多孔壁風耦合空氣分級的煤粉燃燒爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤粉燃燒爐，特別是一種多孔壁風耦合空氣分級的煤粉燃燒爐。
【背景技術】
[0002]煤粉的空氣分級燃燒技術是應用最為廣泛的低氮氧化物燃燒技術，其特征是將燃燒所需的部分空氣(又稱分離燃盡風)從距主燃燒器適當距離引入，從而將燃燒區域拆分為貧氧燃燒區(又稱還原區)和富氧區。煤粉空氣分級燃燒技術對于降低氮氧化物排放非常有效，但也存在如下缺點:1)水冷壁容易發生高溫腐蝕。采用空氣分級燃燒，爐膛的貧氧燃燒區產生了大量的硫化氫、一氧化碳和殘炭等還原性物質。一旦發生偏斜，氣流就將強烈地撞擊水冷壁，引發水冷壁高溫腐蝕和結渣。2)煤粉燃燒效率降低。采用空氣分級燃燒，推遲了煤粉燃燒，飛灰含碳量增加，降低了燃燒效率。
[0003]為了防止高溫腐蝕，人們在爐膛側墻加裝貼壁風來提高水冷壁上的氧化氣氛，以消除H2S等還原性氣體。但是，貼壁風的引入常常引發如下問題:1)貼壁風為水平方向，并與水冷壁面平行，對于煤粉燃燒而言是一種無效風，不能提高燃燒效率；2)貼壁風為集中送風，在爐膛內分布不均勻，導致了爐膛出口煙溫、煙速分布不均，加劇受熱面的吸熱偏差，容易引發安全事故。貼壁風之所以產生上述問題，原因有二:1)風向平行于水冷壁，導致其不能參與煤粉燃燒；2)集中進風的配風方式，引起配風在爐內分布不均勻。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是:如何提供一種能夠同時實現低氮氧化物排放和煤粉高效燃燒，并能防止高溫腐蝕、結渣和受熱偏差的煤粉燃燒爐。
[0005]本發明所采用的技術方案是:多孔壁風耦合空氣分級的煤粉燃燒爐，該燃燒爐的頂蓋上有第一風管，距離頂蓋1/10~1/4之間爐體高度的爐壁為多孔壁，多孔壁外面被風室環繞包圍，第二風管連接在風室上，風室下方的爐體上第三風管，燃燒爐的出口在爐體的底部，出口處有旋風分離器，爐體沿著高度方向有多根樣氣引管，每根樣氣引管上有多個引氣
□ο
[0006]空氣在多孔壁沿反應爐高度方向多層引入，增強了煤粉氣流的擾動，提高了煤粉燃燒效率，進一步降低了氮氧化物濃度。
[0007]作為一種優選方式:頂蓋與第一風管相連部分設計成向下的圓臺狀，圓臺母線與豎直高度方向夾角為15~60°。在壓力作用下，煤粉和空氣混合物從第一風管進入爐體，在連接部分噴出，均勻地布滿燃燒爐頂部的空間，為煤粉的充分燃燒做好了準備。
[0008]作為一種優選方式:風室內部空間為直管狀結構，二次風管為兩根或者兩根以上，沿直管狀圓周切線布置均勻安裝在風室周圍，多孔壁即爐壁上開有大量小孔，小孔面積之和為多孔壁所在爐壁總面積的1/4~1/3。清潔空氣通過多孔壁上的小孔以垂直于水冷壁面方向均勻吹入反應爐，將硫化氫等還原性物質與壁面隔離，防止水冷壁的高溫腐蝕；同時這些清潔空氣摻混進入煤粉氣流，增強了煤粉氣流的擾動，提高了煤粉燃燒效率；而且，多孔壁風沿反應爐高度方向多層引入，相當于多次空氣分級燃燒，可進一步降低氮氧化物排放；多孔壁風的吹入還相當于進行吹灰，可防止結渣；多孔壁風均勻吹入反應爐，將在爐內均勻分布，不會產生受熱偏差。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是圖1的A-A截面視圖；
圖3是圖1的B-B截面視圖；
圖4是圖1的C-C截面視圖；
圖5是圖1的D-D截面視圖；
其中，1、第一風管，2、頂蓋，3、風室，4、第二風管，5、第三風管，6、爐體，7、樣氣引管，8、多孔壁，9、小孔，10、取樣孔，11、旋風分離器，12、煙囪，N1、第一風管入口 ；N2、多孔壁風入口 ；N3、第三風管入口 ；N4、爐體出口。
【具體實施方式】
[0010]如圖1-圖5所示，高壓的空氣和煤粉混合物從第一風管噴射進入煤粉燃燒爐的爐體，在爐體頂部均勻地布滿燃燒爐頂部的空間，然后開始燃燒，不充分燃燒的混合物順著爐體向下在多孔壁處經過充分燃燒后繼續向下移動，通過第三風管進口后處于富氧狀態，煤粉已經被充分燃燒，在爐體出口經過旋風分離器分離后，固體渣從旋風分離器排出，氣體通過煙囪經過過濾后排出到大氣。本發明通過樣氣引管實時觀察爐體內部氣流的成分，通過控制第二風管和第三風管進風量，不僅使煤粉處于完全燃燒狀態，而且不會產生大量的氮氧化物。
[0011]如圖2和圖4所示，距離頂蓋1/10~1/4之間爐體高度的爐壁為多孔壁，多孔壁外面被風室環繞包圍，第二風管連接在風室上，風室內部空間為直管狀結構(即是一種環形帶狀結構)，二次風管為兩根或者兩根以上，沿直管狀圓周切線布置均勻安裝在風室周圍，多孔壁即爐壁上開有大量小孔，小孔面積之和為多孔壁所在爐壁總面積的1/4~1/3。空氣通過多孔壁上的小孔以垂直于爐體多孔壁面方向均勻吹入反應爐，將H2S等還原性物質與壁面隔離，防止多孔壁面的高溫腐蝕；同時這些空氣摻混進入煤粉氣流，增強了煤粉氣流的擾動，提高了煤粉燃燒效率；而且，多孔壁風沿反應爐高度方向多層引入，相當于多次空氣分級燃燒，可進一步降低氮氧化物，多孔壁風的吹入還相當于進行吹灰，可防止結渣，多孔壁風均勻吹入反應爐，將在爐內均勻分布，不會產生受熱偏差。
[0012]如圖3所示，第三風管的引入空氣，使第三風管以下的爐體處于富氧狀態，不僅能夠使煤粉充分燃燒，而且爐內溫度處于下降狀態，氮氧化物不容易形成。
[0013]如圖5所示，爐體沿著高度方向有多根樣氣引管，每根樣氣引管上有多個引氣口，通過樣氣引管實時觀測爐體內部不同高度范圍的成分組成，調整第二風管和第三風管的進風量，從而使不僅能夠把煤粉充分燃燒，而且不會生產大量的氮氧化物。
【主權項】
1.多孔壁風耦合空氣分級的煤粉燃燒爐，其特征在于:該燃燒爐的頂蓋上有第一風管，距離頂蓋1/10~1/4之間爐體高度的爐壁為多孔壁，多孔壁外面被風室環繞包圍，第二風管連接在風室上，風室下方的爐體上第三風管，燃燒爐的出口在爐體的底部，出口處有旋風分離器，爐體沿著高度方向有多根樣氣引管，每根樣氣引管上有多個引氣口。2.根據權利要求1所述的多孔壁風耦合空氣分級的煤粉燃燒爐，其特征在于:頂蓋與第一風管相連部分設計成向下的圓臺狀，圓臺母線與豎直高度方向夾角為15~60°。3.根據權利要求1所述的多孔壁風耦合空氣分級的煤粉燃燒爐，其特征在于:風室內部空間為直管狀結構，二次風管為兩根或者兩根以上，沿直管狀圓周切線布置均勻安裝在風室周圍，多孔壁即爐壁上開有大量小孔，小孔面積之和為多孔壁所在爐壁總面積的l/4~l/3o
【專利摘要】本發明涉及一種煤粉燃燒爐，特別是一種多孔壁風耦合空氣分級的煤粉燃燒爐。多孔壁風耦合空氣分級的煤粉燃燒爐，該燃燒爐的頂蓋上有第一風管，距離頂蓋1/10~1/4之間爐體高度的爐壁為多孔壁，多孔壁外面被風室環繞包圍，第二風管連接在風室上，風室下方的爐體上第三風管，燃燒爐的出口在爐體的底部，出口處有旋風分離器，爐體沿著高度方向有多根樣氣引管，每根樣氣引管上有多個引氣口。空氣在多孔壁沿反應爐高度方向多層引入，增強了煤粉氣流的擾動，提高了煤粉燃燒效率，進一步降低了氮氧化物濃度。
【IPC分類】F23C7/04
【公開號】CN105258111
【申請號】CN201510685579
【發明人】周璐, 馬紅和, 馬素霞, 范江, 賈濤, 崔志剛, 歐聰, 尚福棟
【申請人】太原理工大學
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月22日