通过改变油二次风量来调节W火焰炉燃烧的方法

摘要

通过改变油二次风量来调节W火焰炉燃烧的方法，它涉及一种W火焰炉燃烧的方法。本发明解决现有福斯特·惠勒公司设计的W型火焰锅炉的火焰燃烧技术在使用过程中飞灰可燃物含量过高的问题。本发明是通过以下方法实现的：在油枪(3)点火后锅炉正常运行时，打开第三风层(C)中的风门(9)，持续的通入油二次风，通入的油二次风量为二次风风量的12％～40％，风门(9)的开度在20％～100％之间。本发明通过打开第三风层(C)中的风门(9)，燃烧室内持续地通入油二次风，改变了燃尽室内的燃烧情况，使得拱上动量与拱下动量的比值达到6∶1～9∶1，从而增大了煤粉行程，延长了煤粉停留时间，利于燃尽，能有效的降低飞灰可燃物含量。

权利要求

1.一种通过改变油二次风量来调节W火焰炉燃烧的方法，所述W火焰锅炉的燃烧室分为上部的燃尽室(1)和下部的燃烧室(2)，燃尽室(1)与燃烧室(2)之间的前墙和后墙处为炉拱(4)，每个炉拱(4)上布置多个双旋风煤粉分离式燃烧器，下喷的煤粉气流着火后向下伸展，其速度为15m/s～25m/s，在燃烧室(2)的下部与二次风相遇后折转向上，沿燃烧室(2)的内腔中轴线上升，形成W型火焰，燃烧产物气流上升进入燃尽室(1)，每个燃烧器包括一个乏气管(5)和一个浓煤粉管(6)，乏气管(5)直径为250mm，浓煤粉管(6)直径为

273mm～320mm，一次风速为18m/s～28m/s，每个燃烧器配备一支点火油枪(3)，二次风箱(14)的内腔分为第一风层(A)、第二风层(B)、第三风层(C)、第四风层(D)、第五风层(E)和第六风层(F)，上述各风层内的风门用来调节二次风量，第一风层(A)内的二次风为乏气周界风，由乏气管(5)入口处的乏气套筒(7)进入燃烧室(2)，速度在13m/s，第二风层(B)内的二次风为浓煤粉周界风，由浓煤粉管(6)入口处的浓煤粉套筒(8)进入燃烧室(2)，速度在13m/s，第四风层(D)、第五风层(E)和第六风层(F)的内腔均为二次风，第四风层(D)、第五风层(E)和第六风层(F)位于炉拱(4)下方前、后墙侧壁上，第四风层(D)和第五风层(E)的二次风量不到二次风风量的1％，第六风层(F)的二次风量占总二次风风量的一半，第三风层(C)内的二次风为油二次风，所述油二次风是在锅炉启动和燃烧不稳定时，利用油枪向燃烧室(2)内喷风做为油燃烧时所需的风，油枪直径为乏气管(5)喷口的2倍～

3倍，油枪风速是第六风层(F)的二次风风速的3倍，其特征在于：所述方法是这样实现的：

在油枪(3)点火后锅炉正常运行时，打开第三风层(C)中的风门(9)，持续地通入油二次风，通入的油二次风量为二次风风量的12％～40％，风门(9)的开度在20％～100％之间。

2.根据权利要求1所述的通过改变油二次风量来调节W火焰炉燃烧的方法，其特征在于：所述方法中煤质发热量在24兆焦以上时，风门(9)的开度为100％，通入的油二次风量为二次风风量的40％。

3.根据权利要求1所述的通过改变油二次风量来调节W火焰炉燃烧的方法，其特征在于：所述方法中煤质发热量在22兆焦～24兆焦时，风门(9)的开度为80％～100％，通入的油二次风量为二次风风量的37％～40％。

4.根据权利要求1所述的通过改变油二次风量来调节W火焰炉燃烧的方法，其特征在于：所述方法中煤质发热量在20兆焦～22兆焦时，风门(9)的开度为60％～80％，通入的油二次风量为二次风风量的34％～37％。

5.根据权利要求1所述的通过改变油二次风量来调节W火焰炉燃烧的方法，其特征在于：所述方法中煤质发热量在18兆焦～20兆焦时，风门(9)的开度为40％～60％，通入的油二次风量为二次风风量的26％～34％。

6.根据权利要求1所述的通过改变油二次风量来调节W火焰炉燃烧的方法，其特征在于：所述方法中煤质发热量在14兆焦～18兆焦时，风门(9)的开度为20％～40％，通入的油二次风量为二次风风量的12％～26％。

7.根据权利要求1所述的通过改变油二次风量来调节W火焰炉燃烧的方法，其特征在于：所述方法中煤质发热量在14兆焦以下时，风门(9)的开度为20％，通入的油二次风量为二次风风量的12％。

说明书

通过改变油二次风量来调节W火焰炉燃烧的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种W火焰炉燃烧的方法。

背景技术

[0002] 现有美国福斯特·惠勒公司设计的W型火焰锅炉，在使用过程中，飞灰中可燃物含量较高。所述W火焰锅炉的燃烧室分为上部的燃尽室1和下部的燃烧室2，燃尽室1与燃烧室2之间的前墙和后墙处为炉拱4，每个炉拱4上布置多个双旋风煤粉分离式燃烧器，下喷的煤粉气流着火后向下伸展，其速度为15～25m/s，在燃烧室2的下部与二次风相遇后折转向上，沿燃烧室2的内腔中轴线上升，形成W型火焰，燃烧产物气流上升进入燃尽室1。每个燃烧器包括一个乏气管5(直径一般为250mm左右)和一个浓煤粉管6(直径一般为273～320mm)，一次风速为18～28m/s。每个燃烧器配备一支点火油枪3；二次风箱14的内腔分为第一风层A、第二风层B、第三风层C、第四风层D、第五风层E和第六风层F，上述各风层内的风门用来调节二次风量。第一风层A内的二次风为乏气周界风，由乏气管5入口处的乏气套筒7进入燃烧室2，速度在13m/s左右；第二风层B内的二次风为浓煤粉周界风，由浓煤粉管6入口处的浓煤粉套筒8进入燃烧室2，速度在13m/s左右；第四风层D、第五风层E和第六风层F的内腔均为二次风，第四风层D、第五风层E和第六风层F位于炉拱4下方前、后墙侧壁上，第四风层D和第五风层E的二次风量非常小(不到二次风风量的1％)；第六风层F的二次风量约占总二次风风量的一半；第三风层C内的二次风为油二次风，所谓油二次风，是在锅炉启动和燃烧不稳定时，利用油枪向燃烧室2内喷风做为油燃烧时所需的风，油枪直径约为乏气管5喷口的2～3倍，风速是第六风层F的二次风风速的3倍左右；
现有W火焰炉中的第三风层C中的风门9只有开和关两种位置，当锅炉正常运行时，风门9关闭，没有油二次风进入炉膛，拱上动量小，拱上动量与拱下动量的比值约为2∶1；所述拱上动量是指一次风、乏气周界风、浓煤粉周界风和油二次风的动量和，其方向垂直向下；所述拱下动量是指第四风层D、第五风层E和第六风层F中的二次风的动量和，方向为水平。
由于拱上动量小，浓煤粉气流的下行深度很难穿透第六风层F，在下炉膛第六风层F的二次风以下形成两个比较大的回流死滞区，一半以上的炉膛空间被浪费，见图1；由于下行深度浅，煤粉在下炉膛的停留时间变短，煤粉气流的温度降低，使着火推迟，下炉膛温度降低，从而使火焰中心上移，上炉膛的温度升高。这种情况导致煤粉的燃尽困难，飞灰可燃物含量比较高。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为了解决现有福斯特·惠勒公司设计的W型火焰锅炉的火焰燃烧技术在使用过程中飞灰可燃物含量过高的问题，提供一种通过改变油二次风量来调节W火焰炉燃烧的方法。

[0004] 本发明的W火焰锅炉的燃烧室分为上部的燃尽室和下部的燃烧室，燃尽室与燃烧室之间的前墙和后墙处为炉拱，每个炉拱上布置多个双旋风煤粉分离式燃烧器，下喷的煤粉气流着火后向下伸展，其速度为15m/s～25m/s，在燃烧室的下部与二次风相遇后折转向上，沿燃烧室的内腔中轴线上升，形成W型火焰，燃烧产物气流上升进入燃尽室，每个燃烧器包括一个乏气管和一个浓煤粉管，乏气管直径为250mm，浓煤粉管直径为273mm～320mm，一次风速为18m/s～28m/s，每个燃烧器配备一支点火油枪，二次风箱的内腔分为第一风层、第二风层、第三风层、第四风层、第五风层和第六风层，上述各风层内的风门用来调节二次风量，第一风层内的二次风为乏气周界风，由乏气管入口处的乏气套筒进入燃烧室，速度在13m/s，第二风层内的二次风为浓煤粉周界风，由浓煤粉管入口处的浓煤粉套筒进入燃烧室，速度在13m/s，第四风层、第五风层和第六风层的内腔均为二次风，第四风层、第五风层和第六风层位于炉拱下方前、后墙侧壁上，第四风层和第五风层的二次风量不到二次风风量的1％，第六风层的二次风量占总二次风风量的一半，第三风层内的二次风为油二次风，所述油二次风是在锅炉启动和燃烧不稳定时，利用油枪向燃烧室内喷风做为油燃烧时所需的风，油枪直径为乏气管喷口的2倍～3倍，油枪风速是第六风层的二次风风速的3倍，所述方法是这样实现的：在油枪点火后锅炉正常运行时，打开第三风层中的风门，持续地通入油二次风，通入的油二次风量为二次风风量的12％～40％，风门的开度在20％～100％之间。

[0005] 本发明具有以下有益效果：本发明通过打开第三风层C中的风门，燃烧室内持续地通入油二次风，改变了燃尽室内的燃烧情况，使得拱上动量与拱下动量的比值达到6∶1～9∶1，从而增大了煤粉行程，延长了煤粉停留时间，利于燃尽，有效的降低了飞灰可燃物含量。

附图说明

[0006] 图1是美国福斯特·惠勒公司设计的W型火焰锅炉的结构示意图，图2是应用实例中第三风层C中的风门9关闭和打开时浓煤粉气流径向速度衰减曲线对比图，图3是应用实例中第三风层C中的风门9关闭时的空气动力场分布图，图4是应用实例中第三风层C中的风门9打开时的空气动力场分布图，图5是应用实例中第三风层C中的风门9关闭和打开时沿燃烧器一次风管测量的煤粉气流温度曲线对比图，图6是应用实例中第三风层C中的风门9关闭和打开时沿炉膛高度的温度曲线对比图，图7是应用实例中第三风层C中的风门9关闭和打开时燃烧室2内二次风入口处侧墙水冷壁附近的温度曲线对比图。

具体实施方式

[0007] 具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式是通过以下方法实现的：在油枪3点火后锅炉正常运行时，打开第三风层C中的风门9，持续地通入油二次风，通入的油二次风量为二次风风量的12％～40％，风门9的开度在20～100％之间。风门9的开度在20-100％之间即可保证油二次风持续地通入燃烧室。

[0008] 由于通入燃烧室2内的油二次风在背风侧，油二次风的通入不会影响燃尽室1内的燃烧情况。引入风速较高的油二次风(风速高于浓煤粉流)后，使拱上动量增加，并能带动一次风粉向下，延长煤粉下行深度，增大煤粉行程。同时，第六风层F由原来的水平方向，被油二次风带动倾斜向下，这样可以缩小了燃烧室下部的回流死滞区，提高了下炉膛的空间利用率，炉膛充满度也有所增加。下行深度的延长使煤粉在下炉膛的停留时间增加，煤粉气流的温度升高，有利于煤粉的着火，使火焰中心下移，燃烧室2内的温度升高，而燃尽室1内的温度有所下降，这对煤粉的燃尽和飞灰可燃物含量的降低效果显著。油二次风的风速较高，持续的将其投入能增加拱上动量，减小拱下动量，拱上动量与拱下动量比达到6∶1～9∶1，因此增大了煤粉行程，延长了煤粉停留时间，利于燃尽，能有效的降低飞灰可燃物含量。

[0009] 具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的煤质发热量在24兆焦以上时，风门9的开度为100％，通入的油二次风量为二次风风量的40％。煤质发热量在24兆焦以上时，煤质发热量很高，给煤量很少，一次风量非常小，造成供氧严重不足，需开大风门9。其它方法与具体实施方式一相同。

[0010] 具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的煤质发热量在2兆焦2～24兆焦时，风门9的开度为80％～100％，通入的油二次风量为二次风风量的37％～
40％。煤质发热量在22兆焦～24兆焦时，煤质发热量较高，给煤量较少，一次风量较小，造成供氧严重不足，需开大风门9。其它方法与具体实施方式一相同。

[0011] 具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的煤质发热量在20兆焦～22兆焦时，风门9的开度为60％～80％，通入的油二次风量为二次风风量的34％～37％。煤质发热量在20兆焦～22兆焦时，煤质发热量高，给煤量少，一次风量小，造成供氧不足，风门9开度适中。其它方法与具体实施方式一相同。

[0012] 具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的煤质发热量在18兆焦～20兆焦时，风门9的开度为40％～60％，通入的油二次风量为二次风风量的26％～34％。煤质发热量在18兆焦～20兆焦时，煤质发热量低，给煤量多，一次风量大，供氧充足，风门9开度适中。其它方法与具体实施方式一相同。

[0013] 具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的煤质发热量在14兆焦～18兆焦时，风门9的开度为20％～40％，通入的油二次风量为二次风风量的12％～26％。煤质发热量在14兆焦～18兆焦时，煤质发热量较低，给煤量较多，一次风量较大，供氧充足，风门9开度小。其它方法与具体实施方式一相同。

[0014] 具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的煤质发热量在14兆焦以下时，风门9的开度为20％，通入的油二次风量为二次风风量的12％。煤质发热量在14兆焦以下时，煤质发热量很低，给煤量很多，一次风量非常大，供氧充足，风门9开度小。其它方法与具体实施方式一相同。

[0015] 应用实例：

[0016] 某电厂锅炉采用∏型布置、双拱型单炉膛W型火焰燃烧方式，双进双出钢球磨煤机正压直吹制粉系统：

[0017] 1、比较第三风层C中的风门9打开或关闭时浓煤粉气流径向速度的衰减：如图2所示，图2中曲线Ⅰ为第三风层C中的风门9打开时浓煤粉气流径向速度衰减曲线，图2中曲线Ⅱ为第三风层C中的风门9关闭时浓煤粉气流径向速度衰减曲线，横坐标表示无量纲高度，纵坐标表示无量纲速度，VZ为Z方向上的速度分量，Vmax为Z方向上的速度最大值，H是燃烧器喷口速度测量点沿Z方向的距离，H0是燃烧器喷口到炉膛底部的距离，与横坐标平行的虚线为定义的浓煤粉的下行深度；不投入油二次风(风门9关闭)时，拱上与拱上的动量比约为2∶1，浓煤粉的无量纲下行深度仅为0.37；投入油二次风(风门9打开)后，拱下与拱下的动量比提高到9∶1左右，浓煤粉的无量纲下行深度超过了0.58。这意味着浓煤粉的下行深度超过了第六风层F的二次风的水平位置，对煤粉的燃尽非常有利。

[0018] 2、比较第三风层C中的风门9打开或关闭时燃烧室2内空气动力场分布情况：图3中虚线表示拱上的一次风粉在下炉膛的射流深度，在不投油二次风(风门9关闭)时，浓煤粉气流只能到达下炉膛第六风层F的二次风处便折转向上，下炉膛有超过一半的空间被浪费掉；图4中虚线表示拱上的一次风粉在下炉膛的射流深度，投入油二次风(风门9打开)后，油二次风带动拱下第六风层F的二次风向下偏离一定角度，煤粉在下炉膛的穿透深度增加，在炉拱与第六风层F的二次风中心线之间区域会形成了两个比较大的回流区，气流的旋转强度比目前电厂的运行工况强很多，这将使刚出口的一次风粉气流卷吸高温烟气，有利于及时着火和稳燃。

[0019] 3、比较第三风层C中的风门9打开或关闭时燃烧器一次乏气管5测量的煤粉气流温度：见图5，横坐标表示到一次风火嘴出口的距离L1、纵坐标表示煤粉气流温度t1，图5中曲线Ⅲ表示风门9打开时乏气管5测量的煤粉气流温度的曲线、曲线Ⅳ表示风门9关闭时乏气管5测量的煤粉气流温度的曲线；现场工业实验测得不投入油二次风(风门9关闭)时，燃烧器出口温度较低，在距离燃烧器喷口3400mm处(即L1为3400mm)，温度只达到
683℃；投入油二次风(风门9打开)后，煤粉气流温度能达到提高710℃～720℃，在一定程度上有利于煤粉的着火及强化炉内燃烧。

[0020] 4、比较第三风层C中的风门9打开或关闭时沿炉膛高度烟气温度的变化：见图6，横坐标h表示炉膛高度，纵坐标t2表示烟气温度，图6中曲线V表示风门9打开时炉膛内烟气温度的曲线、曲线Ⅵ表示风门9关闭时炉膛内烟气温度的曲线；以燃烧器喷口位置为零线，燃烧器喷口沿炉膛高度向上为正，向下为负。由图6可知燃烧区的温度峰值提高，而燃尽区的温度峰值下降，这证明炉膛内的第六风层F的风以下的回流区缩小，下炉膛的充满度得到了提高，炉膛内的火焰中心下移，有利于煤粉的燃尽，起到强化燃烧的作用。

[0021] 5、比较第三风层C中的风门9打开或关闭时燃烧室2内二次风入口处侧墙水冷壁附近的温度的变化：见图7，横坐标L2表示测点到侧墙的距离，纵坐标t3表示烟气温度，图7中曲线Ⅶ表示风门9打开时燃烧室2内二次风入口处侧墙水冷壁附近的温度的曲线、曲线Ⅷ表示风门9关闭燃烧室2内二次风入口处侧墙水冷壁附近的温度的曲线；在不投油二次风(风门9关闭)时，第六风层F的煤粉气流的平均温度达到1062℃，投入油二次风后此处的温度达到1092℃～1102℃；这表明投入油二次风(风门9打开)后，下炉膛内煤粉的燃烧比不投油二次风时强烈，同时，在高速的油二次的带动下，煤粉气流的下行深度增加，延长了煤粉在下炉膛的停留时间。

[0022] 6、比较第三风层C中的风门9打开或关闭时飞灰可燃物的含量变化：不投入油二次风(风门9关闭)时，飞灰可燃物含量为18.65％，大渣含碳量为23.47％，煤粉颗粒燃尽极差；而运行过程中在风门9通入部分油二次风(风门9打开)后，飞灰中的碳含量为7.84％，大渣含碳量为12.47％。可见风门9的打开能有效地改善炉内燃烧状况，提高煤粉的燃尽率。

[0023] 通过上述数据的比较，可明显地看出锅炉正常运行时打开第三风层C中的风门9，持续的通入油二次风比未投入油二次风，增大了煤粉行程，延长了煤粉停留时间，利于燃尽，能有效的降低飞灰可燃物含量。