CN101187472B

CN101187472B - 一种低nox煤粉燃烧器

Info

Publication number: CN101187472B
Application number: CN2007101686738A
Authority: CN
Inventors: 丘纪华; 任凯; 丁路; 程金武; 吴光明
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: CN101187472A

Abstract

本发明提供了一种低NO_X煤粉燃烧器，包括具有进口端和出口端的燃烧器外壳，在燃烧器外壳相对两侧壁之间设置有梯形边钝体，在燃烧器外壳另外相对两侧壁靠近出口端的位置设置有至少四个梯形块，可在梯形边钝体外部设置至少一个凸起。本发明采用梯形分配式结构来调整燃烧器喷口处的煤粉富集区区域和富集程度，形成既能促进燃烧又抑制NO_X生成的氧气浓度和煤粉浓度，达到高效燃烧和低NO_X排放的功效。

Description

一种低NOX煤粉燃烧器

技术领域

本发明属于热能与动力工程领域，尤其是涉及电站燃煤锅炉和工业燃煤锅炉。

背景技术

资料调查表明，目前国内外应用或新开发的煤粉燃烧器一般是采用非流线形的钝体形成烟气回流、煤粉浓淡分离或分级燃烧等方法，来促进煤粉着火燃烧和降低NO_X排放。这些方法对煤粉燃烧过程中NO_X的减少有限，大多数情况下煤粉燃烧后的烟气排放中NO_X仍然达不到国家标准。

发明内容

本发明的目的是减少煤粉燃烧中的烟气NO_X排放量，达到国家环保标准。

本发明技术方案为：

一种低NO_X煤粉燃烧器，包括具有进口端和出口端的燃烧器外壳，其特征在于，在燃烧器外壳相对两侧壁之间设置有梯形边钝体，在燃烧器外壳另外相对两侧壁靠近出口端的位置设置有至少四个梯形块。

所述梯形边钝体包括两块尺寸相同并相交的矩形板，且两块矩形板相交端朝向燃烧器外壳的进口端，两块矩形板相交端与燃烧器外壳相对两侧壁连接。

所述矩形板外部形成至少一个凸起。

所述梯形边钝体朝向燃烧器外壳出口端的一端与燃烧器外壳出口间距与燃烧器外壳与梯形边钝体相连的侧壁在出口端长度的比值为0～0.25。

所述梯形块包括一块梯形板和两块尺寸相同并分别与梯形板两腰相交的三角板，且梯形板的上底朝向燃烧器外壳的进口端，两三角板位于梯形板的同侧。

梯形块高度与燃烧器外壳与梯形边钝体相连的侧壁在出口端长度比值为0.15～0.21，梯形块高度与同侧梯形块间距的比值为0.3～0.55，梯形边钝体宽度与燃烧器外壳与梯形边钝体相连的侧壁在出口端长度的比值为0.3～0.4，梯形边钝体顶角α等于35°～50°，燃烧器外壳张角β等于10°～16°。

梯形块高度与燃烧器外壳和梯形边钝体相连的侧壁在出口端长度比值为0.15～0.21，梯形块高度与同侧梯形块间距的比值为0.3～0.55，梯形边钝体宽度与燃烧器外壳与梯形边钝体相连的侧壁在出口端长度的比值为0.3～0.4，梯形边钝体顶角α等于38°～53°，燃烧器外壳张角β等于12°～18°。

本发明采用梯形分配式结构来调整燃烧器喷口处的煤粉富集区区域和富集程度，形成既能促进燃烧又抑制NO_X生成的氧气浓度和煤粉浓度。当煤粉气流在通过燃烧器的梯形分配组件时，由于受到由多个梯形块的影响，局部区域煤粉气流的流动发生改变，而煤粉与空气的密度或惯性又不同，因而引起煤粉在燃烧器出口下游的一段区域内得到富集，由此获得高效率和低污染燃烧条件，达到高效燃烧和低NO_X排放的功效。

附图说明

图1为本发明主视图；

图2为本发明侧面剖视图；

图3为图1中的A-A剖视图。

具体实施方式

本发明为梯形分配式低NO_X煤粉燃烧器，NO_X为一氧化氮NO和二氧化氮NO₂的总称。图1给出了本发明结构示意图，该燃烧器包括燃烧器外壳1、梯形边钝体2和多个梯形块3。

如图2所示，梯形边钝体2由两块相同尺寸的矩形板相交构成，相交处形成顶角α，在梯形边钝体2的矩形板外部可形成一个或一个以上的凸起，凸起可改变燃烧器出口外部的煤粉与空气混合两相流流场，能够更有效地降低NO_X排放量。梯形边钝体2设置在燃烧器外壳1相对两侧壁A1、A2之间中间位置上，且两矩形板相交端朝向燃烧器外壳1进口端，两矩形板相交端两头分别与侧壁A1、A2连接。

如图1、图2和图3所示，梯形块3包括一块梯形板和分别与梯形板两腰相交的两块相同尺寸的三角板，梯形块3安装在燃烧器外壳1出口端另外相对两内侧壁B1、B2上，且梯形板上底朝向燃烧器外壳1的进口端。对于梯形块3在燃烧器外壳1出口侧壁四角处的安装，可根据该处尺寸大小对梯形块3做相应的切割。

如图2所示，燃烧器外壳1侧壁B1、B2在中腰处逐渐向外扩张形成张角β。

梯形块3与梯形边钝体2相互位置可以控制燃烧器出口局部区域的煤粉浓度大小，是该燃烧器强化燃烧和降低NO_X排放的关键因素。要使梯形分配式低NO_X煤粉燃烧器在锅炉内的使用能够起到稳定燃烧和降低氮氧化物排放作用，并使燃烧后烟气中的NO_X排放达到国家环保标准，必须根据煤种和煤中的氮含量确定梯形分配式低NO_X燃烧器的结构参数，其主要结构参数有：燃烧器外壳1张角β、燃烧器外壳1的侧壁A1、A2在出口处长度H、梯形边钝体2顶角α、梯形边钝体2宽度L、梯形边钝体2非相交端与燃烧器1外壳出口间距M、梯形块3个数、同侧梯形块3间距C、梯形块3高度B，以上结构参数应由燃烧器的功率和煤种确定，并考虑锅炉的设计参数，即一次风温、一次风率、一次风速。梯形边钝体宽度L指两块矩形板之间的最大距离，梯形块高度B是指梯形板下底到该梯形块3所连接的燃烧器外壳1侧壁的距离。

表1给出了该燃烧器结构参数B∶H、B∶C、L∶H、α和β依煤种和煤中氮含量的取值范围。

表1.本发明主要结构参数

一般情况下，梯形边钝体朝向燃烧器外壳出口端的一端与燃烧器出口间距M：燃烧器外壳1与梯形边钝体2相连的侧壁在出口处长度H＝0～0.25。梯形块3的个数最少为4个，并允许根据锅炉实际运行情况调整。

多个梯形块3的位置及尺寸与决定了煤粉的富集程度和富集区域所在的位置。如果煤质不同，功率不同，则其燃料NO_X的形成条件和位置就不同，故该燃烧器的梯形块3的尺寸也不同。通过调整梯形块3尺寸，使得煤粉在燃烧器出口合适的区域内进行富集，形成合理的富燃区，既有利于煤粉的着火，又可抑制煤中氮元素向NO_X转化，从而达到高效清洁燃烧。

调查表明还没有发现应用梯形分配式结构的低NO_X煤粉燃烧器技术。该燃烧器的使用能够将煤粉燃烧中的烟气NO_X排放明显减少，锅炉排放烟气中的NO_X达到国家环保标准。若在该燃烧器的应用中同时结合燃尽风(OFA)技术，并进行一、二次风喷口相对位置进行重新设计和布置，则煤粉锅炉燃烧过程中NO_X的排放还将进一步降低。

Claims

1.一种低NO_X煤粉燃烧器，包括具有进口端和出口端的燃烧器外壳，在燃烧器外壳相对两侧壁之间设置有梯形边钝体，在另外相对两侧壁靠近出口端的位置设置有至少四个梯形块，其特征在于，所述梯形块包括一块梯形板和两块尺寸相同并分别与梯形板两腰相交的三角板，且梯形板的上底朝向燃烧器外壳的进口端。

2.根据权利要求1所述的低NO_X煤粉燃烧器，其特征在于，所述梯形边钝体朝向燃烧器外壳出口端的一端与燃烧器外壳出口间距∶燃烧器外壳与梯形边钝体相连的侧壁在出口端长度＝(0～0.25)∶1。

3.根据权利要求1或2所述的低NO_X煤粉燃烧器，其特征在于，梯形块高度∶燃烧器外壳与梯形边钝体相连的侧壁在出口端长度＝(0.15～0.21)∶1，梯形块高度与同侧梯形块间距的比值为0.3～0.55，梯形边钝体宽度∶燃烧器外壳与梯形边钝体相连的侧壁在出口端长度＝(0.3～0.4)∶1，梯形边钝体顶角α等于35°～50°，燃烧器外壳张角β等于10°～16°

4.根据权利要求1或2所述的低NO_X煤粉燃烧器，其特征在于，梯形块高度∶燃烧器外壳和梯形边钝体相连的侧壁在出口端长度＝(0.15～0.21)∶1，梯形块高度与同侧梯形块间距的比值为0.3～0.55，梯形边钝体宽度∶燃烧器外壳与梯形边钝体相连的侧壁在出口端长度＝(0.3～0.4)∶1，梯形边钝体顶角α等于38°～53°，燃烧器外壳张角β等于12°～18°。