本發(fā)明涉及煤粉燃燒設(shè)備領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種均流多角切圓煤粉解耦燃燒裝置和燃燒方法。

背景技術(shù)：

煤粉燃燒的效率與nox的排放存在較難克服的耦合問題。煤粉高溫高氧條件下燃燒有利于燃盡，但會(huì)增加的氮氧化物nox生成；反之，低溫低氧燃燒有利于抑制nox生成，但煤粉更不易燃盡。

目前空氣分級(jí)燃燒技術(shù)是煤粉鍋爐最有效的低nox燃燒技術(shù)。宏觀空氣分級(jí)燃燒技術(shù)主要采用增加燃盡風(fēng)和到主燃燒區(qū)的距離，來控制爐膛內(nèi)還原性氣氛和還原性氣氛的區(qū)域范圍，但使得富氧燃盡階段拖后，反應(yīng)活性更低的焦炭的燃燒溫度和燃燒時(shí)間縮短，致使飛灰可燃物的含量增高，鍋爐效率下降。同時(shí)爐膛中大范圍還原性氣氛也使得爐膛結(jié)焦和水冷壁的高溫腐蝕幾率增加。

為解決煤粉燃燒效率與nox排放的耦合問題，專利(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01110374539x)提出一種多角切圓煤粉解耦燃燒技術(shù)方案。該專利采用多尺度方法，細(xì)化了空氣分級(jí)，強(qiáng)化了較小尺度和中等尺度的空氣分級(jí)燃燒，減少了對(duì)較大尺度宏觀空氣分級(jí)燃燒的依賴，可在降低nox排放的同時(shí)確保燃燒效率和提高穩(wěn)燃能力。該方案對(duì)燃用低揮發(fā)份和低熱值等難燃煤時(shí)，效果更突出。

但該方案在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些不足。相比傳統(tǒng)四角切圓燃燒煤粉爐，所述專利(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01110374539x)提出的方案雖然提高了一次風(fēng)的集中布置程度，但其一次風(fēng)和二次風(fēng)采用分組相對(duì)應(yīng)設(shè)置，一、二次風(fēng)的混合相對(duì)集中，容易產(chǎn)生局部過氧高溫，不利于形成穩(wěn)定均勻的還原性氣氛抑制nox的生成。

相對(duì)傳統(tǒng)四角切圓燃燒煤粉爐，由于所述專利的上下游相鄰的噴口間距減小，且部分上游噴口射流方向垂直于下游噴口的射流方向，上游氣流對(duì)下游氣流的橫向推力增大，造成爐膛旋轉(zhuǎn)氣流切圓直徑過大，氣流和煤粉顆粒過多地集中在爐墻周圍，一方面容易造成爐墻結(jié)焦，另一方面爐膛的燃燒充滿度下降，爐膛中部利用下降。由于爐墻射流的較大偏轉(zhuǎn)和較少的角部二次風(fēng)的射流引吸作用，該多角切圓燃燒方案在爐膛的爐墻附近和墻角區(qū)域的氣流上升速度均高于原四角切圓燃燒方式，爐膛中下部氣流向下流動(dòng)量增加，下降速度較快，造成了爐渣比例和爐渣含碳量增大。

另外，針對(duì)低揮發(fā)分難燃煤的傳統(tǒng)空氣分級(jí)低氮燃燒，應(yīng)在燃燒初期和爐膛下部采用更低的過量空氣系數(shù)，但過低的空氣量使得燃燒區(qū)燃燒強(qiáng)度降低，反應(yīng)溫度降低，不利于穩(wěn)定燃燒、提高燃燒速度和使氮盡快析出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述問題，本發(fā)明提出一種均流多角切圓煤粉解耦燃燒裝置。

本發(fā)明提供的均流多角切圓煤粉解耦燃燒裝置，該裝置包括多角切圓燃燒爐膛，所述多角切圓燃燒爐膛包括爐膛角墻和爐膛側(cè)墻、多角切圓燃燒爐膛爐墻上的多列沿高度方向設(shè)置的一次風(fēng)噴口、點(diǎn)火二次風(fēng)噴口和燃盡風(fēng)噴口，

所述的一次風(fēng)噴口的寬高比為1.5～3；所述一次風(fēng)噴口間不設(shè)置二次風(fēng)噴口，相鄰的一次風(fēng)噴口間的中心距為噴口高度的1.5～3倍；

最下部的一次風(fēng)噴口的下方設(shè)置點(diǎn)火二次風(fēng)噴口；最上方的一次風(fēng)噴口的上方間隔一定距離設(shè)置燃盡風(fēng)噴口，燃盡風(fēng)噴口與最上方的一次風(fēng)噴口的中心距大于一次風(fēng)噴口高度的2倍；

每列一次風(fēng)噴口的下游側(cè)均平行布置有一列二次風(fēng)噴口，相鄰的二次風(fēng)噴口的中心距為二次風(fēng)噴口高度的1.2～4倍；最下方的二次風(fēng)噴口的高度不低于點(diǎn)火二次風(fēng)噴口；最上方的二次風(fēng)噴口的高度高于最上方的一次風(fēng)噴口，低于燃盡風(fēng)噴口。

所述一次風(fēng)噴口采用集中布置方式，一次風(fēng)噴口間不設(shè)置二次風(fēng)噴口，一次風(fēng)噴口間的中心距為噴口高度的1.5～3倍。最下部?jī)蓚€(gè)一次風(fēng)噴口的間距根據(jù)煤種確定，如對(duì)于不易著火的煤，最下部一次風(fēng)噴口中心距小于噴口高度的2倍；

作為一種改進(jìn)，所述一次風(fēng)噴口、點(diǎn)火二次風(fēng)噴口和燃盡風(fēng)噴口采用氣流流向不垂直于爐墻的傾斜布置，以形成較小的假想切圓直徑，且一次風(fēng)噴口形成的假想切圓直徑不大于二次風(fēng)噴口的假想切圓直徑；或者一次風(fēng)噴口形成的假想切圓與二次風(fēng)噴口的假想切圓旋向相反。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的二次風(fēng)噴口采用能同時(shí)進(jìn)行垂直上下擺動(dòng)和左右擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)。如所述的二次風(fēng)噴口采用一套獨(dú)立的可同時(shí)進(jìn)行垂直上下擺動(dòng)和左右擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)，水平擺動(dòng)采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)調(diào)節(jié)，垂直擺動(dòng)采用遠(yuǎn)程電動(dòng)調(diào)節(jié)。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的一次風(fēng)噴口設(shè)有冷卻助燃風(fēng)噴口，冷卻助燃風(fēng)噴口設(shè)置在一次風(fēng)噴口的背火側(cè)(旋轉(zhuǎn)氣流的下游側(cè))，冷卻助燃風(fēng)環(huán)繞一次風(fēng)噴口四壁流動(dòng)后由冷卻助燃風(fēng)噴口進(jìn)入爐膛；所述冷卻助燃風(fēng)噴口的調(diào)節(jié)擋板在全關(guān)閉位置留有間隙通流。各層一次風(fēng)噴口的冷卻助燃風(fēng)量視煤種調(diào)節(jié)，可保障與燃燒進(jìn)程相適應(yīng)的合理配風(fēng)；每個(gè)噴口的冷卻助燃風(fēng)的調(diào)節(jié)擋板在全關(guān)閉位置也留有間 隙通流，保障最小冷卻風(fēng)流量。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述冷卻助燃風(fēng)噴口為變截面噴口，此處可采用噴口變截面和風(fēng)道變截面兩種調(diào)節(jié)流量的方式以增強(qiáng)對(duì)噴口氣流速度的調(diào)節(jié)能力；所述冷卻助燃風(fēng)噴口可與一次風(fēng)噴口采用外殼一體化結(jié)構(gòu)，便于制造和安裝。

作為改進(jìn)，所述冷卻助燃風(fēng)噴口與一次風(fēng)噴口的氣流流向的水平夾角為0～30度，以控制一次風(fēng)與冷卻助燃風(fēng)的混合時(shí)機(jī)；

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的點(diǎn)火二次風(fēng)噴口內(nèi)設(shè)置有大小兩只點(diǎn)火油槍，或所述一次風(fēng)噴口內(nèi)部設(shè)置油槍或/或等離子點(diǎn)火裝置。例如所述的點(diǎn)火二次風(fēng)噴口內(nèi)可設(shè)置大小兩只點(diǎn)火油槍，大小油槍可隨燃燒狀況切換投運(yùn)，以達(dá)到節(jié)油的目的；對(duì)于優(yōu)質(zhì)易燃煤，點(diǎn)火二次風(fēng)噴口內(nèi)可不設(shè)置點(diǎn)火油槍，而在所述一次風(fēng)噴口內(nèi)部設(shè)置點(diǎn)火和助燃的小油槍或等離子點(diǎn)火裝置。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的多角切圓燃燒爐膛為四角切圓燃燒爐膛或八角切圓燃燒爐膛。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的每列二次風(fēng)噴口設(shè)置于爐膛角墻上，對(duì)應(yīng)地，所述的每列一次風(fēng)噴口、點(diǎn)火二次風(fēng)噴口及其燃盡風(fēng)噴口設(shè)置于爐膛側(cè)墻上；或，所述的二次風(fēng)噴口設(shè)置于爐膛側(cè)墻上，對(duì)應(yīng)地，所述的每列一次風(fēng)噴口、點(diǎn)火二次風(fēng)噴口及其燃盡風(fēng)噴口設(shè)置于爐膛角墻上；或，所述的每列一次風(fēng)噴口、點(diǎn)火二次風(fēng)噴口及其燃盡風(fēng)噴口設(shè)置于爐膛側(cè)墻一側(cè)，并與設(shè)置于爐膛同一側(cè)墻上的二次風(fēng)噴口彼此保持一定間隔。

由于爐膛中煙氣的旋轉(zhuǎn)上升運(yùn)行，煙氣上游和下游是相對(duì)的，因而，上述二次風(fēng)噴口作為中等尺度分級(jí)送風(fēng)噴口可以布置在一次風(fēng)噴口的上游，也可布置在下游，二次風(fēng)噴口也可和對(duì)應(yīng)的每列一次風(fēng)噴口、點(diǎn)火二次風(fēng)噴口及其燃盡風(fēng)噴口都設(shè)置于爐膛側(cè)墻上，只要彼此保持一定間隔即可實(shí)現(xiàn)上下游分級(jí)燃燒的目的，但二次風(fēng)噴口設(shè)置在距離一次風(fēng)噴口較近的下游更有利于抑制爐墻的結(jié)焦和高溫腐蝕。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的一次風(fēng)噴口采用煤粉解耦燃燒器。所述的點(diǎn)火二次風(fēng)噴口采用一套獨(dú)立的進(jìn)行水平左右擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)；所述的燃盡風(fēng)噴口采用一套獨(dú)立的同時(shí)進(jìn)行水平左右擺動(dòng)和垂直上下擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的燃盡風(fēng)噴口采用單個(gè)噴口，或，采用上下或左右相鄰2個(gè)及以上的燃盡風(fēng)噴口組成一組，各噴口獨(dú)立布置。燃盡風(fēng)噴口也可僅設(shè)一個(gè)噴口，也可多個(gè)噴口采用上下或左右分散布置。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的燃盡風(fēng)噴口和最上部一次風(fēng)噴口間還設(shè)置有三次風(fēng)噴口或乏氣噴口，以利于三次風(fēng)或乏氣攜帶的煤粉在高溫區(qū)燃盡。

作為一種改進(jìn)，三次風(fēng)噴口或乏氣噴口可布置于一次風(fēng)噴口之間。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述各噴口的配風(fēng)方式為：

流經(jīng)所述二次風(fēng)噴口的二次風(fēng)比例占二次風(fēng)、冷卻助燃風(fēng)和燃盡風(fēng)總量的20％～80％；隨著燃煤的易燃性的增強(qiáng)，該風(fēng)量可減小；若鍋爐爐膛的結(jié)焦?fàn)顩r較重，可增大該風(fēng)量；

流經(jīng)所述點(diǎn)火二次風(fēng)噴口的二次風(fēng)比例占二次風(fēng)、冷卻助燃風(fēng)和燃盡風(fēng)總量的10％～30％；隨著燃煤的易燃性的增強(qiáng)，該風(fēng)量可增大；

流經(jīng)所述燃盡風(fēng)噴口的燃盡風(fēng)比例占二次風(fēng)、冷卻助燃風(fēng)和燃盡風(fēng)總量的10％～40％；隨著燃煤的易燃性的增強(qiáng)，該風(fēng)量可減小；若要提高鍋爐主、再熱汽溫，則可增大該風(fēng)量；若飛灰含碳量較大，可減小該風(fēng)量；

流經(jīng)冷卻助燃風(fēng)噴口的冷卻助燃風(fēng)量占二次風(fēng)、冷卻助燃風(fēng)和燃盡風(fēng)總量的5～40％，隨著燃煤的易燃性的增強(qiáng)，該風(fēng)量可增大；若鍋爐爐膛的結(jié)焦?fàn)顩r較重，可增大該風(fēng)量。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)同時(shí)降低飛灰可燃物和nox排放的解耦燃燒過程是：

由各噴口進(jìn)入爐膛的氣流在相互作用下在爐膛形成旋轉(zhuǎn)上升的氣流，一次風(fēng)噴口攜帶煤粉進(jìn)入爐膛燃燒，二次風(fēng)噴口補(bǔ)充主要助燃空氣，冷卻助燃風(fēng)噴口補(bǔ)充部分助燃空氣，燃盡風(fēng)噴口補(bǔ)充燃盡空氣。

在較小尺度上，通過將多角切圓燃燒爐膛上的每列一次風(fēng)噴口3采用集中布置方式，利用解耦燃燒器一次風(fēng)噴口的高度濃縮和高速加熱特性，使燃燒器噴口射向爐膛的一次風(fēng)氣流在前后分別形成強(qiáng)還原性和弱還原性燃燒區(qū)域，實(shí)現(xiàn)多區(qū)徑向前后分級(jí)燃燒，重點(diǎn)抑制揮發(fā)分氮向nox的轉(zhuǎn)化；

在中等尺度上，通過設(shè)置與一次風(fēng)噴口有一定夾角的冷卻助燃風(fēng)噴口，以及在所述的每列一次風(fēng)噴口近側(cè)平行布置有一列二次風(fēng)噴口，使得一次風(fēng)噴口射流的上下游前后分別形成強(qiáng)還原性區(qū)域和弱還原性或弱氧化性區(qū)域，實(shí)現(xiàn)多區(qū)水平左右分級(jí)燃燒，重點(diǎn)抑制焦炭氮向nox的轉(zhuǎn)化；

在宏觀尺度上，通過在大爐膛上部設(shè)置燃盡風(fēng)噴口，使?fàn)t膛下部和上部分別形成還原性區(qū)域和氧化性區(qū)域，實(shí)現(xiàn)垂直上下空氣分級(jí)燃燒，同時(shí)抑制燃料型氮和熱力型氮的生成。

由于較小尺度和中等尺度空氣分級(jí)燃燒在煤粉揮發(fā)分氮和焦炭氮析出階段抑制了大部分氮氧化物的生成，可以減小對(duì)宏觀空氣分級(jí)的依賴，減小燃盡風(fēng)量和距離爐膛下部主燃燒區(qū)的距離，從而提高了可燃物燃盡階段的燃燒溫度和時(shí)間，提高了燃燒效率。

另外，由于助燃風(fēng)和二次風(fēng)的均勻分布，助燃空氣及時(shí)與煤粉逐漸均勻擴(kuò)散混合，精確控制了煤粉不同燃燒階段的燃燒氣氛，避免了二次風(fēng)和燃盡風(fēng)與可燃物的集中混合造成的局部高溫富氧，并使燃燒過程連續(xù)進(jìn)行，不必設(shè)置獨(dú)立的反應(yīng)速度較低的較長(zhǎng)燃盡階段。

各噴口水平擺動(dòng)可調(diào)節(jié)假想切圓的直徑，優(yōu)化動(dòng)力場(chǎng)，噴口垂直擺動(dòng)可調(diào)節(jié)爐膛出口煙溫，從而調(diào)節(jié)鍋爐再熱蒸汽溫度等，燃盡風(fēng)噴口水平擺動(dòng)還可以調(diào)節(jié)爐膛出口煙氣的溫度偏差，確保受熱面的安全。

優(yōu)選的，流經(jīng)所述二次風(fēng)噴口的二次風(fēng)比例占二次風(fēng)、冷卻助燃風(fēng)和燃盡風(fēng)總量的20％～80％；

流經(jīng)所述點(diǎn)火二次風(fēng)噴口的二次風(fēng)比例占二次風(fēng)、冷卻助燃風(fēng)和燃盡風(fēng)總量的10％～30％；

流經(jīng)所述燃盡風(fēng)噴口的燃盡風(fēng)比例占二次風(fēng)、冷卻助燃風(fēng)和燃盡風(fēng)總量的10％～40％。

更優(yōu)選的，流經(jīng)冷卻助燃風(fēng)噴口的冷卻助燃風(fēng)量占二次風(fēng)、冷卻助燃風(fēng)和燃盡風(fēng)總量的5～40％。

本發(fā)明提供的多角切圓煤粉解耦燃燒裝置可根據(jù)煤粉燃燒特性和nox轉(zhuǎn)化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)多尺度降低nox排放，并改進(jìn)了先前多角切圓煤粉解耦燃燒裝置的不足：

1、在下游二次風(fēng)防止?fàn)t墻結(jié)焦的配合下，一次風(fēng)噴口寬高比增大，增加了卷吸能力和近距離橫向剛性，提高了穩(wěn)定燃燒和防止?fàn)t墻結(jié)焦能力；一次風(fēng)噴口間不設(shè)置二次風(fēng)噴口，可降低一次風(fēng)總體安裝高度，煤粉初期易燃部分更集中，燃燒穩(wěn)定性增強(qiáng)；通過控制助燃空氣和二次風(fēng)量來控制爐膛下部區(qū)域燃燒強(qiáng)度，使得下部形成更為強(qiáng)烈的還原性氣氛；一次風(fēng)噴口間不設(shè)置二次風(fēng)，還使得上層一次風(fēng)對(duì)下層一次風(fēng)產(chǎn)生燃料再燃作用。

2、二次風(fēng)噴口上部不設(shè)置燃盡風(fēng)噴口，且與一次風(fēng)噴口相對(duì)連續(xù)布置，使二次風(fēng)與螺旋上升的一次風(fēng)混合氣流及早均勻擴(kuò)散混合，即有利于避免產(chǎn)生局部過氧和高溫環(huán)境，也可確保在適宜的還原性氣氛下使燃盡過程連續(xù)展開。

3、一次風(fēng)噴口背火側(cè)設(shè)置冷卻助燃風(fēng)噴口，即可防止置于高溫區(qū)的一次風(fēng)噴口過熱燒損，又可根據(jù)煤質(zhì)調(diào)節(jié)與燃燒進(jìn)程相適應(yīng)的合理配風(fēng)，強(qiáng)化了水平空氣分級(jí)燃燒，并且均勻配風(fēng)使燃燒連續(xù)性增強(qiáng)。

4、除最下層一次風(fēng)噴口隨煤種調(diào)整距離外，其它一次風(fēng)噴口間均留有適當(dāng)間距，可增強(qiáng)一次風(fēng)與高溫?zé)煔獾幕旌?，并減小一次風(fēng)向火側(cè)與背火側(cè)的壓差，有利于提高穩(wěn)定燃燒和防止?fàn)t墻結(jié)焦的能力。

5、動(dòng)量較大的二次風(fēng)采用可水平和垂直擺動(dòng)的噴口，即保障可遠(yuǎn)程電動(dòng)調(diào)節(jié)汽溫，也有利優(yōu)化動(dòng)力場(chǎng)，控制氣流切圓直徑，減少爐膛中心的下降氣流量，減小爐渣比例和爐渣含炭量。

6、對(duì)于難燃煤，墻式二次風(fēng)噴口內(nèi)設(shè)容量大小不同的兩只點(diǎn)火油槍，根據(jù)煤種和燃燒負(fù)荷分別控制兩只油槍的投入，即可以集中點(diǎn)火能量提高點(diǎn)火區(qū)溫度，油槍全部置于最下部，也有利于對(duì)上部煤粉的傳熱和點(diǎn)火，提高燃盡度，同時(shí)減少助燃的耗油量，達(dá)到節(jié)油的目的。

7、本發(fā)明可有效解決燃用低灰熔點(diǎn)煤的易結(jié)焦問題，便于優(yōu)化爐膛設(shè)計(jì)和燃燒控制；本發(fā)明可將一次風(fēng)噴口設(shè)置在靠近火焰中心更近的爐墻，并具有高溫空氣燃燒的特點(diǎn)，對(duì)于低揮發(fā)難燃煤可顯著提高穩(wěn)燃能力，降低nox的排放，即可采用直吹式系統(tǒng)，也可取代w型火焰爐等，顯著降低鍋爐、燃燒及制粉系統(tǒng)的造價(jià)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種均流多角切圓煤粉解耦燃燒裝置的俯視圖示意圖，

圖2是本發(fā)明的一種均流多角切圓煤粉解耦燃燒裝置局部膛爐墻上的噴口示意圖。

附圖標(biāo)識(shí)

1、二次風(fēng)噴口；2、爐膛角墻；3、一次風(fēng)噴口；4、爐膛側(cè)墻；5、假想切圓；6、冷卻助燃風(fēng)噴口；7、點(diǎn)火二次風(fēng)噴口；8、點(diǎn)火油槍；9、燃盡風(fēng)噴口。

具體實(shí)施方式

如下為本發(fā)明的實(shí)施例，其僅用對(duì)本發(fā)明的解釋而并非限制。

本發(fā)明提出一種均流多角切圓煤粉解耦燃燒裝置包括多角切圓燃燒爐膛，該多角切圓燃燒爐膛包括爐膛角墻2和爐膛側(cè)墻4、多角切圓燃燒爐膛爐墻上的多列沿高度方向設(shè)置的一次風(fēng)噴口3、點(diǎn)火二次風(fēng)噴口7和燃盡風(fēng)噴口9。

所述的一次風(fēng)噴口3的寬高比1.5～3；所述一次風(fēng)噴口3采用集中布置方式，一次風(fēng)噴口3間不設(shè)置二次風(fēng)噴口，一次風(fēng)噴口間的中心距為噴口高度的1.5～3倍，最下部?jī)蓚€(gè)一次風(fēng)噴口的間距根據(jù)煤種確定，不易著火的煤最下部一次風(fēng)噴口中心距小于噴口高度的2倍；

最下部的一次風(fēng)噴口3的下方設(shè)置點(diǎn)火二次風(fēng)噴口7；最上方的一次風(fēng)噴口3的上方間隔一定距離設(shè)置燃盡風(fēng)噴口9，燃盡風(fēng)噴口與最上方的一次風(fēng)噴口3的中心距 大于一次風(fēng)噴口高度的3倍；

所述的每列一次風(fēng)噴口3的近側(cè)均平行布置有一列二次風(fēng)噴口1，該列二次風(fēng)噴口1的中心距為二次風(fēng)噴口高度的1.2～4倍；最下方的二次風(fēng)噴口1的高度不低于點(diǎn)火二次風(fēng)噴口7；最上方的二次風(fēng)噴口的高度高于最上方的一次風(fēng)噴口3，低于燃盡風(fēng)噴口9；

作為一種改進(jìn)，布置在側(cè)墻上的噴口采用氣流流向不垂直于爐墻的傾斜布置，以形成較小的假想切圓直徑，一次風(fēng)噴口形成的假想切圓直徑不大于二次風(fēng)噴口的假想切圓直徑或者一次風(fēng)噴口形成的假想切圓與二次風(fēng)噴口的假想切圓旋向相反；

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的二次風(fēng)噴口1采用一套獨(dú)立的可同時(shí)進(jìn)行垂直上下擺動(dòng)和左右擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)，水平擺動(dòng)采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)調(diào)節(jié)，垂直擺動(dòng)采用遠(yuǎn)程電動(dòng)調(diào)節(jié)；

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的一次風(fēng)噴口3設(shè)有冷卻助燃風(fēng)噴口6，冷卻助燃風(fēng)噴口6設(shè)置在一次風(fēng)噴口3的背火側(cè)(旋轉(zhuǎn)氣流的下游側(cè))，冷卻助燃風(fēng)環(huán)繞一次風(fēng)噴口3四壁流動(dòng)后由冷卻助燃風(fēng)噴口6進(jìn)入爐膛；各層一次風(fēng)噴口的冷卻助燃風(fēng)量視煤種調(diào)節(jié)，可保障與燃燒進(jìn)程相適應(yīng)的合理配風(fēng)；每個(gè)噴口的冷卻助燃風(fēng)的調(diào)節(jié)擋板在全關(guān)閉位置也留有間隙通流，保障最小冷卻風(fēng)流量；作為改進(jìn)，所述冷卻助燃風(fēng)噴口6為變截面噴口，可采用噴口變截面和風(fēng)道變截面兩種調(diào)節(jié)流量的方式以增強(qiáng)對(duì)噴口氣流速度的調(diào)節(jié)能力；所述冷卻助燃風(fēng)噴口6可與一次風(fēng)噴口3采用外殼一體化結(jié)構(gòu)，便于制造和安裝；作為改進(jìn)，所述冷卻助燃風(fēng)噴口6與一次風(fēng)噴口3的氣流流向的水平夾角為0～30度，以控制一次風(fēng)與冷卻助燃風(fēng)的混合時(shí)機(jī)；

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的點(diǎn)火二次風(fēng)噴口7內(nèi)設(shè)置有大小兩只點(diǎn)火油槍8，大小油槍可隨燃燒狀況切換投運(yùn)，以達(dá)到節(jié)油的目的；對(duì)于優(yōu)質(zhì)易燃煤，點(diǎn)火二次風(fēng)噴口7內(nèi)不設(shè)置點(diǎn)火油槍8，在所述一次風(fēng)噴口3內(nèi)部設(shè)置點(diǎn)火和助燃的小油槍或等離子點(diǎn)火裝置。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的多角切圓燃燒爐膛為四角切圓燃燒爐膛或八角切圓燃燒爐膛。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的每列二次風(fēng)噴口1設(shè)置于爐膛角墻上，對(duì)應(yīng)地，所述的每列一次風(fēng)噴口3、點(diǎn)火二次風(fēng)噴口7及其燃盡風(fēng)噴口9設(shè)置于爐膛側(cè)墻上；或，所述的二次風(fēng)噴口1設(shè)置于爐膛側(cè)墻上，對(duì)應(yīng)地，所述的每列一次風(fēng)噴口3、點(diǎn)火二次風(fēng)噴口7及其燃盡風(fēng)噴口9設(shè)置于爐膛角墻上；或，所述的每列一次風(fēng)噴口3、點(diǎn)火二次風(fēng)噴口7及其燃盡風(fēng)噴口9設(shè)置于爐膛側(cè)墻一側(cè)，并與設(shè)置于爐膛同一側(cè)墻上的二次風(fēng)噴口1彼此保持一定間隔。

由于爐膛中煙氣的旋轉(zhuǎn)上升運(yùn)行，煙氣上游和下游是相對(duì)的，因而，上述二次風(fēng)噴口1作為中等尺度分級(jí)送風(fēng)噴口可以布置在一次風(fēng)噴口3的上游，也可布置在下游，二次風(fēng)噴口也可和對(duì)應(yīng)的每列一次風(fēng)噴口3、點(diǎn)火二次風(fēng)噴口7及其燃盡風(fēng)噴口9都設(shè)置于爐膛側(cè)墻上，只要彼此保持一定間隔即可實(shí)現(xiàn)上下游分級(jí)燃燒的目的，但二次風(fēng)噴口設(shè)置在距離一次風(fēng)噴口較近的下游更有利于抑制爐墻的結(jié)焦和高溫腐蝕。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的一次風(fēng)噴口3采用煤粉解耦燃燒器。所述的點(diǎn)火二次風(fēng)噴口7采用一套獨(dú)立的進(jìn)行水平左右擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)；所述的燃盡風(fēng)噴口9采用一套獨(dú)立的同時(shí)進(jìn)行水平左右擺動(dòng)和垂直上下擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的燃盡風(fēng)噴口9采用單個(gè)噴口，或，采用上下或左右相鄰2個(gè)及以上的燃盡風(fēng)噴口9組成一組，各噴口獨(dú)立布置。燃盡風(fēng)噴口9也可僅設(shè)一個(gè)噴口，也可多個(gè)噴口采用上下或左右分散布置。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的燃盡風(fēng)噴口9和最上部一次風(fēng)噴口3間還設(shè)置有三次風(fēng)噴口或乏氣噴口，以利于三次風(fēng)或乏氣攜帶的煤粉在高溫區(qū)燃盡。

作為一種改進(jìn)，三次風(fēng)噴口或乏氣噴口可布置于一次風(fēng)噴口3之間。

作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述各噴口的配風(fēng)方式為：

流經(jīng)所述二次風(fēng)噴口1的二次風(fēng)比例占二次風(fēng)、冷卻助燃風(fēng)和燃盡風(fēng)總量的20％～80％；隨著燃煤的易燃性的增強(qiáng)，該風(fēng)量可減小；若鍋爐爐膛的結(jié)焦?fàn)顩r較重，可增大該風(fēng)量；

流經(jīng)所述點(diǎn)火二次風(fēng)噴口7的二次風(fēng)比例占二次風(fēng)、冷卻助燃風(fēng)和燃盡風(fēng)總量的10％～30％；隨著燃煤的易燃性的增強(qiáng)，該風(fēng)量可增大；

流經(jīng)所述燃盡風(fēng)噴口9的燃盡風(fēng)比例占二次風(fēng)、冷卻助燃風(fēng)和燃盡風(fēng)總量的10％～40％；隨著燃煤的易燃性的增強(qiáng)，該風(fēng)量可減小；若要提高鍋爐主、再熱汽溫，則可增大該風(fēng)量；若飛灰含碳量較大，可減小該風(fēng)量；

流經(jīng)冷卻助燃風(fēng)噴口6的冷卻助燃風(fēng)量占二次風(fēng)、冷卻助燃風(fēng)和燃盡風(fēng)總量的5～40％，隨著燃煤的易燃性的增強(qiáng)，該風(fēng)量可增大；若鍋爐爐膛的結(jié)焦?fàn)顩r較重，可增大該風(fēng)量。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)同時(shí)降低飛灰可燃物和nox排放的解耦燃燒過程是：

由各噴口進(jìn)入爐膛的氣流在相互作用下在爐膛形成旋轉(zhuǎn)上升的氣流，一次風(fēng)噴口攜帶煤粉進(jìn)入爐膛燃燒，二次風(fēng)噴口補(bǔ)充主要助燃空氣，冷卻助燃風(fēng)噴口6補(bǔ)充部分助燃空氣，燃盡風(fēng)噴口補(bǔ)充燃盡空氣。

在較小尺度上，通過將多角切圓燃燒爐膛上的每列一次風(fēng)噴口3采用集中布置方式，利用解耦燃燒器一次風(fēng)噴口的高度濃縮和高速加熱特性，使燃燒器噴口射向爐 膛的一次風(fēng)氣流在前后分別形成強(qiáng)還原性和弱還原性燃燒區(qū)域，實(shí)現(xiàn)多區(qū)徑向前后分級(jí)燃燒，重點(diǎn)抑制揮發(fā)分氮向nox的轉(zhuǎn)化；

在中等尺度上，通過設(shè)置與一次風(fēng)噴口3有一定夾角的冷卻助燃風(fēng)噴口6，以及在所述的每列一次風(fēng)噴口3近側(cè)平行布置有一列二次風(fēng)噴口1，使得一次風(fēng)噴口3射流的上下游前后分別形成強(qiáng)還原性區(qū)域和弱還原性或弱氧化性區(qū)域，實(shí)現(xiàn)多區(qū)水平左右分級(jí)燃燒，重點(diǎn)抑制焦炭氮向nox的轉(zhuǎn)化；

在宏觀尺度上，通過在大爐膛上部設(shè)置燃盡風(fēng)噴口9，使?fàn)t膛下部和上部分別形成還原性區(qū)域和氧化性區(qū)域，實(shí)現(xiàn)垂直上下空氣分級(jí)燃燒，同時(shí)抑制燃料型氮和熱力型氮的生成。

由于較小尺度和中等尺度空氣分級(jí)燃燒在煤粉揮發(fā)分氮和焦炭氮析出階段抑制了大部分氮氧化物的生成，可以減小對(duì)宏觀空氣分級(jí)的依賴，減小燃盡風(fēng)量和距離爐膛下部主燃燒區(qū)的距離，從而提高了可燃物燃盡解讀的燃燒溫度和時(shí)間，提高了燃燒效率。

另外，由于助燃風(fēng)和二次風(fēng)的均勻分布，助燃空氣及時(shí)與煤粉逐漸均勻擴(kuò)散混合，精確控制了煤粉不同燃燒階段的燃燒氣氛，避免了二次風(fēng)和燃盡風(fēng)與可燃物的集中混合造成的局部高溫富氧，并使燃燒過程連續(xù)進(jìn)行，不必設(shè)置獨(dú)立的反應(yīng)速度較低的較長(zhǎng)燃盡階段。

各噴口水平擺動(dòng)可調(diào)節(jié)假想切圓的直徑，優(yōu)化動(dòng)力場(chǎng)，噴口垂直擺動(dòng)可調(diào)節(jié)爐膛出口煙溫，從而調(diào)節(jié)鍋爐再熱蒸汽溫度等，燃盡風(fēng)噴口水平擺動(dòng)還可以調(diào)節(jié)爐膛出口煙氣的溫度偏差，確保受熱面的安全。