一种有效降低锅炉炉膛结渣及高温腐蚀的燃烧方法
阅读说明：本技术 一种有效降低锅炉炉膛结渣及高温腐蚀的燃烧方法 (Combustion method for effectively reducing slagging and high-temperature corrosion of boiler hearth ) 是由 李宇航 王志超 贾子秀 赵亮 梁舒婷 姚伟 刘茜 张喜来 于 2021-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种有效降低锅炉炉膛结渣及高温腐蚀的燃烧方法,包括步骤：S1、将锅炉炉膛从下至上分为主燃区和燃尽区；S2、向炉膛内部注入浓度相差较大的两股煤粉气流；S3、通过炉膛喷口喷入一次风和燃尽风；S4、分别向主燃区和燃尽区喷入一级氨基还原剂和二级氨基还原剂。本发明提供的有效降低锅炉炉膛结渣及高温腐蚀的燃烧方法解决了现有的技术取得了较好的低NOx排放效果,但降低主燃区整体空气量后,煤粉燃烧在还原性气氛下进行,煤灰灰熔点降低,燃烧器采用集中布置方式,煤粉燃烧温度较高,锅炉炉膛水冷壁结渣情况恶化,水冷壁高温腐蚀加剧的问题。(The invention provides a combustion method for effectively reducing slagging and high-temperature corrosion of a boiler hearth, which comprises the following steps: s1, dividing a boiler furnace into a main combustion area and a burnout area from bottom to top; s2, injecting two coal powder air flows with large concentration difference into the hearth; s3, spraying primary air and over-fire air through a hearth nozzle; and S4, spraying a primary amino reducing agent and a secondary amino reducing agent into the main combustion zone and the burnout zone respectively. The combustion method for effectively reducing the slagging and the high-temperature corrosion of the boiler furnace provided by the invention solves the problems that the prior art obtains a better low NOx emission effect, but the pulverized coal is combusted in a reducing atmosphere after the whole air quantity of a main combustion zone is reduced, the melting point of the ash of the coal ash is reduced, a combustor adopts a centralized arrangement mode, the combustion temperature of the pulverized coal is higher, the slagging condition of the water-cooled wall of the boiler furnace is worsened, and the high-temperature corrosion of the water-cooled wall is aggravated.)
技术领域
本发明属于电力能源技术领域，尤其涉及一种有效降低锅炉炉膛结渣及高温腐蚀的燃烧方法。
背景技术
电力能源以燃煤的火力发电为主，我国动力用煤多为低品位劣质煤，锅炉燃烧过程中炉膛的结渣是长期困扰电厂运行的问题，目前燃烧器采用集中布置方式，煤粉燃烧温度较高，锅炉炉膛水冷壁结渣情况恶化，水冷壁高温腐蚀加剧，经研究表明，锅炉结渣是由于温度高于灰熔点的烟气冲刷锅炉受热面，烟气中熔融灰渣黏附在受热面上形成，煤粉在燃烧过程中，由于燃烧温度较高，在锅炉炉膛区域飞灰以熔融或者半熔融状态存在，当该类熔融飞灰经过受热面时，凝结并在受热面上不断增厚，积累，最终形成结渣。
现有的技术取得了较好的低NOx排放效果，但降低主燃区整体空气量后，煤粉燃烧在还原性气氛下进行，煤灰灰熔点降低，燃烧器采用集中布置方式，煤粉燃烧温度较高，锅炉炉膛水冷壁结渣情况恶化，水冷壁高温腐蚀加剧。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种可有效降低燃烧区域结渣及高温腐蚀的燃烧方法。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种有效降低锅炉炉膛结渣及高温腐蚀的燃烧方法，包括以下步骤：
S1、将锅炉炉膛从下至上分为主燃区和燃尽区；
S2、向炉膛内部注入浓度相差较大的两股煤粉气流；
S3、通过炉膛喷口喷入一次风和燃尽风；
S4、分别向主燃区和燃尽区喷入一级氨基还原剂和二级氨基还原剂。
本发明进一步的改进在于，所述S1中主燃区和燃尽区以燃尽风的喷入口为界限，锅炉的炉膛内的温度为1000～1300℃。
本发明进一步的改进在于，所述S1中炉膛内的含氧量为3.5～4.5wt％，主燃区过量空气系数为0.95，燃尽区过量空气系数为1.16～1.17。
本发明进一步的改进在于，所述S2中浓相煤粉气流射向炉膛向火侧，淡相煤粉气流射向炉膛背火侧。
本发明进一步的改进在于，所述S3中一次风的基准风压为9.0～9.5KPa，所述一次风的风速为30～38m/s。
本发明进一步的改进在于，所述S3中一次风和燃尽风采用水平浓淡喷嘴，气流与炉膛中心轴线平行。
本发明进一步的改进在于，所述S4中主燃区喷入的氨基还原剂所产生的NH3与主燃区烟气中氮氧化物的摩尔比为0.5～1.1:1，燃尽区喷入的氨基还原剂所产生的NH3与燃尽区烟气中氮氧化物的摩尔比为0.6～1.5:1。
本发明进一步的改进在于，所述S4中主燃区喷入的为一级氨基还原剂，燃尽区喷入的为二级氨基还原剂。
本发明进一步的改进在于，所述S4中一级氨基还原剂固体颗粒为碳酸氢铵颗粒，粒径小于1mm。
本发明进一步的改进在于，所述S4中燃尽区喷入的为二级氨基还原剂为质量浓度为5％～20％的氨水溶液，或碳酸氢铵溶液。
与相关技术相比较，本发明提供的有效降低锅炉炉膛结渣及高温腐蚀的燃烧方法具有如下有益效果：
本发明通过将锅炉炉膛从下至上分为主燃区和燃尽区，S1中主燃区和燃尽区以燃尽风的喷入口为界限，锅炉的炉膛内的温度为1000～1300℃时，通过将锅炉的炉膛内的温度设置为1000～1300℃，使得炉膛内的结焦程度达到了最小化，S1中炉膛内的含氧量为3.5～4.5wt％，主燃区过量空气系数为0.95，燃尽区过量空气系数为1.16～1.17，通过找到合适的炉膛内的含氧量为3.5～4.5wt％，以使炉膛出口烟温保持在较低的范围，主燃区过量空气系数为0.95，燃尽区过量空气系数为1.16～1.17，可以有效的降低NOx的生成，向炉膛内部注入浓度相差较大的两股煤粉气流，S2中浓相煤粉气流射向炉膛向火侧，淡相煤粉气流射向炉膛背火侧，通过设置浓相煤粉气流射向炉膛向火侧，淡相煤粉气流射向炉膛背火侧，实现水平方向一次风的分级，形成风包粉的结构，可有效避免水冷壁结渣及高温腐蚀，通过炉膛喷口喷入一次风和燃尽风，S3中一次风的基准风压为9.0～9.5KPa，一次风的风速为30～38m/s，测量一次风风管携带煤粉情况下的风速风量进行压力调平，一次风的风压控制在9.0～9.5KPa作为基准风压进行正常运行时的调整，描绘一次风风管内的风速随制煤粉出力变化的曲线，通过调整一次风的风速为30～38m/s，控制炉膛出口烟温，在实际运行调整中，通过配风调整并找到合适的所述炉膛内的含氧量为3.5～4.5wt％，以使炉膛出口烟温保持在较低的范围，S3中一次风和燃尽风采用水平浓淡喷嘴，气流与炉膛中心轴线平行，喷出的一次风煤粉气流方向与燃烧器中心轴线平行，既有利于二次风气流拖住该层煤粉防止煤粉落入底部灰斗，有效降低底渣含碳量，也可保证二次风气流与一次煤粉气流及时的混合，提高机组低负荷运行阶段的不投油稳燃能力及煤粉燃烧效率，分别向主燃区和燃尽区喷入一级氨基还原剂和二级氨基还原剂，S4中主燃区喷入的氨基还原剂所产生的NH3与主燃区烟气中氮氧化物的摩尔比为0.5～1.1:1，燃尽区喷入的氨基还原剂所产生的NH3与燃尽区烟气中氮氧化物的摩尔比为0.6～1.5:1，本发明方法与常规空气分级燃烧技术相比，主燃区采用弱还原气氛，有效地避免燃用褐煤时发生结渣，S4中主燃区喷入的为一级氨基还原剂，燃尽区喷入的为二级氨基还原剂，S4中一级氨基还原剂固体颗粒为碳酸氢铵颗粒，粒径小于1mm，S4中燃尽区喷入的为二级氨基还原剂为质量浓度为5％～20％的氨水溶液，或碳酸氢铵溶液，主燃区喷入氨基还原剂，利用煤粉还原气氛下燃烧时产生的还原组分与氨基还原剂分解产生的NH协同脱除烟气中的NOx，主燃区的弱还原气氛和氨基还原剂的给入降低了主燃区出口烟气的NOx浓度，该方法可在保证锅炉低污染物排放的前期下，有效防止锅炉水冷壁结渣和高温腐蚀，炉膛分组式布置有利于降低锅炉燃烧区域热负荷，降低锅炉燃烧区域烟温水平，可有效降低燃烧区域结渣及发生高温，解决了现有的技术取得了较好的低NOx排放效果，但降低主燃区整体空气量后，煤粉燃烧在还原性气氛下进行，煤灰灰熔点降低，燃烧器采用集中布置方式，煤粉燃烧温度较高，锅炉炉膛水冷壁结渣情况恶化，水冷壁高温腐蚀加剧的问题。
附图说明
图1为本发明提供的有效降低锅炉炉膛结渣及高温腐蚀的燃烧方法的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅本发明提供的有效降低锅炉炉膛结渣及高温腐蚀的燃烧方法的工作原理图。有效降低锅炉炉膛结渣及高温腐蚀的燃烧方法包括S1、将锅炉炉膛从下至上分为主燃区和燃尽区；S2、向炉膛内部注入浓度相差较大的两股煤粉气流；S3、通过炉膛喷口喷入一次风和燃尽风；S4、分别向主燃区和燃尽区喷入一级氨基还原剂和二级氨基还原剂。
在具体实施过程中，将锅炉炉膛从下至上分为主燃区和燃尽区，S1中主燃区和燃尽区以燃尽风的喷入口为界限，锅炉的炉膛内的温度为1000～1300℃时，通过将锅炉的炉膛内的温度设置为1000～1300℃，使得炉膛内的结焦程度达到了最小化，S1中炉膛内的含氧量为3.5～4.5wt％，主燃区过量空气系数为0.95，燃尽区过量空气系数为1.16～1.17，通过找到合适的炉膛内的含氧量为3.5～4.5wt％，以使炉膛出口烟温保持在较低的范围，主燃区过量空气系数为0.95，燃尽区过量空气系数为1.16～1.17，可以有效的降低NOx的生成，向炉膛内部注入浓度相差较大的两股煤粉气流，S2中浓相煤粉气流射向炉膛向火侧，淡相煤粉气流射向炉膛背火侧，通过设置浓相煤粉气流射向炉膛向火侧，淡相煤粉气流射向炉膛背火侧，实现水平方向一次风的分级，形成风包粉的结构，可有效避免水冷壁结渣及高温腐蚀，通过炉膛喷口喷入一次风和燃尽风，S3中一次风的基准风压为9.0～9.5KPa，一次风的风速为30～38m/s，测量一次风风管携带煤粉情况下的风速风量进行压力调平，一次风的风压控制在9.0～9.5KPa作为基准风压进行正常运行时的调整，描绘一次风风管内的风速随制煤粉出力变化的曲线，通过调整一次风的风速为30～38m/s，控制炉膛出口烟温，在实际运行调整中，通过配风调整并找到合适的所述炉膛内的含氧量为3.5～4.5wt％，以使炉膛出口烟温保持在较低的范围，S3中一次风和燃尽风采用水平浓淡喷嘴，气流与炉膛中心轴线平行，喷出的一次风煤粉气流方向与燃烧器中心轴线平行，既有利于二次风气流拖住该层煤粉防止煤粉落入底部灰斗，有效降低底渣含碳量，也可保证二次风气流与一次煤粉气流及时的混合，提高机组低负荷运行阶段的不投油稳燃能力及煤粉燃烧效率，分别向主燃区和燃尽区喷入一级氨基还原剂和二级氨基还原剂，S4中主燃区喷入的氨基还原剂所产生的NH3与主燃区烟气中氮氧化物的摩尔比为0.5～1.1:1，燃尽区喷入的氨基还原剂所产生的NH3与燃尽区烟气中氮氧化物的摩尔比为0.6～1.5:1，本发明方法与常规空气分级燃烧技术相比，主燃区采用弱还原气氛，有效地避免燃用褐煤时发生结渣，S4中主燃区喷入的为一级氨基还原剂，燃尽区喷入的为二级氨基还原剂，S4中一级氨基还原剂固体颗粒为碳酸氢铵颗粒，粒径小于1mm，S4中燃尽区喷入的为二级氨基还原剂为质量浓度为5％～20％的氨水溶液，或碳酸氢铵溶液，主燃区喷入氨基还原剂，利用煤粉还原气氛下燃烧时产生的还原组分与氨基还原剂分解产生的NH协同脱除烟气中的NOx，主燃区的弱还原气氛和氨基还原剂的给入降低了主燃区出口烟气的NOx浓度，该方法可在保证锅炉低污染物排放的前期下，有效防止锅炉水冷壁结渣和高温腐蚀，炉膛分组式布置有利于降低锅炉燃烧区域热负荷，降低锅炉燃烧区域烟温水平，可有效降低燃烧区域结渣及发生高温。
S1中主燃区和燃尽区以燃尽风的喷入口为界限，锅炉的炉膛内的温度为1000～1300℃，时，通过将锅炉的炉膛内的温度设置为1000～1300℃，使得炉膛内的结焦程度达到了最小化。
S2中浓相煤粉气流射向炉膛向火侧，淡相煤粉气流射向炉膛背火侧，通过设置浓相煤粉气流射向炉膛向火侧，淡相煤粉气流射向炉膛背火侧，实现水平方向一次风的分级，形成风包粉的结构，可有效避免水冷壁结渣及高温腐蚀。
S1中炉膛内的含氧量为3.5～4.5wt％，主燃区过量空气系数为0.95，燃尽区过量空气系数为1.16～1.17，通过找到合适的炉膛内的含氧量为3.5～4.5wt％，以使炉膛出口烟温保持在较低的范围，主燃区过量空气系数为0.95，燃尽区过量空气系数为1.16～1.17，可以有效的降低NOx的生成。
S4中主燃区喷入的氨基还原剂所产生的NH3与主燃区烟气中氮氧化物的摩尔比为0.5～1.1:1，燃尽区喷入的氨基还原剂所产生的NH3与燃尽区烟气中氮氧化物的摩尔比为0.6～1.5:1，本发明方法与常规空气分级燃烧技术相比，主燃区采用弱还原气氛，有效地避免燃用褐煤时发生结渣。
S4中主燃区喷入的为一级氨基还原剂，燃尽区喷入的为二级氨基还原剂。
S4中一级氨基还原剂固体颗粒为碳酸氢铵颗粒，粒径小于1mm。
S4中燃尽区喷入的为二级氨基还原剂为质量浓度为5％～20％的氨水溶液，或碳酸氢铵溶液，主燃区喷入氨基还原剂，利用煤粉还原气氛下燃烧时产生的还原组分与氨基还原剂分解产生的NH协同脱除烟气中的NOx，主燃区的弱还原气氛和氨基还原剂的给入降低了主燃区出口烟气的NOx浓度。
S3中一次风的基准风压为9.0～9.5KPa，一次风的风速为30～38m/s，测量一次风风管携带煤粉情况下的风速风量进行压力调平，一次风的风压控制在9.0～9.5KPa作为基准风压进行正常运行时的调整，描绘一次风风管内的风速随制煤粉出力变化的曲线，通过调整一次风的风速为30～38m/s，控制炉膛出口烟温，在实际运行调整中，通过配风调整并找到合适的所述炉膛内的含氧量为3.5～4.5wt％，以使炉膛出口烟温保持在较低的范围。
S3中一次风和燃尽风采用水平浓淡喷嘴，气流与炉膛中心轴线平行，喷出的一次风煤粉气流方向与燃烧器中心轴线平行，既有利于二次风气流拖住该层煤粉防止煤粉落入底部灰斗，有效降低底渣含碳量，也可保证二次风气流与一次煤粉气流及时的混合，提高机组低负荷运行阶段的不投油稳燃能力及煤粉燃烧效率。
本发明提供的有效降低锅炉炉膛结渣及高温腐蚀的燃烧方法的工作原理如下：
将锅炉炉膛从下至上分为主燃区和燃尽区，S1中主燃区和燃尽区以燃尽风的喷入口为界限，锅炉的炉膛内的温度为1000～1300℃时，通过将锅炉的炉膛内的温度设置为1000～1300℃，使得炉膛内的结焦程度达到了最小化，S1中炉膛内的含氧量为3.5～4.5wt％，主燃区过量空气系数为0.95，燃尽区过量空气系数为1.16～1.17，通过找到合适的炉膛内的含氧量为3.5～4.5wt％，以使炉膛出口烟温保持在较低的范围，主燃区过量空气系数为0.95，燃尽区过量空气系数为1.16～1.17，可以有效的降低NOx的生成，向炉膛内部注入浓度相差较大的两股煤粉气流，S2中浓相煤粉气流射向炉膛向火侧，淡相煤粉气流射向炉膛背火侧，通过设置浓相煤粉气流射向炉膛向火侧，淡相煤粉气流射向炉膛背火侧，实现水平方向一次风的分级，形成风包粉的结构，可有效避免水冷壁结渣及高温腐蚀，通过炉膛喷口喷入一次风和燃尽风，S3中一次风的基准风压为9.0～9.5KPa，一次风的风速为30～38m/s，测量一次风风管携带煤粉情况下的风速风量进行压力调平，一次风的风压控制在9.0～9.5KPa作为基准风压进行正常运行时的调整，描绘一次风风管内的风速随制煤粉出力变化的曲线，通过调整一次风的风速为30～38m/s，控制炉膛出口烟温，在实际运行调整中，通过配风调整并找到合适的所述炉膛内的含氧量为3.5～4.5wt％，以使炉膛出口烟温保持在较低的范围，S3中一次风和燃尽风采用水平浓淡喷嘴，气流与炉膛中心轴线平行，喷出的一次风煤粉气流方向与燃烧器中心轴线平行，既有利于二次风气流拖住该层煤粉防止煤粉落入底部灰斗，有效降低底渣含碳量，也可保证二次风气流与一次煤粉气流及时的混合，提高机组低负荷运行阶段的不投油稳燃能力及煤粉燃烧效率，分别向主燃区和燃尽区喷入一级氨基还原剂和二级氨基还原剂，S4中主燃区喷入的氨基还原剂所产生的NH3与主燃区烟气中氮氧化物的摩尔比为0.5～1.1:1，燃尽区喷入的氨基还原剂所产生的NH3与燃尽区烟气中氮氧化物的摩尔比为0.6～1.5:1，本发明方法与常规空气分级燃烧技术相比，主燃区采用弱还原气氛，有效地避免燃用褐煤时发生结渣，S4中主燃区喷入的为一级氨基还原剂，燃尽区喷入的为二级氨基还原剂，S4中一级氨基还原剂固体颗粒为碳酸氢铵颗粒，粒径小于1mm，S4中燃尽区喷入的为二级氨基还原剂为质量浓度为5％～20％的氨水溶液，或碳酸氢铵溶液，主燃区喷入氨基还原剂，利用煤粉还原气氛下燃烧时产生的还原组分与氨基还原剂分解产生的NH协同脱除烟气中的NOx，主燃区的弱还原气氛和氨基还原剂的给入降低了主燃区出口烟气的NOx浓度，该方法可在保证锅炉低污染物排放的前期下，有效防止锅炉水冷壁结渣和高温腐蚀，炉膛分组式布置有利于降低锅炉燃烧区域热负荷，降低锅炉燃烧区域烟温水平，可有效降低燃烧区域结渣及发生高温。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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