CN102506424A - 一种采用阶梯型喷口的中心给粉旋流煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种采用阶梯型喷口的中心给粉旋流煤粉燃烧器，它涉及一种中心给粉旋流煤粉燃烧器。针对现有燃烧器的一次风喷口和内二次风喷口齐平设置，或者一次风喷口与内、外二次风喷口三者齐平设置，使一次风与内二次风及内、外二次风之间无法形成预混段，一次风与内二次风在进入炉膛前，在燃烧器内无法实现提前混合，不能有利于形成稳定的中心回流区，不利于煤粉稳定燃烧及抑制NOx生成问题。本发明的外二次风喷口的长度L1、内二次风喷口的长度L2和一次风喷口的L1呈阶梯型设置，且L3＜L2＜L1或L3＝L2＜L1或者L3＜L2＝L1。本发明由于在一次风与内二次风之间和/或内二次风与外二次风之间形成预混段，利于形成稳定的中心回流区，能有效的抑制NOx的生成。本发明用于电站煤粉锅炉中。

Description

一种采用阶梯型喷口的中心给粉旋流煤粉燃烧器

技术领域

本发明涉及一种中心给粉旋流煤粉燃烧器，属于燃烧技术领域。

背景技术

燃煤燃烧过程中排放的NO_X气体危害大，且较难处理，它不仅刺激人的呼吸系统，损害动植物，破坏臭氧层，而且也是引起温室效应、酸雨和光化学反应的主要物质之一。我国是燃煤大国，煤炭使用过程产生的氮氧化物占全国氮氧化物排放量的67％。2007年火电厂排放的氮氧化物总量已增至840万吨，比2003年的597.3万吨增加了近40.6％，约占全国氮氧化物排放量的35％～40％。开展降低电站煤粉锅炉控制NO_X排放的治理工作具有十分重要的意义。

电站煤粉锅炉控制NO_X排放的技术措施可以分为两大类：一是尾部控制，从烟气中脱除NOx，即在煤粉产生的含有NOx的烟气中喷入脱硝剂，脱除烟气中的NOx。由于烟气脱硝的初期投资及运行成本高，并且初期投资及运行成本与入口的NOx浓度有关，因此大多数电厂在控制NOx的时候，通常先采用燃烧中脱硝来降低烟气中NOx的浓度，根据燃烧脱硝后的NOx浓度再确定是否采用烟气脱硝。二是源头控制，采用低NOx燃烧技术(低NOx燃烧器和炉内空气分级燃烧)减少NOx的生成，该方法利用的是NOx的还原反应，当氧气浓度较低的时候，在火焰中形成一个低氧燃烧的区域，煤粉中的含氮成分产生的燃料型NOx被还原成氮气。例如，中国专利申请号为CN03111101.7、申请日为2003年2月28日的发明专利申请即为利用上述技术的燃烧器。

由于现有的燃烧器的一次风喷口和内二次风喷口齐平设置，或者一次风喷口与内、外二次风喷口三者齐平设置，使得一次风与内二次风之间及内二次风与外二次风之间无法形成预混段，一次风与内二次风在进入炉膛前，在燃烧器内无法实现提前混合，不能形成稳定的中心回流区，煤粉在中心回流区内的停留时间减少，不利于煤粉稳定燃烧及抑制NOx的生成。

发明内容

本发明为了解决现有的燃烧器的一次风喷口和内二次风喷口齐平设置，或者一次风喷口与内、外二次风喷口三者齐平设置，使得一次风与内二次风之间及内二次风与外二次风之间无法形成预混段，一次风与内二次风在进入炉膛前，在燃烧器内无法实现提前混合，不能形成稳定的中心回流区，煤粉在中心回流区内的停留时间减少，不利于煤粉稳定燃烧及抑制NOx的生成的问题，进而提供一种采用阶梯型喷口的中心给粉旋流煤粉燃烧器。

本发明创造的设计要点是：一次风喷口长度L3、内二次风喷口的长度L2和外二次风喷口的长度L1并不全部相同，呈阶梯型布置。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：一种采用阶梯型喷口的中心给粉旋流煤粉燃烧器，所述燃烧器包括喷口、一次风道、内旋流器、内二次风道、外旋流器、外二次风道和一个或多个锥形煤粉分离器；喷口包括外二次风喷口、内二次风喷口和一次风喷口；一次风道、内二次风道及外二次风道由里至外依次套装在一起，且一次风道、内二次风道及外二次风道同轴设置，一次风道内设有一个或多个锥形煤粉分离器，锥形煤粉分离器的出风口朝向炉膛的方向设置，且多个锥形煤粉分离器的出风口直径由一次风道的进风口端向炉膛的方向逐渐减小，内二次风风道内装有内旋流器，外二次风风道内装有外旋流器，一次风道的出风口端固接有一次风喷口，内二次风道的出风口端固接有内二次风喷口，外二次风道的出风口端固接有外二次风喷口，设定一次风喷口的长度为L3、内二次风喷口的长度为L2、外二次风喷口的长度为L1，外二次风喷口、内二次风喷口及一次风喷口的位置关系是下述三种位置关系中的任意一种：

外二次风喷口、内二次风喷口及一次风喷口相距炉膛由近至远呈阶梯型设置，即L3＜L2＜L1；

内二次风喷口与一次风喷口平齐设置，且外二次风喷口与内二次风喷口相距炉膛由近至远呈阶梯型设置，即L3＝L2＜L1；

内二次风喷口与外二次风喷口平齐设置，且外二次风喷口与一次风喷口相距炉膛由近至远呈阶梯型设置，即L3＜L2＝L1。

本发明的有益效果是：当一次风喷口的长度L3、内二次风喷口的长度L2、外二次风喷口的长度L1依次递增时，燃烧器喷口处呈梯型布置，从而在一次风与内二次风、内二次风与外二次风之间形成预混段；或者当内二次风喷口与一次风喷口平齐设置，外二次风喷口与内二次风喷口相距炉膛由近至远呈阶梯型设置时，在内二次风与外二次风之间形成混合段；或者当内二次风喷口与外二次风喷口平齐设置，外二次风喷口与一次风喷口相距炉膛由近至远呈阶梯型设置时，在一次风与内二次风之间形成混合段。因为预混段的出现，使内二次风和一次风在进入炉膛前，在燃烧器内提前混合，有利于形成稳定的中心回流区，延长煤粉在回流区内的停留时间，形成适中的中心回流区，有利于煤粉的稳定燃烧及有效的抑制NOx的生成。本发明可以广泛应用于电站锅炉，煤粉燃烧器氮氧化物排放量低、煤种适应范围宽。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图，图中L3＜L2＜L1；图2是本发明的整体结构主视图，图中L3＝L2＜L1；图3是本发明的整体结构主视图，图中L3＜L2＝L1；图4是本发明的整体结构主视图，图中表示了内二次风风道挡板A和外二次风风道挡板B；图5是本发明的整体结构主视图，图中表示了内旋流器调节手柄C和外旋流器调节手柄D；图6是本发明的整体结构主视图，喷口为向炉膛方向渐扩的锥环形喷口；图7是本发明的整体结构主视图，喷口为向炉膛方向渐缩的锥环形喷口。图1～图5中的喷口均为直筒形喷口10。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图7说明，本实施方式的一种采用阶梯型喷口的中心给粉旋流煤粉燃烧器，所述燃烧器包括喷口、一次风道4、内旋流器6、内二次风道7、外旋流器8、外二次风道9和一个或多个锥形煤粉分离器5；喷口包括外二次风喷口1、内二次风喷口2和一次风喷口3；一次风道4(一次风粉混合物经由燃一次风道4喷入炉内)、内二次风道7及外二次风道9由里至外依次套装在一起，且一次风道4、内二次风道7及外二次风道9同轴设置，一次风道4内设有一个或多个锥形煤粉分离器5，锥形煤粉分离器5的出风口朝向炉膛的方向设置，且多个锥形煤粉分离器5的出风口直径由一次风道4的进风口端向炉膛的方向逐渐减小，内二次风风道7内装有内旋流器6，外二次风风道9内装有外旋流器8，一次风道4的出风口端固接有一次风喷口3，内二次风道7的出风口端固接有内二次风喷口2，外二次风道9的出风口端固接有外二次风喷口1，设定一次风喷口3的长度为L3、内二次风喷口2的长度为L2、外二次风喷口1的长度为L1，外二次风喷口1、内二次风喷口2及一次风喷口3的位置关系是下述三种位置关系中的任意一种：

外二次风喷口1、内二次风喷口2及一次风喷口3相距炉膛由近至远呈阶梯型设置，即L3＜L2＜L1；

内二次风喷口2与一次风喷口3平齐设置，且外二次风喷口1与内二次风喷口2相距炉膛由近至远呈阶梯型设置，即L3＝L2＜L1(只有内二次风与外二次风的混合段)；

内二次风喷口2与外二次风喷口1平齐设置，且外二次风喷口1与一次风喷口3相距炉膛由近至远呈阶梯型设置，即L3＜L2＝L1(只有一次风与内二次风的混合段)。

煤粉颗粒在流经锥形煤粉分离器5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，通过一次风喷口3喷入炉膛内，二次风通过二次风风箱进入内二次风风道7和外二次风风道9，经内旋流器6和外旋流器8使二次风产生旋转，其中内、外二次风旋转方向一致。由一次风喷口3出来的煤粉气流先与由内二次风喷口2出来的内二次风旋转气流混合，煤粉气流与内二次风旋转气流经过预混后共同进入外二次风喷口1，与外二次风喷口1出来的外二次风旋转气流进行预混，然后经过浓淡分离的煤粉气流、内二次风旋转气流和外二次风旋转气流一起喷入炉膛。该燃烧器通过增加两个预混段，有助于在燃烧区域形成稳定的中心回流区，延长煤粉在中心回流区内的停留时间，使煤粉稳定燃烧及有效抑制NOx的生成。

在燃烧器一次风通道4中安装一个或多个锥形煤粉分离器5，使煤粉集中于燃烧器的中心并喷入炉内，增加在高温的中心回流区的煤粉量，使中心回流区的还原性气氛加强，延长煤粉在高温的中心回流区的停留时间，可有效抑制燃料型NOx的生成。

具体实施方式二：结合图4说明，本实施方式所述燃烧器还包括内二次风风道挡板A和外二次风风道挡板B；内二次风风道挡板A安装在内二次风风道7的进风口处，且内二次风风道挡板A位于内旋流器6的前面；外二次风风道挡板B安装在外二次风风道9的进风口处，且外二次风风道挡板B位于外旋流器8的前面(通过内二次风风道挡板A和外二次风风道挡板B分别调节内二次风和外二次风的风量)。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图5说明，本实施方式所述燃烧器还包括内旋流器调节手柄C和外旋流器调节手柄D；内旋流器调节手柄C安装在内旋流器6上，外旋流器调节手柄D安装在外旋流器8上(通过转动内旋流器调节手柄C，改变内旋流器叶片的角度；通过转动外旋流器调节手柄D，改变外旋流器叶片的角度，从而改变内、外二次风的旋流强度)。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式的内旋流器6的叶片和外旋流器8的叶片组合是以下四种组合中的任意一种：内旋流器6的叶片和外旋流器8的叶片均沿所在旋流器的轴向设置；内旋流器6的叶片和外旋流器8的叶片均沿所在旋流器的切向设置；内旋流器6的叶片沿内旋流器6的轴向设置，外旋流器8的叶片沿外旋流器8的切向设置；内旋流器6的叶片沿内旋流器6的切向设置，外旋流器8的叶片沿外旋流器8的轴向设置。通过不同的组合，可以改变旋流强度，适应不同煤种及风量的需求。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1-图7说明，本实施方式的喷口为直筒形喷口10、向炉膛方向渐扩的锥环形喷口11或者向炉膛方向渐缩的锥环形喷口12。通过改变喷口的形式，改变气流及煤粉的喷入强度，适应不同煤种及风量的需求。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

此外，上述五个具体实施方式可以随意组合两种及两种以上，根据不同的煤种及二次风风量进行调节，从而达到形成稳定回流区的目的，降低NO_X的生成。

Claims (5)

1.一种采用阶梯型喷口的中心给粉旋流煤粉燃烧器，所述燃烧器所述燃烧器包括喷口、一次风道(4)、内旋流器(6)、内二次风道(7)、外旋流器(8)、外二次风道(9)和一个或多个锥形煤粉分离器(5)；喷口包括外二次风喷口(1)、内二次风喷口(2)和一次风喷口(3)；一次风道(4)、内二次风道(7)及外二次风道(9)由里至外依次套装在一起，且一次风道(4)、内二次风道(7)及外二次风道(9)同轴设置，一次风道(4)内设有一个或多个锥形煤粉分离器(5)，锥形煤粉分离器(5)的出风口朝向炉膛的方向设置，且多个锥形煤粉分离器(5)的出风口直径由一次风道(4)的进风口端向炉膛的方向逐渐减小，内二次风风道(7)内装有内旋流器(6)，外二次风风道(9)内装有外旋流器(8)，一次风道(4)的出风口端固接有一次风喷口(3)，内二次风道(7)的出风口端固接有内二次风喷口(2)，外二次风道(9)的出风口端固接有外二次风喷口(1)，设定一次风喷口(3)的长度为L3、内二次风喷口(2)的长度为L2、外二次风喷口(1)的长度为L1，外二次风喷口(1)、内二次风喷口(2)及一次风喷口(3)的位置关系是下述三种位置关系中的任意一种：

外二次风喷口(1)、内二次风喷口(2)及一次风喷口(3)相距炉膛由近至远呈阶梯型设置，即L3＜L2＜L1；

内二次风喷口(2)与一次风喷口(3)平齐设置，且外二次风喷口(1)与内二次风喷口(2)相距炉膛由近至远呈阶梯型设置，即L3＝L2＜L1；

内二次风喷口(2)与外二次风喷口(1)平齐设置，且外二次风喷口(1)与一次风喷口(3)相距炉膛由近至远呈阶梯型设置，即L3＜L2＝L1。

2.根据权利要求1所述的一种采用阶梯型喷口的中心给粉旋流煤粉燃烧器，其特征在于：所述燃烧器还包括内二次风风道挡板(A)和外二次风风道挡板(B)；内二次风风道挡板(A)安装在内二次风风道(7)的进风口处，且内二次风风道挡板(A)位于内旋流器(6)的前面；外二次风风道挡板(B)安装在外二次风风道(9)的进风口处，且外二次风风道挡板(B)位于外旋流器(8)的前面。

3.根据权利要求1所述的一种采用阶梯型喷口的中心给粉旋流煤粉燃烧器，其特征在于：所述燃烧器还包括内旋流器调节手柄(C)和外旋流器调节手柄(D)；内旋流器调节手柄(C)安装在内旋流器(6)上，外旋流器调节手柄(D)安装在外旋流器(8)上。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种采用阶梯型喷口的中心给粉旋流煤粉燃烧器，其特征在于：内旋流器(6)的叶片和外旋流器(8)的叶片组合是以下四种组合中的任意一种：内旋流器(6)的叶片和外旋流器(8)的叶片均沿所在旋流器的轴向设置；内旋流器(6)的叶片和外旋流器(8)的叶片均沿所在旋流器的切向设置；内旋流器(6)的叶片沿内旋流器(6)的轴向设置，外旋流器(8)的叶片沿外旋流器(8)的切向设置；内旋流器(6)的叶片沿内旋流器(6)的切向设置，外旋流器(8)的叶片沿外旋流器(8)的轴向设置。

5.根据权利要求1所述的一种采用阶梯型喷口的中心给粉旋流煤粉燃烧器，其特征在于：喷口为直筒形喷口(10)、向炉膛方向渐扩的锥环形喷口(11)或者向炉膛方向渐缩的锥环形喷口(12)。

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