CN105864759A - 新型低氮煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤粉燃烧技术领域，具体涉及一种新型低氮煤粉燃烧器，主体结构包括一次风管、浓煤粉通道、淡煤粉通道、旋流叶片、二次风管、三次风管、煤粉浓淡分离器、分离部开口、分离部、稳流部、扩流部、导流板和点火装置，一次风携带煤粉经煤粉浓淡分离器分为浓煤粉一次风流和淡煤粉一次风流，淡煤粉一次风流与二次风混合后在旋流叶片的作用下形成旋流风，浓煤粉一次风在煤粉浓淡分离器出口内缺氧燃烧，旋流风在煤粉浓淡分离器出口外富氧燃烧，三次风包裹在最外围以调节火焰，能够降低煤粉燃烧过程中氮氧化物的排放量；其结构简单，原理科学可靠，燃烧效果好，产生的氮氧化物少，节能环保，应用环境友好。

Description

新型低氮煤粉燃烧器

技术领域：

本发明属于煤粉燃烧技术领域，具体涉及一种新型低氮煤粉燃烧器，能够降低煤粉燃烧过程中氮氧化物的排放量。

背景技术：

煤粉在燃烧过程中，空气中的氮气在高温环境下会和氧气结合形成氮氧化物，氮氧化物可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病，呼吸系统有问题的人士如哮喘病患者，会较易受二氧化氮影响，对儿童来说，氮氧化物可能会造成肺部发育受损，相关研究指出长期吸入氮氧化物会导致肺部构造改变。目前，降低氮氧化物的方法是在煤粉中心高温燃烧区形成贫氧还原气氛，在外围形成富氧低温气氛，氮氧化物生成后在贫氧气氛下能够立即被还原成氧气和氮气，低温气氛下氮气与氧气不会发生反应，不会形成氮氧化物，外围的富氧气氛还能使中心燃烧区产生的一氧化碳和未燃烧煤粉的可燃物充分燃烧；具体方法是采用多级风管供风，中心风管输送煤粉，中间风管供旋流风，最外层风管供直流风，供风分级和煤粉浓淡分级越细，低氮效果越好，基于经济效益，供风一般分为2到5级，煤粉分为1到2级。申请日为2010年4月14日的中国专利201010145738.9公开了一种分级供风的低氮煤粉燃烧器，属于三层二次风低氮氧化物(NOx)旋流燃烧器，由从内到外依次套接的一层中心风管、一层一次风管、内二次风管、中二次风管和外二次风管三层二次风管组成，其中一次风管采用了切向进风方式，一次风管出口端安装有煤粉收集器，内二次风管和外二次风管内安装有旋流叶片，各二次风管出口端都具有一定的向外扩展角度，该专利的煤粉未分级，不能实现充分燃烧；申请日为2014年12月23日的中国专利201420826706.9公开了一种煤粉浓淡分离的煤粉燃烧器，包括从内向外依次同轴设置的一次风通道、内二次风通道及外二次风通道，一次风通道一端设有入口，另一端设有出口，一次风通道内设有将煤粉向一次风通道中心导向的导向装置，导向装置与出口之间设有对置浓粉收集器，出口设有浓淡煤粉分隔筒，浓淡煤粉分隔筒的外壁与一次风通道的内壁固定连接，该专利的煤粉在分离过程中容易沉积，与风混合不足，燃烧不充分。因此研发一种能够充分燃烧，降低氮氧化物排放量的新型低氮煤粉燃烧器，具有良好的社会效益和应用前景。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种能够充分燃烧，降低氮氧化物排放量的新型低氮煤粉燃烧器。

本发明涉及的新型低氮煤粉燃烧器的主体结构包括一次风管、浓煤粉通道、淡煤粉通道、旋流叶片、二次风管、三次风管、煤粉浓淡分离器、分离部开口、分离部、稳流部、扩流部、导流板和点火装置；一次风管的下部中央处开设有二次风管，一次风管的尾部外侧设置有三次风管，一次风管的内侧设置有与一次风管螺纹式连接的煤粉浓淡分离器，煤粉浓淡分离器的内部中心处设置有点火装置，一次风管的中轴线与煤粉浓淡分离器的中轴线重合，煤粉浓淡分离器中的通道为浓煤粉通道，一次风管的内壁与煤粉浓淡分离器的外壁之间的通道为淡煤粉通道，淡煤粉通道与二次风管连通，一次风管的尾部内壁设置有旋流叶片；分离部开口、分离部、稳流部和扩流部配合构成煤粉浓淡分离器，圆台形的分离部的外壁上开设有分离部开口，分离部开口上设有百叶形的导流板，导流板翻向淡煤粉通道，圆柱形的稳流部的两端分别与分离部和圆台形的扩流部相连，点火装置设置在扩流部内，分离部的开口直径大于扩流部的开口直径，分离部与导流板的夹角为锐角。

本发明涉及的一次风管与煤粉浓淡分离器螺纹式连接，便于更换不同型号的煤粉浓淡分离器；所述分离部开口的形状包括使进入淡煤粉通道的煤粉分布更加均匀的同心圆形、螺旋线形和点阵形；所述一次风管的中心轴与二次风管的中心轴之间的夹角包括一次风管的中心轴与二次风管的中心轴之间的夹角等于90度、一次风管的中心轴与二次风管的中心轴之间的锐角夹角大于旋流叶片与一次风管的中心轴之间的锐角夹角以及一次风管的中心轴与二次风管的中心轴之间的夹角和旋流叶片与一次风管的中心轴之间的夹角相等，且均为锐角。

本发明涉及的新型低氮煤粉燃烧器的运行原理与过程是：一次风携带煤粉进入一次风管后在煤粉浓淡分离器作用下，部分一次风进入浓煤粉通道，其余一次风从分离部开口进入淡煤粉通道，导流板的角度与一次风的方向背逆，大部分煤粉由于惯性不会进入淡煤粉通道，少量煤粉被风夹带到淡煤粉通道，增强煤粉浓缩分级效果，进入浓煤粉通道的一次风的风速大于进入淡煤粉通道的一次风的风速，使得随一次风进入浓煤粉通道的煤粉量大于随一次风进入淡煤粉通道的煤粉量，携带浓煤粉的一次风在扩流部被点火装置提前点燃，延后二次风与浓煤粉通道里的煤粉混合的时间，扩流部是煤粉燃烧的中心区域，扩流部中的煤粉浓度高，氧气不足，煤粉处于还原性氛围中燃烧，不会产生或者产生少量的氮氧化物；由于二次风管的中心轴与一次风管的中心轴的夹角大于或等于旋流叶片与一次风管的中心轴的锐角夹角，且小于或等于90度，二次风进风方向和一次风进风方向形成的夹角大于或等于旋流叶片与一次风管的中心轴的锐角夹角，且小于或等于90度，所以二次风与进入淡煤粉通道的一次风汇合后形成混合风的方向与旋流叶片相同或相近，减小能量损失，旋流叶片使二次风与进入淡煤粉通道的一次风和煤粉充分混合，使中心燃烧区域各位置的煤粉浓度更加稳定，还原性氛围更加稳定，混合风在煤粉燃烧的中心区域的外围参与燃烧反应，由于外围的温度低于生成氮氧化物的反应温度，外围不会产生氮氧化物，并且外围氧气供给充足，未充分燃烧的煤粉和一氧化碳的可燃物在氧化氛围下实现充分燃烧；三次风位于燃烧反应的最外围，具有调节火焰的作用。

本发明与现有技术相比：一次风携带煤粉经煤粉浓淡分离器分为浓煤粉一次风流和淡煤粉一次风流，淡煤粉一次风流与二次风混合后在旋流叶片的作用下形成旋流风，浓煤粉一次风在煤粉浓淡分离器出口内缺氧燃烧，旋流风在煤粉浓淡分离器出口外富氧燃烧，三次风包裹在最外围以调节火焰；其结构简单，原理科学可靠，燃烧效果好，产生的氮氧化物少，节能环保，应用环境友好。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的煤粉浓淡分离器的结构原理示意图。

图3为本发明涉及的实施例1中的分离部开口的结构原理示意图。

图4为本发明涉及的实施例2中的分离部开口的结构原理示意图。

图5为本发明涉及的实施例3中的分离部开口的结构原理示意图。

具体实施方式：

下面结合实施例并通过附图对本发明作进一步描述。

实施例1：

本实施例涉及的新型低氮煤粉燃烧器的主体结构包括一次风管1、浓煤粉通道101、淡煤粉通道102、旋流叶片103、二次风管2、三次风管3、煤粉浓淡分离器4、分离部开口401、分离部402、稳流部403、扩流部404、导流板405和点火装置5；一次风管1的下部中央处开设有二次风管2，一次风管1的尾部外侧设置有三次风管3，一次风管1的内侧设置有与一次风管1螺纹式连接的煤粉浓淡分离器4，煤粉浓淡分离器4的内部中心处设置有点火装置5，一次风管1的中轴线与煤粉浓淡分离器4的中轴线重合，煤粉浓淡分离器4中的通道为浓煤粉通道101，一次风管1的内壁与煤粉浓淡分离器4的外壁之间的通道为淡煤粉通道102，淡煤粉通道102与二次风管2连通，一次风管1的尾部内壁设置有旋流叶片103，一次风管1的中心轴与二次风管2的中心轴之间的夹角和旋流叶片103与一次风管1的中心轴之间的夹角相等，且均为锐角；分离部开口401、分离部402、稳流部403和扩流部404配合构成煤粉浓淡分离器4，圆台形的分离部402的外壁上开设有同心圆形的分离部开口401，分离部开口401上设有百叶形的导流板405，导流板405翻向淡煤粉通道102，圆柱形的稳流部403的两端分别与分离部402和圆台形的扩流部404相连，点火装置5设置在扩流部404内，分离部402的开口直径大于扩流部404的开口直径，分离部402与导流板405的夹角为锐角。

本实施例涉及的一次风管1与煤粉浓淡分离器4螺纹式连接，便于更换不同型号的煤粉浓淡分离器4；同心圆形的分离部开口401使进入淡煤粉通道102的煤粉分布更加均匀。

本实施例涉及的新型低氮煤粉燃烧器的运行原理与过程是：一次风携带煤粉进入一次风管1后在煤粉浓淡分离器4作用下，部分一次风进入浓煤粉通道101，其余一次风从分离部开口401进入淡煤粉通道102，导流板405的角度与一次风的方向背逆，大部分煤粉由于惯性不会进入淡煤粉通道102，少量煤粉被风夹带到淡煤粉通道102，增强煤粉浓缩分级效果，进入浓煤粉通道101的一次风的风速大于进入淡煤粉通道102的一次风的风速，使得随一次风进入浓煤粉通道101的煤粉量大于随一次风进入淡煤粉通道102的煤粉量，携带浓煤粉的一次风在扩流部404被点火装置5提前点燃，延后二次风与浓煤粉通道101里的煤粉混合的时间，扩流部404是煤粉燃烧的中心区域，扩流部404中的煤粉浓度高，氧气不足，煤粉处于还原性氛围中燃烧，不会产生或者产生少量的氮氧化物；由于二次风管2的中心轴与一次风管1的中心轴的夹角大于或等于旋流叶片103与一次风管1的中心轴的锐角夹角，且小于或等于90度，二次风进风方向和一次风进风方向形成的夹角大于或等于旋流叶片103与一次风管1的中心轴的锐角夹角，且小于或等于90度，所以二次风与进入淡煤粉通道102的一次风汇合后形成混合风的方向与旋流叶片103相同或相近，减小能量损失，旋流叶片103使二次风与进入淡煤粉通道102的一次风和煤粉充分混合，使中心燃烧区域各位置的煤粉浓度更加稳定，还原性氛围更加稳定，混合风在煤粉燃烧的中心区域的外围参与燃烧反应，由于外围的温度低于生成氮氧化物的反应温度，外围不会产生氮氧化物，并且外围氧气供给充足，未充分燃烧的煤粉和一氧化碳的可燃物在氧化氛围下实现充分燃烧；三次风位于燃烧反应的最外围，具有调节火焰的作用。

实施例2：

本实施例涉及的新型低氮煤粉燃烧器的主体结构同实施例1，不同之处在于分离部开口401为螺旋线形，使进入淡煤粉通道102的煤粉分布更加均匀；一次风管1的中心轴与二次风管2的中心轴之间的夹角等于90度。

实施例3：

本实施例涉及的新型低氮煤粉燃烧器的主体结构同实施例1，不同之处在于分离部开口401为点阵形，使进入淡煤粉通道102的煤粉分布更加均匀；一次风管1的中心轴与二次风管2的中心轴之间的锐角夹角大于旋流叶片103与一次风管1的中心轴之间的锐角夹角。

Claims (3)

1.一种新型低氮煤粉燃烧器，其特征在于主体结构包括一次风管、浓煤粉通道、淡煤粉通道、旋流叶片、二次风管、三次风管、煤粉浓淡分离器、分离部开口、分离部、稳流部、扩流部、导流板和点火装置；一次风管的下部中央处开设有二次风管，一次风管的尾部外侧设置有三次风管，一次风管的内侧设置有与一次风管螺纹式连接的煤粉浓淡分离器，煤粉浓淡分离器的内部中心处设置有点火装置，一次风管的中轴线与煤粉浓淡分离器的中轴线重合，煤粉浓淡分离器中的通道为浓煤粉通道，一次风管的内壁与煤粉浓淡分离器的外壁之间的通道为淡煤粉通道，淡煤粉通道与二次风管连通，一次风管的尾部内壁设置有旋流叶片；分离部开口、分离部、稳流部和扩流部配合构成煤粉浓淡分离器，圆台形的分离部的外壁上开设有分离部开口，分离部开口上设有百叶形的导流板，导流板翻向淡煤粉通道，圆柱形的稳流部的两端分别与分离部和圆台形的扩流部相连，点火装置设置在扩流部内，分离部的开口直径大于扩流部的开口直径，分离部与导流板的夹角为锐角。

2.根据权利要求1所述的新型低氮煤粉燃烧器，其特征在于一次风管与煤粉浓淡分离器螺纹式连接，便于更换不同型号的煤粉浓淡分离器；所述分离部开口的形状包括使进入淡煤粉通道的煤粉分布更加均匀的同心圆形、螺旋线形和点阵形；所述一次风管的中心轴与二次风管的中心轴之间的夹角包括一次风管的中心轴与二次风管的中心轴之间的夹角等于90度、一次风管的中心轴与二次风管的中心轴之间的锐角夹角大于旋流叶片与一次风管的中心轴之间的锐角夹角以及一次风管的中心轴与二次风管的中心轴之间的夹角和旋流叶片与一次风管的中心轴之间的夹角相等，且均为锐角。

3.根据权利要求1所述的新型低氮煤粉燃烧器，其特征在于运行原理与过程是：一次风携带煤粉进入一次风管后在煤粉浓淡分离器作用下，部分一次风进入浓煤粉通道，其余一次风从分离部开口进入淡煤粉通道，导流板的角度与一次风的方向背逆，大部分煤粉由于惯性不会进入淡煤粉通道，少量煤粉被风夹带到淡煤粉通道，增强煤粉浓缩分级效果，进入浓煤粉通道的一次风的风速大于进入淡煤粉通道的一次风的风速，使得随一次风进入浓煤粉通道的煤粉量大于随一次风进入淡煤粉通道的煤粉量，携带浓煤粉的一次风在扩流部被点火装置提前点燃，延后二次风与浓煤粉通道里的煤粉混合的时间，扩流部是煤粉燃烧的中心区域，扩流部中的煤粉浓度高，氧气不足，煤粉处于还原性氛围中燃烧，不会产生或者产生少量的氮氧化物；由于二次风管的中心轴与一次风管的中心轴的夹角大于或等于旋流叶片与一次风管的中心轴的锐角夹角，且小于或等于90度，二次风进风方向和一次风进风方向形成的夹角大于或等于旋流叶片与一次风管的中心轴的锐角夹角，且小于或等于90度，所以二次风与进入淡煤粉通道的一次风汇合后形成混合风的方向与旋流叶片相同或相近，减小能量损失，旋流叶片使二次风与进入淡煤粉通道的一次风和煤粉充分混合，使中心燃烧区域各位置的煤粉浓度更加稳定，还原性氛围更加稳定，混合风在煤粉燃烧的中心区域的外围参与燃烧反应，由于外围的温度低于生成氮氧化物的反应温度，外围不会产生氮氧化物，并且外围氧气供给充足，未充分燃烧的煤粉和一氧化碳的可燃物在氧化氛围下实现充分燃烧；三次风位于燃烧反应的最外围，具有调节火焰的作用。