CN101876433B - 一种用于工业窑炉的采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种用于工业窑炉的采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧器，它涉及一种煤粉燃烧器。本发明的目的是解决目前用于工业窑炉的煤粉燃烧器NOx排放量大的问题。所述煤粉燃烧器还包括一组锥环形的分离环、内侧烟气再循环通道和外侧烟气再循环通道，所述一次风通道内设有一组锥环形的分离环，一组锥环形的分离环的小直径端朝向一次风通道的出口端，所述一次风通道与内二次风通道之间设有环形内侧烟气再循环通道，所述内二次风通道与外二次风通道之间设有环形外侧烟气再循环通道。本发明可以广泛应用于工业窑炉。

Description

一种用于工业窑炉的采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧器

技术领域

本发明涉及一种煤粉燃烧器。

背景技术

中国是一个以煤为主要能源的国家。煤炭使用过程产生的污染是中国最大的大气环境污染问题，全国氮氧化物排放量的67％来自于燃煤。根据中国环境规划院的研究预测，二氧化氮排放量将从1995年的1065.5万吨增加到2010年的2500万吨，2010年以后的NOx排放量将更大。如果不加以控制，NOx将对我国大气环境造成严重的污染。目前我国的工业窑炉领域采取NOx控制措施的比例还较低，早期的一些工业窑炉上使用的煤粉燃烧器，例如实用新型专利《双旋流式煤粉燃烧器》(中国专利号为ZL 03241135.9、授权公告日为2004年7月7日、授权公告号为CN2624060Y，下称“文件一”)和实用新型专利《混合式煤粉燃烧器》(中国专利号为ZL 97214077.8、授权公告日为1998年11月4日、授权公告号为CN2296451Y，下称“文件二”)。他们仅设置一次风道和二次风道，不能有效地控制一、二次风的混合；近期的用于工业窑炉上的煤粉燃烧器，例如实用新型专利《一种多旋流多风道煤粉燃烧器》(中国专利申请号为200920091463.8、授权公告日为2010年5月12日、授权公告号为CN201462824U，下称“文件三”)采用了多风道布置用于控制一、二次风的混合，改善燃烧特性。从现有研究成果看来，“文件一”、“文件二”和“文件三”提出的煤粉燃烧器普遍没有采用燃料分级燃烧和空气分级燃烧等先进的低氮氧化物燃烧技术，不能有效控制NOx排放量，很难满足NOx的排放要求，难以有效控制日益增长的NOx排放及其二次污染造成的环境损害。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前用于工业窑炉的煤粉燃烧器NOx排放量大的问题，提出了一种用于工业窑炉的采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧器。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述煤粉燃烧器包括一次风通道、内二次风通道、内二次风旋流器、外二次风通道和外二次风旋流器，所述一次风通道设在环形内二次风通道内，所述内二次风通道设在环形外二次风通道内，所述内二次风通道内安装有内二次风旋流器，所述外二次风通道内安装有外二次风旋流器，所述煤粉燃烧器还包括一组锥环形的分离环、内侧烟气再循环通道和外侧烟气再循环通道，所述一次风通道内设有一组锥环形的分离环，一组锥环形的分离环的小直径端朝向一次风通道的出口端，所述一次风通道与内二次风通道之间设有环形内侧烟气再循环通道，所述内二次风通道与外二次风通道之间设有环形外侧烟气再循环通道。

本发明具有以下有益效果：1、强化分级燃烧：本发明一次风通道与内二次风通道之间设有环形内侧烟气再循环通道，内二次风通道与外二次风通道之间设有环形外侧烟气再循环通道，推迟一次风与内二次风的混合及内二次风和外二次风的混合，从而达到了强化空气径向分级燃烧的目的，从一次风输粉管道送来的煤粉空气经过一组锥环形的分离环后，煤粉被集中在本发明的中心喷入炉膛，形成煤粉浓淡分级燃烧，与空气分级燃烧相结合可有效抑制燃料型NOx的生成。2、强化中心回流区域内还原性气氛，延长煤粉在还原性气氛下的停留时间：内侧再循环烟气的氧量很低，减少了中心回流区附近区域的氧量，强化了中心回流区附近区域的还原性气氛，由于煤粉在还原性气氛下燃料型NOx的排放量降低，有效地抑制了NOx的生成；同时紧贴一次风的内侧再循环烟气，风速为3-5m/s，风量较低，便于在本发明中心区域形成负压区，使中心回流区的直径和长度增大，从而使煤粉在还原性气氛下的停留时间延长，使得主燃烧区域NOx的排放量进一步降低；3、降低火焰温度：内侧再循环烟气温度和外侧再循环烟气温度低且不参与燃烧反应，能够从主燃烧区域吸收大量的热量，从而降低火焰温度峰值，由于热力型NO的生成速度与温度呈指数关系，随着温度的升高而迅速增加，当燃烧温度高于1450℃时，温度每增加100℃，NOx的生成速度将增加6～7倍，降低主燃烧区的火焰温度可以有效的抑制热力型NOx的产生。因此，本发明用于工业窑炉的采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧器能够有效解决现有的工业窑炉NOx排放量大的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图2是具体实施方式二的结构示意图，图3是具体实施方式三的结构示意图，图4是具体实施方式四的结构示意图，图5是具体实施方式五的结构示意图，图6是具体实施方式六的结构示意图，图7是具体实施方式七的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的煤粉燃烧器包括一次风通道1、内二次风通道4、内二次风旋流器4-1、外二次风通道6和外二次风旋流器6-1，所述一次风通道1设在环形内二次风通道4内，所述内二次风通道4设在环形外二次风通道6内，所述内二次风通道4内安装有内二次风旋流器4-1，所述外二次风通道6内安装有外二次风旋流器6-1，其特征在于所述煤粉燃烧器还包括一组锥环形的分离环2、内侧烟气再循环通道3和外侧烟气再循环通道5，所述一次风通道1内设有一组锥环形的分离环2，一组锥环形的分离环2的小直径端朝向一次风通道1的出口端，所述一次风通道1与内二次风通道4之间设有环形内侧烟气再循环通道3，所述内二次风通道4与外二次风通道6之间设有环形外侧烟气再循环通道5。

本实施方式的内侧烟气再循环和外侧烟气再循环均为直流形式。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的煤粉燃烧器还包括内侧烟气再循环旋流器3-1，所述内侧烟气再循环通道3内设有内侧烟气再循环旋流器3-1，此结构用于控制从内侧烟气再循环通道3进入炉膛的烟气的方向，从而可以根据煤质特性合理组织气流旋转，改变中心回流区大小，形成合适的中心回流区(煤粉燃烧所需要的中心回流区的大小是由煤质特性决定的)。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

本实施方式的内侧烟气再循环为旋流形式，外侧烟气再循环为直流形式(内侧烟气再循环旋流器3-1、内二次风旋流器4-1和外二次风旋流器6-1的旋转方向一致)。

具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式的煤粉燃烧器还包括外侧烟气再循环旋流器5-1，外侧烟气再循环通道5内设有外侧烟气再循环旋流器5-1，此结构用于控制从外侧烟气再循环通道5进入炉膛的烟气的方向，从而可以根据煤质特性合理组织气流旋转，改变中心回流区大小，形成合适的中心回流区(煤粉燃烧所需要的中心回流区的大小是由煤质特性决定的)。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

本实施方式的外侧烟气再循环为旋流形式、内侧烟气再循环为直流形式(外侧烟气再循环旋流器5-1、内二次风旋流器4-1和外二次风旋流器6-1的旋转方向一致)。

结合图4说明具体实施方式二和三结合后，内侧烟气再循环和外侧烟气再循环均为旋流形式(内侧烟气再循环旋流器3-1、外侧烟气再循环旋流器5-1、内二次风旋流器4-1和外二次风旋流器6-1的旋转方向一致)。

具体实施方式四：结合图5说明本实施方式，本实施方式的煤粉燃烧器还包括内侧烟气再循环风门挡板3-2和外侧烟气再循环风门挡板5-2，所述内侧烟气再循环通道3的进风口处装有内侧烟气再循环风门挡板3-2，外侧烟气再循环通道5的进风口处安装有外侧烟气再循环风门挡板5-2，内侧烟气再循环通道3和外侧烟气再循环通道5的供风来自从尾部烟道抽回来的再循环烟气，通过调节内侧烟气再循环风门挡板3-2和外侧烟气再循环挡板5-2、可以调节进入内侧烟气再循环通道3和外侧烟气再循环通道5的烟气量，从而调整烟气流速。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图6说明本实施方式，本实施方式的煤粉燃烧器还包括内二次风风门挡板4-2和外二次风风门挡板6-2，内二次风通道4的进风口处装有内二次风风门挡板4-2，外二次风通道6的进风口处装有外二次风风门挡板6-2，通过调节内二次风风门挡板4-2和外二次风风门挡板5-2的开度，可以调节各个通道的风量和风速。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图7说明本实施方式，本实施方式的煤粉燃烧器还包括内侧烟气再循环旋流器调节手柄3-3、内二次风旋流器调节手柄4-3、外侧烟气再循环旋流器调节手柄5-3、外侧烟气再循环旋流器调节手柄6-3，所述内侧烟气再循环旋流器3-1内设有内侧烟气再循环旋流器调节手柄3-3，内二次风旋流器4-1上设有内二次风旋流器调节手柄4-3，外侧烟气再循环旋流器5-1上设有外侧烟气再循环旋流器调节手柄5-3，外二次风旋流器6-1上设有外侧烟气再循环旋流器调节手柄6-3，此结构可调整旋流器的角度或在通道中的位置，可以调整本发明出口的旋流强度，改变中心回流区大小，形成合适的中心回流区。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。

工作原理：从一次风输粉管道送来的含煤粉的空气经过一次风通道1内的一组锥环形的分离环2后，煤粉被集中在一次风通道1的中心喷入炉膛，喷入位置正对一次风通道1的中心回流区中心部分，浓煤粉气流被集中在这个区域，形成煤粉浓淡分级燃烧，可有效抑制燃料型NOx的生成；从工业窑炉尾部抽回来的烟气含氧量较低，以低风速3-5m/s经过内侧烟气再循环通道3和外侧烟气再循环通道5后，进入炉膛，结合一次风沿径向形成了燃料分级燃烧和空气分级燃烧，从燃烧器中心到外围分别为浓煤粉气流，淡煤粉气流，低氧量的内侧再循环烟气，内二次风，低氧量的外侧再循环烟气和外二次风。

Claims (6)

1.一种用于工业窑炉的采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器包括一次风通道(1)、内二次风通道(4)、内二次风旋流器(4-1)、外二次风通道(6)和外二次风旋流器(6-1)，所述一次风通道(1)设在环形内二次风通道(4)内，所述内二次风通道(4)设在环形外二次风通道(6)内，所述内二次风通道(4)内安装有内二次风旋流器(4-1)，所述外二次风通道(6)内安装有外二次风旋流器(6-1)，其特征在于所述煤粉燃烧器还包括一组锥环形的分离环(2)、内侧烟气再循环通道(3)和外侧烟气再循环通道(5)，所述一次风通道(1)内设有一组锥环形的分离环(2)，一组锥环形的分离环(2)的小直径端朝向一次风通道(1)的出口端，所述一次风通道(1)与内二次风通道(4)之间设有环形内侧烟气再循环通道(3)，所述内二次风通道(4)与外二次风通道(6)之间设有环形外侧烟气再循环通道(5)。

2.根据权利要求1所述一种用于工业窑炉的采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧器，其特征在于所述煤粉燃烧器还包括内侧烟气再循环旋流器(3-1)，所述内侧烟气再循环通道(3)内设有内侧烟气再循环旋流器(3-1)。

3.根据权利要求2所述一种用于工业窑炉的采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧器，其特征在于所述煤粉燃烧器还包括外侧烟气再循环旋流器(5-1)，外侧烟气再循环通道(5)内设有外侧烟气再循环旋流器(5-1)。

4.根据权利要求3所述一种用于工业窑炉的采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧器，其特征在于所述煤粉燃烧器还包括内侧烟气再循环风门挡板(3-2)和外侧烟气再循环风门挡板(5-2)，所述内侧烟气再循环通道(3)的进风口处装有内侧烟气再循环风门挡板(3-2)，外侧烟气再循环通道(5)的进风口处安装有外侧烟气再循环风门挡板(5-2)。

5.根据权利要求4所述一种用于工业窑炉的采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧器，其特征在于所述煤粉燃烧器还包括内二次风风门挡板(4-2)和外二次风风门挡板(6-2)，内二次风通道(4)的进风口处装有内二次风风门挡板(4-2)，外二次风通道(6)的进风口处装有外二次风风门挡板(6-2)。

6.根据权利要求5所述一种用于工业窑炉的采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧器，其特征在于所述煤粉燃烧器还包括内侧烟气再循环旋流器调节手柄(3-3)、内二次风旋流器调节手柄(4-3)、外侧烟气再循环旋流器调节手柄(5-3)、外侧烟气再循环旋流器调节手柄(6-3)，所述内侧烟气再循环旋流器(3-1)上设有内侧烟气再循环旋流器调节手柄(3-3)，内二次风旋流器(4-1)上设有内二次风旋流器调节手柄(4-3)，外侧烟气再循环旋流器(5-1)上设有外侧烟气再循环旋流器调节手柄(5-3)，外二次风旋流器(6-1)上设有外侧烟气再循环旋流器调节手柄(6-3)。

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