CN101578482A - 一种低氮氧化物旋流煤粉燃烧器 - Google Patents

一种低氮氧化物旋流煤粉燃烧器 Download PDF

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Abstract

一种低氮氧化物旋流煤粉燃烧器，它涉及一种旋流煤粉燃烧器。针对中心给粉旋流煤粉燃烧器不能有效抑制燃料型氮氧化物生成的问题。本发明的二次风风箱(3)的中心处沿纵向设置有一次风道(1)，一次风道(1)内固装有小直径端朝向一次风道(1)的出风口端的锥环形煤粉分离器(2)，一次风道(1)的外端设有内、外二次风风道，内旋流器(4)装在内二次风风道(9)内，一次风道锥环形扩口(11)的小直径端与一次风道(1)的出风口端固接，内、外二次风道锥环形扩口的小直径端分别与内、外二次风风道的出风口端固接。本发明在一、二次风道的出风口处设置锥环形扩口，推迟了一、二次风的混合时间，延长了煤粉在还原性气氛中心回流区内的停留时间，从而有效地降低燃料型氮氧化物的生成。

Description

说明书 一种^ (氏氮氧化物旋流煤粉燃烧器
[1] 技术领域
[2] 本发明涉及一种旋流煤粉燃烧器。
[3] 背景技术
[4] 氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一， 它除了形成酸雨， 破坏生态环境
， 还能形成光化学烟雾， 危害人类健康。 煤炭燃烧是氮氧化物的主要来源之一 。 氮氧化物控制主要有两种途径， 一是釆用低氮氧化物燃烧技术减少氮氧化物 的生成； 二是从烟气中脱除氮氧化物， 即在煤粉产生的含有氮氧化物的烟气中 喷入脱销剂， 脱除烟气中的氮氧化物。 授权公告号为 CN1207511C、 授权公告日 为 2005年 6月 22日、 名称为 《一种中心给粉旋流煤粉燃烧器》 的发明专利就是利 用途径一来控制氮氧化物的。 此旋流煤粉燃烧器设有锥环形分离环， 煤粉被集 中到一次风管中心区域， 煤粉喷入位置正对中心回流区的中心部分， 形成浓淡 燃烧， 增加了中心回流区内的煤粉量， 可以降低氮氧化物。 但是， 由于在一、 二次风道出口处没有加装扩口， 一、 二次风气流被平行地送入炉膛， 二次风旋 转气流形成的中心回流区较小。 由于中心回流区小， 煤粉在中心回流区中停留 的吋间短， 抑制氮氧化物的效果变差。 而一、 二次风进入炉膛后迅速混合， 使 中心回流区中的还原性气氛减弱， 不能有效抑制燃料型氮氧化物的生成。 而釆 用途径二存在投资和运行费用高的问题。
[5] 发明内容
[6] 本发明的目的是提供一种低氮氧化物旋流煤粉燃烧器， 它可解决中心给粉旋流 煤粉燃烧器不能有效抑制燃料型氮氧化物生成的问题。
[7] 本发明包括一次风道、 锥环形煤粉分离器、 二次风风箱、 内旋流器； 所述二次 风风箱的中心处沿纵向设置有一次风道， 所述一次风道内固定装有锥环形煤粉 分离器， 所述锥环形煤粉分离器的小直径端朝向一次风道的出风口端， 所述一 次风道外端的二次风风箱内设有二次风道， 所述二次风道由相套在一起的内套 筒和外套筒分割成内二次风风道和外二次风风道， 所述内旋流器装在内二次风 风道内； 本发明还包括一次风道锥环形扩口、 内二次风道锥环形扩口和外二次 风道锥环形扩口； 所述一次风道锥环形扩口的小直径端与一次风道的出风口端 固接， 所述内二次风道锥环形扩口的小直径端与内二次风风道的出风口端固接 ， 所述外二次风道锥环形扩口的小直径端与外二次风风道的出风口端固接。
[8] 本发明具有以下有益效果： 二次风进入燃烧器后分成两部分， 它们分别经过燃 烧器内、 外二次风风道进入炉膛， 由内、 外旋流器使二次风旋转。 煤粉气流在 一次风道锥环形扩口、 内二次风道锥环形扩口和外二次风道锥环形扩口的作用 下， 与旋转的二次风相结合， 形成适中的中心回流区。 此外， 由于本发明没设 置有中心管， 燃烧器一次风道位于燃烧器的中心， 一次风为直流， 在燃烧器一 次风道中安装一个或多个锥环形煤粉分离器使煤粉集中于燃烧器的中心并喷入 炉内， 增加在高温中心回流区的煤粉量， 使中心回流区的还原性气氛加强， 延 长煤粉在高温中心回流区的停留吋间， 可有效抑制燃料型氮氧化物的生成。 在 一、 二次风道的出风口处设置锥环形扩口， 推迟了一、 二次风之间的混合吋间 ， 更加延长了煤粉在还原性气氛中心回流区内的停留吋间， 从而有效地降低燃 料型氮氧化物的生成。 由于二次风被分成了内、 外两部分， 因而形成了径向空 气分级燃烧， 内二次风用于引燃煤粉， 外二次风用于补充焦炭完全燃烧所需的 氧气， 有助于抑制燃料型氮氧化物的生成， 空气径向分级和中心给粉相结合， 实现了低氮氧化物排放。
[9] 附图说明
[10] 图 1是本发明的整体结构主视图 （没装有外旋流器 5) ， 图 2是本发明的整体结 构主视图 （装有外旋流器 5) ， 图 3是弯板 6的主视图， 图 4是图 3的俯视图， 图 5 是外旋流器 5与外二次风风道 10装配在一起的主视图， 图 6是内旋流器 4与一次风 道 1的外壁焊接在一起的主视图。
[11] 具体实施方式
[12] 具体实施方式一： 结合图 1和图 2说明本实施方式， 本实施方式由一次风道 1、 锥环形煤粉分离器 2、 二次风风箱 3、 内旋流器 4、 一次风道锥环形扩口 11、 内二 次风道锥环形扩口 12和外二次风道锥环形扩口 13组成； 所述二次风风箱 3的中心 处沿纵向设置有一次风道 1， 所述一次风道 1内固定装有锥环形煤粉分离器 2， 所 述锥环形煤粉分离器 2的小直径端朝向一次风道 1的出风口端， 所述一次风道 1外 端的二次风风箱 3内设有二次风道， 所述二次风道由相套在一起的内套筒 7和外 套筒 8分割成内二次风风道 9和外二次风风道 10， 所述内旋流器 4装在内二次风风 道 9内， 所述一次风道锥环形扩口 11的小直径端与一次风道 1的出风口端固接， 所述内二次风道锥环形扩口 12的小直径端与内二次风风道 9的出风口端固接， 所 述外二次风道锥环形扩口 13的小直径端与外二次风风道 10的出风口端固接。
[13] 具体实施方式二： 结合图 1和图 2说明本实施方式， 本实施方式的一次风道 1内 沿中心线 K设有一组锥环形煤粉分离器 2， 所述一组锥环形煤粉分离器 2朝向一次 风道 1的出风口端直径依次减小。 如此设置， 可保证中间区域形成浓煤粉区， 靠 近管壁区域形成淡煤粉区。 其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
[14] 具体实施方式三： 结合图 1和图 2说明本实施方式， 本实施方式的内二次风风道 9、 外二次风风道 10和一次风道 1同轴。 如此设置， 有利于一次风和二次风的通 过。 其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
[15] 具体实施方式四： 结合图 1和图 2说明本实施方式， 本实施方式的一次风道锥环 形扩口 11与中心线 K之间的夹度 α、 内二次风道锥环形扩口 12与中心线 Κ之间的 夹度 β、 外二次风道锥环形扩口 13与中心线 Κ之间的夹度 γ相同且均为 15°~35°。 如此设置， 如扩口角度过大， 会使气流的扩展角增大， 使一次风煤粉气流靠近 水冷壁区域， 形成幵放气流的趋势， 进而导致燃烧恶化和水冷壁的结渣； 如扩 口角度过小与没有加装扩口以前的情形相似， 不利于中心回流区的形成， 不利 于煤粉的稳定燃烧。 因此， 选择上述参数， 有利于中心回流区的形成， 保证煤 粉的稳定燃烧。 其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
[16] 具体实施方式五： 结合图 3、 图 4和图 6说明本实施方式， 本实施方式的内旋流 器 4由一组弯板 6组成； 所述一组弯板 6沿一次风道 1的外圆周端面均布， 且弯板 6 的一端垂直于一次风道 1外壁的切线方向与一次风道 1的外壁固接。 如此设置， 具有结构简单、 进风量均匀一致的优点。 其它组成及连接关系与具体实施方式 一相同。
[17] 具体实施方式六： 结合图 1和图 2说明本实施方式， 本实施方式与具体实施方式 一的不同点是： 本实施方式还增加有内二次风档板 16; 所述内二次风档板 16装 在内二次风风道 9的进风口处。 如此设置， 可使内二次风档板 16的开度可以调节 ， 进而改变内、 外二次风的风量。 本实施方式与具体实施方式一结合在一起使 用， 釆用内二次风为旋流的形式， 外二次风为直流的形式， 通过调整内、 外二 次风的比例来调整旋流强度， 改变中心回流区的大小。
[18] 具体实施方式七： 结合图 1、 图 2和图 5说明本实施方式， 本实施方式与具体实 施方式一的不同点是： 本实施方式还增加有外旋流器 5; 所述外旋流器 5装在外 二次风风道 10的进风口处。 本实施方式与具体实施方式一、 六结合在一起使用 ， 釆用内、 外二次风为旋流的形式， 通过调节外旋流器 5的角度或在外二次风风 道 10中的位置， 来调整旋流强度， 改变中心回流区的大小。
[19] 具体实施方式八： 结合图 2和图 5说明本实施方式， 本实施方式的外旋流器 5由 直板 14和调节机构 15组成； 所述直板 14通过调节机构 15与外二次风风道 10的侧 壁连接。 如此设置， 具有结构简单、 调节方便的优点。 其它组成及连接关系与 具体实施方式七相同。
[20] 具体实施方式九： 本实施方式是将本发明应用到 B&BW1025/18.3-M型锅炉的 一个具体实例： 燃用煤种： 贫煤， Vdaf=21.35% , Aar=29.42 % , Mt=7.1% , Qnetar =23162kJ/kg (其中： Vdaf -干燥无灰基挥发分参数； -收到基灰分参数； Mt-全水 分参数； Q ^低位发热量） ， 锅炉下层八只燃烧器釆用本发明的燃烧器后， 氮 氧化物的排放量为 1113mg/Nm3 (氧量折算到 6%) ， 运行情况基本相同的 1号炉 氮氧化物的排放量为 1206mg/Nm3 (氧量折算到 6%) ， 氮氧化物的排放量降低了 8 %。
[21] 具体实施方式十： 本实施方式是将本发明应用到 B&BW670/13.7-M型锅炉的一 个具体实例： 燃用煤种： 低挥发分劣质煤， Vdaf=22.86%， Aar=35.28% , Mt=7.4 % , Qnet ar=18130kJ/kg (其中： Vdaf -干燥无灰基挥发分参数； -收到基灰分参数 ； Mt-全水分参数； Q∞tar -低位发热量） ， 锅炉下层八只燃烧器釆用本发明的燃烧 器后， 氮氧化物的排放量为 795mg/Nm3 (氧量折算到 6%) ， 运行情况基本相同 的改造前氮氧化物的排放量为 961mg/Nm3 (氧量折算到 6%) ， 氮氧化物的排放 量降低了 17.27%。
[22] 具体实施方式十一： 本实施方式是将本发明应用到 B&BW1025/16.8-M型锅炉 的一个具体实例： 燃用煤种： 烟煤， Vdaf=33.15 % , Aar=27.13 % , Mt=11.8% , Q net.ar=17790kJ/kg (其中： Vdaf -干燥无灰基挥发分参数； -收到基灰分参数； Mt- 全水分参数； Q tar -低位发热量） ， 锅炉下层八只燃烧器釆用新型燃烧器后， 氮 氧化物的排放量为 727.67mg/Nm3 (氧量折算到 6%) ， 运行情况基本相同的改造 前氮氧化物的排放量为 843.55mg/Nm3 (氧量折算到 6%) ， 氮氧化物的排放量降 低了 13.74 %。
[23] 本发明的工作原理是： 一次风粉混合物经由燃烧器一次风道 1喷入炉膛内， 扩 口位于燃烧器一次风道 1靠近炉膛一侧， 在燃烧器一次风道 1内设有锥环形煤粉 分离器 2， 锥环形煤粉分离器 2沿着煤粉气流流动方向直径依次减小， 且锥环形 煤粉分离器 2的小口端朝向炉膛， 煤粉颗粒在流经锥环形煤粉分离器 2后被分为 两部分， 中间区域形成浓煤粉区， 靠近管壁区域形成淡煤粉区， 通过一次风道 锥环形扩口 11喷入炉膛内； 二次风通过二次风风箱 3进入内二次风风道 9和外二 次风风道 10， 经内旋流器 4和外旋流器 5使二次风产生旋转， 内、 外二次风旋转 方向一致。 经过内二次风道锥环形扩口 12和外二次风道锥环形扩口 13喷入炉腔 内， 在燃烧区域形成适中的中心回流区使煤粉稳定燃烧。

Claims (1)

  1. 权利要求书
    1、 一种低氮氧化物旋流煤粉燃烧器， 它包括一次风道 (1)、 锥环形煤粉分 离器 (2)、 二次风风箱 (3)、 内旋流器 (4); 所述二次风风箱 (3)的中心处沿纵 向设置有一次风道 (1)， 所述一次风道 (1)内固定装有锥环形煤粉分离器 (2)， 所述锥环形煤粉分离器 (2)的小直径端朝向一次风道 ( 1 )的出风口端， 所述一 次风道 (1)外端的二次风风箱 (3)内设有二次风道， 所述二次风道由相套在一 起的内套筒 (7)和外套筒 (8)分割成内二次风风道 (9)和外二次风风道 ( 10)， 所 述内旋流器 (4)装在内二次风风道 (9)内； 其特征在于它还包括一次风道锥环 形扩口 (11)、 内二次风道锥环形扩口 (12)和外二次风道锥环形扩口 (13); 所 述一次风道锥环形扩口 (11)的小直径端与一次风道 (1)的出风口端固接， 所 述内二次风道锥环形扩口 ( 12)的小直径端与内二次风风道 (9)的出风口端固 接， 所述外二次风道锥环形扩口 (13)的小直径端与外二次风风道 (10)的出风 口端固接。
    2、 根据权利要求 1所述的一种低氮氧化物旋流煤粉燃烧器， 其特征在于在 所述一次风道 (1)内沿中心线 K设有一组锥环形煤粉分离器 (2)， 所述一组锥 环形煤粉分离器 (2)朝向一次风道 (1)的出风口端直径依次减小。
    3、 根据权利要求 1或 2所述的一种低氮氧化物旋流煤粉燃烧器， 其特征在于 所述内二次风风道 (9)、 外二次风风道 (10)和一次风道 (1)同轴。
    4、 根据权利要求 1所述的一种低氮氧化物旋流煤粉燃烧器， 其特征在于所 述一次风道锥环形扩口 (11)与中心线 K之间的夹度 α、 内二次风道锥环形扩 口（12)与中心线 Κ之间的夹度 β、 外二次风道锥环形扩口（13)与中心线 Κ之间 的夹度 γ相同且均为 15°~35°。
    5、 根据权利要求 1所述的一种低氮氧化物旋流煤粉燃烧器， 其特征在于所 述内旋流器 (4)由一组弯板 (6)组成； 所述一组弯板 (6)沿一次风道 (1)的外圆 周端面均布， 且弯板 (6)的一端垂直于一次风道 (1)外壁的切线方向与一次风 道 (1)的外壁固接。
    6、 根据权利要求 1、 2或 4所述的一种低氮氧化物旋流煤粉燃烧器， 其特征 在于它还包括内二次风档板 (16); 所述内二次风档板 (16)装在内二次风风道 (9)的进风口处。
    7、 根据权利要求 1所述的一种低氮氧化物旋流煤粉燃烧器， 其特征在于它 还增加有外旋流器 (5)， 所述外旋流器 (5)装在外二次风风道 (10)的进风口处
    8、 根据权利要求 7所述的一种低氮氧化物旋流煤粉燃烧器， 其特征在于所 述外旋流器 (5)由直板 (14)和调节机构 (15)组成； 所述直板 (14)通过调节机构 ( 15)与外二次风风道 (10)的侧壁连接。
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