基于锅炉二次风的贴壁风燃烧系统及方法

技术领域

本发明涉及锅炉燃烧系统领域，具体为基于锅炉二次风的贴壁风燃烧系统及方法。

背景技术

采用墙式对冲燃烧方式的锅炉，燃烧器喷口分别布置在锅炉的前墙和后墙，前、后墙燃烧器两两相对形成对冲火焰，火焰射流带动炉内烟气形成区域环流，靠近侧墙区域，受到烟气的连续冲刷。其炉膛截面烟气流动方向如示意图1所示，燃烧器喷口2分别布置在锅炉的前墙11和后墙12，前、后墙燃烧器两两相对形成对冲火焰，火焰射流带动炉内烟气形成区域环流，靠近侧墙13区域，受到烟气的连续冲刷。为降低锅炉燃烧过程中NO

为避免分级燃烧锅炉燃烧器区域侧墙13水冷壁附近烟气产生还原性气氛，目前通常采用贴壁风设计，如图2所示，在锅炉前墙11和后墙12靠近侧墙13的烟气冲墙区域处，对冲布置贴壁风喷口3，贴壁风成分为空气。贴壁风在炉膛内靠近侧墙13区域形成氧化性气氛的保护层，可以防止水冷壁金属的高温腐蚀。由于炉膛尺寸大，对冲喷口距离远，贴壁风不能完全覆盖侧墙13水冷壁，在侧墙13中间区域，仍有还原性烟气冲刷水冷壁现象，使得侧墙13中间区域出现高温腐蚀。这种现象在已经完成贴壁风改造的锅炉机组上大量存在，不仅使得改造效果大大降低，而且使得锅炉侧壁无法完全得到保护。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供基于锅炉二次风的贴壁风燃烧系统及方法，设计合理，避免了分级燃烧锅炉燃烧器区域水冷壁附近烟气产生还原性气氛现象的发生，有效保护锅炉侧墙水冷壁。

本发明是通过以下技术方案来实现：

基于锅炉二次风的贴壁风燃烧系统，包括对称设置在锅炉炉膛的前墙和后墙上的燃烧器喷口；对称设置在锅炉炉膛的前墙和后墙上且靠近侧墙设置的贴壁风喷口；设置在锅炉炉膛的侧墙上的侧墙引射风喷口；

所述的侧墙引射风喷口设置在侧墙中部，其喷射方向与贴壁风喷口的喷射方向相垂直；

所述的燃烧器喷口分别连接锅炉一次风机的热一次风出口和锅炉二次风机的热二次风出口；

所述的贴壁风喷口和侧墙引射风喷口分别连接锅炉二次风机的热二次风出口。

进一步的，所述的贴壁风喷口和侧墙引射风喷口通过设置的增压风机与二次风机的热二次风出口连接。

进一步的，所述的锅炉炉膛外设置有贴壁风风箱；所述的贴壁风喷口和侧墙引射风喷口分别与贴壁风风箱连通，所述的侧墙引射风喷口通过设置的增压风机与二次风机的热二次风出口连接。

进一步的，所述的燃烧器喷口为若干个，分别均匀间隔且对称布置在前墙和后墙上；前墙和后墙上的燃烧器喷口两两相对形成对冲火焰。

更进一步的，所述的贴壁风喷口为若干个，分别均匀间隔对称布置在前墙和后墙上，且位于侧墙和燃烧器喷口之间；前墙和后墙上的贴壁风喷口两两相对形成对冲气流。

进一步的，所述的燃烧器喷口和贴壁风喷口自靠近侧墙的一侧沿前墙和后墙依次设置。

进一步的，所述锅炉炉膛的出烟口依次连接空气预热器和引风机，一次风机的风管经空气预热器加热后连接燃烧器喷口；

二次风机的风管经空气预热器加热后分别连接燃烧器喷口、贴壁风喷口和侧墙引射风喷口。

基于锅炉二次风的贴壁风燃烧方法，

煤粉、热一次风和部分热二次风混合后通过燃烧器喷口喷入锅炉炉膛中进行燃烧，燃烧火焰产生还原性烟气；部分热二次风通过贴壁风喷口喷入锅炉炉膛内，产生贴壁风；部分热二次风侧墙引射风喷口喷入锅炉炉膛内，产生侧墙引射风；

侧墙引射风在靠近侧墙区域形成对前墙、后墙贴壁风的引射，同时，侧墙引射风卷吸前墙、后墙贴壁风后，与来自燃烧火焰产生的还原性烟气形成对冲，阻挡还原性烟气对侧墙的冲刷，最终在侧墙区域形成新的烟、风区域环流，使侧墙被贴壁风完全覆盖。

进一步的，侧墙引射风的流向与还原性烟气和贴壁风的流向垂直；还原性烟气的流向与贴壁风的流向相反。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明系统通过在锅炉前、后墙靠近侧墙处，对冲布置贴壁风喷口，且贴壁风成分为空气，使贴壁风在锅炉炉膛内靠近侧墙区域形成氧化性气氛的保护层，侧墙引射风在靠近侧墙区域，形成对前、后墙贴壁风的引射，增大了前、后墙贴壁风的覆盖面积，同时侧墙引射风卷吸前、后墙贴壁风后，与来自燃烧火焰的还原性烟气形成对冲，阻挡了还原性烟气对侧墙的冲刷，最终的效果是在锅炉侧墙区域形成新的烟、风区域环流，使锅炉侧墙被贴壁风完全覆盖，形成更有效的保护，可以防止锅炉侧墙水冷壁金属的高温腐蚀；同时，为保证贴壁风保护的效果，贴壁风和侧墙引射风风量、风速均要求较高，而为减小对锅炉燃烧效率的影响，贴壁风和侧墙引射风风温不能过低，因此贴壁风和侧墙引射风接引自锅炉炉膛的热二次风管道，可以保证较高的风温和风量。通过将侧墙引射风喷口设置在锅炉侧墙中间位置，并采用贴壁风风箱为侧墙引射风喷口提供空气，有效避免了由于锅炉炉膛尺寸大，对冲喷口距离远，贴壁风不能完全覆盖侧墙水冷壁现象的出现，结构简单。

进一步，本发明系统还通过设置增压风机将二次风送入贴壁风喷口和侧墙引射风喷口，能有效避免由于二次风风压偏低，不能满足贴壁风和侧墙引射风对风压的要求现象的发生。

本发明方法通过采用在锅炉侧墙中间位置增设侧墙引射风喷口，侧墙引射风引自热二次风管道或者贴壁风风箱的方式，使侧墙引射风在靠近侧墙区域，形成对前、后墙贴壁风的引射，增大了前、后墙贴壁风的覆盖面积；同时，侧墙引射风卷吸前、后墙贴壁风后，与来自燃烧火焰的还原性烟气形成对冲，阻挡了还原性烟气对侧墙的冲刷，最终的效果是在锅炉侧墙区域形成新的烟、风区域环流，使锅炉侧墙被贴壁风完全覆盖，形成更有效的保护。

附图说明

图1为现有技术中墙式对冲燃烧方式锅炉炉膛横截面烟气流动示意图。

图2为现有技术中有贴壁风的锅炉炉膛横截面烟气流动示意图。

图3为本发明系统的锅炉炉膛横截面烟气流动示意图。

图4为本发明的系统的结构连接示意图。

图中：1.锅炉炉膛，11.前墙，12.后墙，13.侧墙，2.燃烧器喷口，3.贴壁风喷口，4.侧墙引射风喷口，5.空气预热器，6.引风机，7.一次风机，8.二次风机，9.增压风机。①冷一次风；②热一次风；③冷二次风；④热二次风；⑤增压后的贴壁风；⑥烟气。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明基于锅炉二次风的贴壁风燃烧系统，如图4所示，锅炉炉膛1连接空气预热器5，空气预热器5放热侧管路上连接引风机6，空气预热器5吸热侧管路上分别连接一次风机7和二次风机8；

所述的锅炉炉膛1包括前墙11、后墙12和侧墙13；所述的前墙11和后墙12上分别对称设置有燃烧器喷口2和贴壁风喷口3；贴壁风喷口3靠近侧墙13设置，所述的侧墙13上设置有侧墙引射风喷口4；

所述的燃烧器喷口2分别连接一次风机7的热一次风出口和锅炉二次风机8的热二次风出口；

所述的贴壁风喷口3和侧墙引射风喷口4分别连接二次风机8的热二次风出口。

其中，如图3所示，所述的侧墙引射风喷口4设置在侧墙中部，其喷射方向与贴壁风喷口3的喷射方向相垂直。

其中，如图3和图4所示，所述的贴壁风喷口3和侧墙引射风喷口4分别通过设置的增压风机9与二次风机8的热二次风出口连接。

其中，所述的锅炉炉膛1外还设置有贴壁风风箱；所述的贴壁风喷口3和侧墙引射风喷口4连接贴壁风风箱的出风口，贴壁风风箱的进风口通过设置的增压风机9与二次风机8的热二次风出口连接。

其中，如图3所示，所述的燃烧器喷口2为若干个，分别均匀间隔对称布置在远离侧墙13的前墙11和后墙12的横截面上，并且在纵向也均匀进行对应设置，从而在前墙11或后墙12上形成矩阵布置；前墙11和后墙12上的燃烧器喷口2两两相对形成对冲火焰。

其中，如图3所示，所述的贴壁风喷口3为若干个，分别均匀间隔对称布置在靠近侧墙13的前墙11和后墙12上，并且在前墙11或后墙12呈单列顺次间隔进行排布；同一横截面的前墙11和后墙12上的贴壁风喷口3两两相对形成对冲气流。

其中，如图3所示，所述的燃烧器喷口2和贴壁风喷口3自靠近侧墙13的一侧沿前墙11和后墙12依次设置。

本发明系统在锅炉侧墙13中间位置增设侧墙引射风喷口4，侧墙引射风直接引自锅炉热二次风或者引子贴壁风风箱。本优选实例中，如图3所示，引自经过增压风机9的锅炉热二次风的侧墙引射风在靠近侧墙13区域，形成对前墙11、后墙12处贴壁风的引射，增大了前、后墙贴壁风的覆盖面积，同时侧墙13引射风卷吸前、后墙贴壁风后，与来自燃烧火焰的还原性烟气形成对冲，阻挡了还原性烟气对侧墙13的冲刷，最终的效果是在锅炉侧墙13区域形成新的烟、风区域环流，使锅炉侧墙13被贴壁风完全覆盖，形成更有效的保护；

如图4所示，烟气⑥经空气预热器5放热后由引风机6引出；一次风机7将冷一次风①引入空气预热器5中进行加热后，热一次风②连接燃烧器喷口2；二次风机8将冷二次风③引入空气预热器5中进行加热后，引出部分热二次风④连接经增压风机9分别连接贴壁风喷口3和侧墙引射风喷口4，其余二次风还用作原有在锅炉中的用途。

基于上述任意所述的系统，本发明还提出基于锅炉二次风的贴壁风燃烧方法，

煤粉、热一次风和部分热二次风混合后通过燃烧器喷口2喷入锅炉炉膛1中进行燃烧，燃烧火焰产生还原性烟气；部分热二次风通过贴壁风喷口3喷入锅炉炉膛1内，产生贴壁风；部分热二次风侧墙引射风喷口4喷入锅炉炉膛1内，产生侧墙引射风；

侧墙引射风在靠近侧墙13区域形成对前墙11、后墙12贴壁风的引射，同时，侧墙引射风卷吸前墙11、后墙12贴壁风后，与来自燃烧火焰产生的还原性烟气形成对冲，阻挡还原性烟气对侧墙13的冲刷，最终在侧墙13区域形成新的烟、风区域环流，使侧墙13被贴壁风完全覆盖。

其中，侧墙引射风的流向与还原性烟气和贴壁风的流向垂直；还原性烟气的流向与贴壁风的流向呈镜面对称。

本发明适用于所有对冲燃烧的旋流燃烧器锅炉，能够更好的解决分级燃烧带来的侧墙13高温腐蚀问题。本发明稍做调整也适用于切圆燃烧锅炉和W火焰锅炉高温水冷壁的保护。