DSB低氮燃烧器.doc

NOx燃烧器——DSB燃烧器
专利号ZL 02 2 53094.0
燃烧器结构
DSB低氮燃烧器，主要结构如图1所示，包括：
1.中心风通道；
2.一次风弯头、煤粉均匀挡片、煤粉浓缩文丘里、一次风伸缩套筒、一次风旋流叶片、稳焰环；
3.内二次风通道、内二次风旋流叶片；
4.外二次风通道、外二次风旋流叶片。

图1 DSB燃烧器结构
1.技术特点
o具备一般低NOx旋流燃烧器的特点：双调风
o具备创新的核心技术：在燃烧器内部实现一次风稀相向二次风扩散，从而使得一次风速可调，极大地提高了燃烧稳定性和煤种适应性（图2、图3）；
o多种调节手段，以适应各种炉膛、煤质和燃烧工况（表1）：
o内外二次风量比例可调节；
o一次风旋流通过旋流叶片进行调节；
o一次风量（速）可以通过伸缩套筒调节；
o煤粉浓度可以通过伸缩套筒进行调节；
o中心风可调风量。
表1 DSB燃烧器控制对象表

编号
控制对象
影响参数
执行机构
控制方式
1
一次风伸缩管
一次风速
一次风粉浓度
带手轮的螺纹拉杆
手动
2
中心风挡板
中心风量
电动头、变送器
自动
3
一次风旋流叶片
一次风旋流强度
螺纹拉杆
手动
4
内二次风旋流挡板
内二次风旋流强度
圆环连杆调节
手动
5
外二次风旋流挡板
外二次风旋流强度
圆环连杆调节
手动
6
内外二次风量比例挡板
内二次风量
电动头、变送器
自动

图2 一次风伸缩套筒拉杆位置对喷口一次风速的影响

图3 一次风套筒拉杆位置对着火距离的影响

2.NOx控制机理
二次风分级，形成空气分级燃烧方式是DSB燃烧器是成为低氮燃烧器的主要的因素。此外，还如下两方面的原因：
1.空气分级程度被加深
DSB燃烧器一次风可以大幅度减小，促进了初期燃烧，但氧量更加缺乏，使得空气分级程度更深，NOx控制效果更为明显；
2.形成了燃料浓淡分布的燃烧方式
部分煤粉颗粒预先分散到内二次风里，降低了一次风区附近的氧浓度，使得一次风粉远离二次风气流更为明显，进一步强化了空气分级燃烧，同时具有燃料浓淡分布的效果，在一定程度上具有了燃料分级效果。
3.煤种适应性
DSB具备多种调节手段，使得煤种适应性很强：
0.Vdaf >30%的高挥发分烟煤和褐煤
一次风直流，风速>28m/s，内二次风中度旋转，
1.20％<Vdaf<30%的烟煤
一次风轻度旋转，风速25m/s，内二次风中度旋转，
2.14％<Vdaf<20%的贫煤
一次风中度旋转，风速20m/s，内二次风高度旋转，
3.Vdaf<12%的劣质贫煤和无烟煤
一次风中高度旋转，风速<16m/s，内二次风高度旋转。 上述参数的调整只依赖燃烧器的调节完成，不影响系统的其它环节。
适应不同煤种的火花模拟见（图4——图6）

图4 DSB燃烧器模拟燃烧烟煤的火焰（行程长、刚性大）

图5 DSB燃烧器模拟燃烧贫煤的火焰（成“梨”形）

图6 DSB燃烧器模拟燃烧无烟煤的火焰
（“煤粉”颗粒在出口聚集、翻滚）

4.DSB燃烧器和一般低NOx旋流燃烧器性能比较
表1列出了DSB燃烧器主要的控制对象，由于控制对象较多，故DSB燃烧器是一种调节和模仿能力很强的燃烧器， 它可以通过调节机构调整“转变”不同类型的低NOx旋流燃烧器，实现类似德州电厂的贫煤燃烧器和华能北京电厂烟煤燃烧器的气流组织，并且由于一次风速和煤粉浓度的调节使得它的性能超过了普通低NOx旋流燃烧器。表2列出了DSB燃烧器与南京某电厂蜗壳式燃烧器、北京某电厂和德州电厂低NOx燃烧器在调节性能和燃烧性能上的比较。
表2 DSB燃烧器与其它三种燃烧器的比较
燃烧器
种类
风粉
浓度
中心风
一次
风量
一次风旋流
内二次风量
内二次风旋流
外二次风量
外二次风旋流
喷口稳燃装置
适应煤种范围
NOx 降低机理
其它
南京蜗壳式燃烧器
－
可调
－
－
－
－
－
－
无
贫煤
无
二次风没分级，
旋流强度大
德州贫煤燃烧器
－
可调
－
可调
可调
可调
可调
可调
有
贫煤
空气分级
－
北京烟煤燃烧器
－
可调
－
－
－
可调

可调
有
烟煤
空气分级
－
热工院DSB燃烧器
可调
可调
可调
可调
可调
可调
可调
可调
有
烟煤、贫煤、无烟煤
空气分级
燃料分级
二次风采用径向挡板调节二次风旋流，最高旋流强度大

5.华能南京电厂1号炉DSB燃烧器实际应用效果
首台DSB燃烧器安装于华能南京电厂2号炉上。华能南京电厂1、2号炉是我国首次引进原苏联生产的ПП-1000-25-545/545КТ型超临界压力、一次中间再热、平衡通风、全钢结构、露天布置、固态排渣直流锅炉，主要设计参数见表3。
表3 锅炉主要设计参数表

项    目
单 位
设 计 值
额定负荷（ECR）
t/h
1000
过热器出口蒸汽压力
MPa
25
过热器出口蒸汽温度
℃
545
再热器蒸汽流量
t/h
830
再热器出口蒸汽压力
MPa
3.8
再热器出口蒸汽温度
℃
545
空气预热器出口热风温度
℃
366
排烟温度
℃
136
锅炉效率
％
90.5
最低不投油负荷
t/h
650（65%MCR）
最低负荷
t/h
300（30%MCR）
炉膛断面尺寸（深×宽）
m×m
11.46×19.18
炉膛容积（有效）
m3
8190
炉膛容积热负荷
kW/m3
96.18
炉膛断面热负荷
kW/m2
3.58

锅炉本体露天悬吊布置，采用单炉膛结构，炉顶标高57m，冷灰斗炉底标高4.2m，炉膛宽度19.18m，深度11.46m，水冷壁底部倾角55°，折焰角角度为55°,有效炉膛容积为8190m3。
锅炉于前后墙对冲布置了16只旋流燃烧器，每面墙有上下两排燃烧器，每排四只燃烧器。其中上排燃烧器标高21.4m，距离下排燃烧器4.5m。同排燃烧器中间间距4.05m，侧边间距4.03m，侧边燃烧器与侧墙间距3.34m。当燃用设计煤时，单只燃烧器的最大出力为10t/h。距上排燃烧器上方2.5m处前后墙对冲布置了8只乏气喷嘴，乏气喷嘴下倾15°。
锅炉配置的是典型的、燃烧低挥发份煤种的双蜗壳旋流燃烧器，由同轴的中心冷却风管、一次风粉管、二次风管和一、二次风蜗壳组成，其简单结构见图11。燃烧器壳使一次风旋转来源于一次风蜗壳，旋流强度基本不可调节；二次风的旋转由二次风蜗壳内的导流挡板产生，旋流强度由挡板位置调节。同一燃烧器的一、二次风旋转方向一致，与相邻燃烧器的旋转方向相反。
锅炉在甲乙两侧各布置一套中储式热风送粉的制粉系统，单套制粉系统设计最大出力为72.4t/h。

图11 蜗壳式燃烧器结构简图

2007年1号炉大修，全部采用共16只DSB燃烧器，并在燃烧器上方增加8只OFA喷口。实际证明风系统匹配良好，各项指标都较好，改造效果优秀。
1.冷态空气动力场和火花示踪
燃烧器出口空气动力场组织效果好，成理想的“梨”形（图12）。
2.单烧油情况
在单烧油的情况下，DSB燃烧器整体表现较好，点火较蜗壳燃烧器更为容易，燃烧器着火后在初期阶段较老燃烧器火焰明亮，黑烟少，燃烧更充分。单烧油时的火焰形态见图13。
3.油煤混烧
油火焰从煤粉气流中“发”出，形成粉包油的燃烧方式，燃油利用十分充分。

图12 DSB燃烧器冷态火花示踪

图13 DSB燃烧器单烧油时的火焰形状

图14 DSB燃烧器油煤混烧时的火焰形态
4.NOx控制效果
华能南京电厂1号炉改造，OFA配合，锅炉NOx排放量从1300mg/m3降低到平均700mg/m3，降低率46％。
5.煤种适应性和燃烧稳定性
燃烧煤质非常杂，从烟煤到无烟煤均有，燃烧稳定性很好。
锅炉不投油低负荷能力超过原设计，可低至150MW以下（试验值130MW，锅炉带额定负荷320MW）。
6.燃烧经济性
与OFA配合，没有明显损害燃烧经济性，随煤质变化，Cfh＝2.5％～8％波动，飞灰可燃物水平与改造前相当。如没有OFA，则飞灰可燃物比原锅炉水平低。
主再汽参数合格、锅炉再热器减温水量为零，炉膛出口烟温和排烟温度均没见明显增长。
7.其它
充分考虑了结构的刚性和强度、调节机构的可靠性、煤粉刷面的防磨和喷口的烧损防止，也考虑了安装和检修的便利。