧器作为燃尽风使用，否则可以将乏气切换为二次燃料使用；通过二次燃料和拱下乏气风喷口8和拱上、拱下二次风、燃尽风的切换和调整，可以实现燃料和二次风在高度方向上不同区域间较大幅度的调整，在避免一二次风过早混合的基础上强化火焰下冲和后期混合，实现沿程逐步发展的深度的分级配风，在满足NOx排放需要的同时尽量改善煤粉的燃尽。

双级拱的布置保证了二次燃烧的空间，相对独立和宽大的二次燃烧区和斜向下喷射的二次燃料喷口强化了二次燃料和烟气和混合、增大了二次燃料和高温烟气在高温缺氧的二次燃烧区的停留和反应时间，从而强化NOx的还原反应、减少NOx的排放，同时强烈的混合和充分的停留时间也更利于燃料的燃尽。此外相对独立的二次燃烧区能减少二次燃料对主燃烧区的影响和干扰。

利用燃料再燃烧技术，将燃料分级送入炉膛，在燃烧器主火焰上方喷入燃料，然后在再燃烧区上部布置燃尽风，使未燃尽碳进行三次燃烧，达到既降低NO_x含量又保证煤粉充分燃烧的目的。将乏气和再燃燃料改在变拱后的斜坡水冷壁处送入炉膛，增大了再燃烧区域的体积，使得主燃烧区形成的NO_x在再燃烧区域能充分还原。当没有加入再燃燃料，乏气单独进入炉膛时，可在主燃烧区上部形成一级燃尽区，上炉膛分级风处，形成二级燃尽区。保证了煤粉的充分燃烧。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。