CN1095970C

CN1095970C - 燃烧粉状燃料的方法和装置

Info

Publication number: CN1095970C
Application number: CN94120063.9A
Authority: CN
Inventors: P·德恩亚丁; K·沙沃莱伦; J·列皮科
Original assignee: IVO International Oy
Current assignee: Engineering Co
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1994-11-08
Publication date: 2002-12-11
Anticipated expiration: 2014-11-08
Also published as: DE4395243T1; US5799594A; HUT75328A; WO1995013502A1; CZ290627B6; PL305749A1; PL185958B1; RU94045853A; CZ130296A3; HU220143B; RU2104443C1; CN1106909A; HU9601208D0; AU5422594A

Abstract

用于在切向燃烧锅炉内燃烧粉状燃料并减少氧化氮的排放量的方法，包括下述步骤：将风量基本不足的燃料和一次风混合物经过一个燃料供应管(1)切向地输送到锅炉的炉内，以便形成还原火焰(II)；以及至少将一股助燃空气气流吹入炉内。本发明是建立在下述步骤的基础上：使一次风和燃料的合流进行再循环，并使其流过延伸到燃料供应管(1)内的火焰稳定器(9)并造成燃料供应管开口端(2)处的紊流；以及引导助燃空气流朝离开一次风/燃料流的方向流动，以便防止助燃空气混入还原火焰(II)。

Description

燃烧粉状燃料的方法和装置

本发明用于在切向燃烧锅炉内燃烧粉状燃料并为还原氧化氮提供还原条件的方法。

本发明还涉及一种实施该方法的装置。

目前，在发展现代燃烧技术和装置时，减少发电厂废气中的有害排放物已成为主要目标之一。利用现代技术可在很大程度上控制氧化硫和固体颗粒的排放，但是氧化氮的排放则仍然是个完全未解决的问题。众所周知，在燃烧过程中形成的NOx是造成空气污染的主要原因之一；因此，目前已对燃烧器作了某些基本改进，或对整个燃烧系统作了一些改进。在燃烧粉状燃料中存在的特有问题就在于：在燃烧过程中，有机结合的氮(在煤和泥煤中氮的重量百分比含量为1-2％)会释放到气相中去，并会产生大量NOx排放物。

在煤燃烧的第一阶段，即热解阶段中，大部分燃料—氮释放到气相中，并且形成像HCN和NH₃这样的气态化合物。在热解阶段之后，有少量的燃料—氮保留在仍含有称为“碳—氮”的固体颗粒的后热解阶段中。在该过程中，如果存在大量氧气，则大部分NH₃和HCN被氧化成NOx。如果氧气含量低到一定程度，这些化合物往往会还原成分子N₂。我们知道，在低氧和高温的条件下，HCN和NH₃能将已形成的NOx还原成分子N₂。

另外，某些中间燃烧产物的化学基，尤其是CHi基可还原NOx并从而再次形成NH₃和HCN，它们能进一步还原NOx。温度越高并且含氧量越低，则还原反应进行得越容易。因此，为了在煤或其它粉状燃料的燃烧过程中抑制NOx的产生，所要解决的技术问题是如何造成一种低氧高温的气氛。

一般说来，称为双级燃烧的燃烧过程适用于这个用于减少NOx排放的低氧区。在该过程中，在燃烧炉的燃烧器区域内形成一个空气量不足区，所以为了实现完全燃烧，通过设在燃烧器下游的所谓后空气口提供与上述不足空气量相适应的空气量，因此整个燃烧炉的燃烧得到改善，从而减少了NOx的排放量。然而，在类似这种双级燃烧的情况下，在燃烧器的空气不足区内形成半燃的煤颗粒(碳)，并且在炉内需要较大的自由空间，以便利用后空气使碳完全燃烧。因此，尽管在减小燃烧的NOx排放方面上述燃烧过程(双级燃烧)相当有效，但它仍然有某些局限性，例如会产生未燃烧的碳和不稳定的火焰状态等。

现在已制成一种新型的低NOx燃烧器，它形成的空气不足区非常靠近燃烧器的尖端部，并可利用单个燃烧器实现双级燃烧。将这种单个燃烧器的分级技术与整体炉的分级相结合(OFA，过热空气技术)对于降低NOx的排放是非常有效的。美国专利US4,545,307描述了这种低NOx燃烧器。在US4,545,307中描述的燃烧器被设计成垂直地安装在炉壁内。这些燃烧器的燃料供应管的开口端处装有一个火焰稳定器，它能促使粉状燃料迅速点燃，这样可在燃烧器附近形成一个高温还原区。除了还原NOx排放物外，该火焰稳定器还能有效地还原大量未燃尽的碳。在这些燃烧器中，粉状燃料由载运空气输送进入燃烧部，载运空气占总助燃空气的20％到30％，助燃空气先通过一根输煤管，再通过一个喷口和火焰稳定器喷出。在燃烧器的外周边部分处，由送风叶片输送的处于旋流运动的二次风气流将通过一个二次风调节器。此外，在外周边部分内，三次风气流将通过一个三次风调节器，利用一个径向旋流器使三次风处于旋流运动状态。为了达到较低的NOx浓度，必须使一次燃烧区与燃烧器喉部附近的二次和三次风气流分离开，以便形成良好的还原气氛，另一方面也可增强未燃尽的碳与三次风之间混合的后火焰。

这些现代低NOx燃烧器被垂直安装在炉壁内(壁燃锅炉)，并且火焰被垂直引向炉的中央。在壁燃锅炉内安装了几个彼此靠近的单个燃烧器，所有燃烧器都有本身独立的火焰。所有这些火焰都是稳定的和分级的，它们独立地利用能使助燃空气作高速旋流运动的燃烧器。在现有技术的燃烧器(例如US4545307中的燃烧器)中，空气不足区内的分级燃烧独立地出现在各火焰中，并在燃烧器附近形成还原区，因而使氧化氮和未燃尽碳的量得以减少。

在切向燃烧锅炉内，燃烧器垂直地设置在各角内，火焰和助燃空气被引向相对的角上，以便在炉的中央形成旋流。在使用切向燃烧锅炉的情况下，燃烧和助燃空气沿轴向被喷入锅炉内，并在中央旋流(火球)内进行最后的混合。中央旋流可补偿助燃空气旋流的不足并维持火焰的稳定性。现有技术的切向喷嘴燃烧器一般包括一根燃料管、一条二次风通道，有时也可在燃料管和二次风通道之间设有冷却物料的中间风道。在使用喷嘴燃烧器时，着火点与燃烧器喉部之间的距离一般为2至3米，燃料的燃烧主要发生在中央旋流内。燃料和助燃空气的平行气流在着火点之前混合在一起，同时在氧化气氛中燃烧并形成NOx排放物。在双级燃烧的情况下，直到产生中央旋流之后才形成空气不足还原区，并且在燃烧器喉部与中央旋流之间的燃料流中未出现分级。只有中央旋流火焰才能实现分级，靠使用喷嘴燃烧器是无法实现在现代壁式低NOx燃烧器中所实现的纵深分级。

通过改进锅炉和燃烧器并安装一个过热空气系统(OFA)，而不是安装全新的低NOx燃烧器，可以减少目前切向燃烧锅炉的NOx排放物。一般来说，这意味着燃烧被延迟，结果使未燃尽的碳量增多，并且只有中度NOx被还原。美国专利US5020454描述了一种用在切向燃烧锅炉上的燃烧系统。该系统包括一个风箱、第一组燃料喷嘴、第二组燃料喷嘴和偏移空气喷嘴。第一组燃料喷嘴安装在风箱内。用于将聚集的燃料喷入炉内，以便利用喷入的燃料形成第一富燃料区；第二组燃料喷嘴安装在风箱中，用于将聚集的燃料喷入炉内，以便利用喷入的燃料形成第二富燃料区；偏移气流喷嘴也安装在风箱内，用于将偏移气流喷入炉内并使之朝炉壁方向运动。该系统还包括两组过热空气喷嘴。利用该系统可在炉内形成富燃料区，并在整个炉内发生分级燃烧。这样便减少了氧化氮排放物，但该系统有几个缺陷。该系统过于复杂，炉的改装费用也十分昂贵。由于助燃空气与燃料迅速混合，所以无法实现纵深分级，这样在火焰区内就难以维持还原条件。在这些改型的锅炉中，由于点火延迟，所以分级发生在主旋流内，而不是发生在一次燃烧区内。

由于控制切向燃烧锅炉内氧化氮排放物的需求也不断增强，所以需要更好地改进燃烧方法和能装在目前切向燃烧锅炉内的燃烧器。

本发明的目的是提供一种全新式的燃烧器以及一种减少切向燃烧锅炉内氧化氮排放物的燃烧方法。

本发明的另一个目的是提供一种减少切向燃烧锅炉产生结渣问题的新方法，以便减少未燃尽碳的量和提高火焰的稳定性。

本发明是建立在切向燃烧锅炉的燃烧器内控制空气和燃料流动的基础上的，因而将空气不足的一次风和燃料的混合物经过一个火焰稳定器送入燃烧室内，并且至少有一股助燃空气流围绕一次燃料流而进入中央旋流，所以在进入中央旋流之前，助燃空气基本上不与燃料混合，并在燃烧器出口附近形成一个空气不足还原区。

按照本发明的一个实施例，二次助燃空气流围绕由燃料燃烧形成的火焰而流动，以便在火焰周围提供一个分离的空气层，而三次助燃空气流被引向水冷壁并水平地离开火焰。

在下文中称本发明的燃烧器为NR-JET燃烧器。

更具体的说，本发明提出一种在切向燃烧锅炉中燃烧粉状燃料并减少氧化氮的排放量的方法，包括如下步骤：

-将风量基本不足的粉状燃料和一次风混合如一股流，经过一个燃料供应管切向地输送到锅炉的炉内，以便形成还原火焰；

-引导至少一股助燃空气流进入炉内，

-使一次风和燃料的合流进行再循环，并通过使其流过延伸到燃烧供应管内的火焰稳定器而使燃料供应管的开口端处产生紊流，其特征在于，

-引导至少一股助燃空气流轴向流向并离开一次风/燃料流的方向流动，以便阻止至少一股助燃空气与还原火焰的混合；

-引导至少一股助燃空气流的步骤包括引导助燃空气从空气/燃料流的周围吹入炉内，以使空气流包围燃料流，并引导空气流离开空气/燃料混合物流而流动，从而在还原火焰周围形成分隔的包围层；

-引导二次助燃空气流从一次空气/燃料流的周围并离开空气/燃料流进入炉内，使二次助燃空气气流包围一次空气/燃料流，从而二次助燃空气气流包围一次空气/燃料流，以便在还原火焰周围形成分隔的包围层，

-引导与助燃空气气流相隔开的上部和下部三次助燃空气流进入炉内，其中上部和下部三次助燃空气流分别被引导向上和向下离开一次燃料和空气流；和

-上部和下部三次助燃空气流也被斜向地朝离开二次助燃空气流的方向引导。

另外，本发明也提出用于在切向燃烧锅炉内燃烧粉状燃料从而减少氧化氮的排放量的装置，包括：

-中央燃料管，用于将燃料随空气流一起切向地送入锅炉燃烧器内，从而送入还原火焰，

-在燃料管附近设置至少一条助燃空气通道，用于将助燃空气流送入炉内，

-在燃料管的端部设有向内延伸到燃料管内的火焰稳定器，该火焰稳定器具有空气/燃料混合物可通其被送入炉内的一个孔，其特征在于，

-在至少一个助燃空气通道的开口端设置装置，用于引导至少一个助燃空气相对空气/燃料混合轴向并离开空气/燃料混合物流动，以阻止至少一股助燃空气与还原火焰的混合；

-在燃料管的周围设置助燃空气通道，使助燃空气流从空气/燃料混合周围输送，从而包围空气/燃料混合并在还原火焰周围形成分隔的包围层；

-设置在燃料管周围的一条二次风通道，它使二次助燃空气流通绕燃料/空气流而被输送，使助燃空气流包围燃料/空气流，以便在还原火焰周围形成分隔的包围层，

-用于上部和下部三次风的上部和下部三次风通道，其与燃料/空气混合物流的出口位置相隔开，该上部和下部通道包括位于它们各自开口端的装置，用于引导三次助燃空气流分别朝上和朝下离开燃料/空气流。

本发明的主要目的和优点是在相当大程度上减少了烟气中的氧化氮排放物。利用本发明，可至少将要向燃烧锅炉内有NOx排放物减少到与现代壁燃烧式锅炉的NOx排放物相同的水平。分级发生在燃烧器前部的独立的主燃烧区内以及含过热空气的主旋流内。利用这种新燃烧方法，可实现比传统的切向燃烧锅炉深得多的分级。

将空气引导到水冷壁、从而在壁附近提供氧化气氛可避免切向燃烧锅炉出现的结渣问题。由于燃料被快速点燃，所以未燃尽的碳量得以减少，同时提高了火焰的稳定性。NR-JET燃烧器的结构比较简单。根据本发明，NR-JET燃烧器主要应用于改装老式的切向燃烧锅炉。当老式锅炉用这些燃烧器改装后，NOx排放物明显地减少，燃烧效率也得到提高。

本发明为切向燃烧锅炉提供了一种全新的低NOx燃烧器，即NR-JET燃烧器，该燃烧器利用了在壁燃式低NOx燃烧器中所应用的上述某些原理。在已装有NR-JET燃烧器的锅炉中，分级出现在燃烧器前部的主燃烧区内和含过热空气的主旋流内。在NR-JET燃烧器中，粉状燃料由占总助燃空气量20％到30％的载运空气喷入燃烧炉内。在燃料管的周围有一个同轴的二次风通道，用于将二次风喷入炉内。在燃烧器的最上部和最下部都设有三次风通道及各自的喷口。为了在主燃烧区内形成良好的还原气氛，用隔离物将燃料流与三次风气流分隔开。除了隔离物之外，两个三次风喷口都装有朝外引导的导向套，该套引导三次风气流垂直地离开主燃烧区。此外，被引导的三次风沿水平方向离开炉的中心并朝水冷壁流动。这样，使氧气保持在水冷壁上，并提高了对下部炉热的吸收。这样可防止出现大量过热空气，以利于在炉下部排渣和提高炉的出口温度。

下面将参照附图详细解释本发明。

图1是用于切向燃烧锅炉的传统喷嘴燃烧器的前剖示意图；

图2是本发明一个实施例的前剖示意图；

图3是本发明第二实施例的前剖示意图；

图4是本发明第三实施例的前剖示意图；

图5是本发明第四实施例的示意图；

图6是将三次风射流水平地朝水冷壁方向引导的原理示意图。图中的角度只是用于进行说明的实例。

基本上说有三种类型的燃烧器，即NR-JET1，NR-JET2和NR-JET3。所有这些燃烧器NR-JET都具有基本相同的功能概念，但不同结构的需求是建立在目前锅炉/燃烧器喉部内空间不足的基础上的。NR-JET3燃烧器具有最好的燃烧特性和最低的NOx排放物，但是该燃烧器喉部的直径是最大的，这就限制了该燃烧器的应用。

本发明所使用的这种燃烧器的优选结构表示在图2-5中。图1-4还显示出火焰的形状和说明燃烧过程的不同的燃烧区。

在图中，I_o是挥发区，I是一次再循环区，II是还原区，III是强扰动燃烧区，IV是三次再循环区，V是停滞区，VI是二次再循环区，VII是主旋流。

传统的喷嘴燃烧器由矩形粉煤管1和煤管的喷口2组成。燃料管1的外围是具有上部二次风喷口4的上部二次风通道3和具有下部二次风喷口6的下部二次风通道5。从图1中可以看出，还原区II是非常小的。

图2表示本发明的NR-JET1燃烧器。NR-JET包括用于输送粉状燃料的矩形燃料管1和位于燃料管出口端的喷口2。燃料管外围有同设置的矩形二次风通道7，它构成了一条包围粉状燃料管1外周边的二次风通路；该燃料管的外围还具有通道7的喷口8。NR-JET1燃烧器还装有火焰稳定器9，它包括煤管1内侧的环9a和位于二次风通道7内的导向套9b。环9a具有与燃料管1的喷口2的横截面相同的矩形形状，并且该环9a垂直地朝燃料管1的中心轴延伸。环9a的横截面可以是一个不间断的环，但在这种结构中，环9a上设有向燃料管1内延伸的一些齿。二次风通道7包围着煤燃料管1的端部，火焰稳定器9的外部二次风导向套9b延伸到通道7内。此外，NR-JET1燃烧器的二次风通道7的外侧部分设置有倾斜的导向套10。倾斜导向套的垂直外角θ₂的角度相对于燃烧器的中心轴一般为5-40°之间。

火焰稳定器9是围绕燃料管1的内壁的一个环，它是用抗磨耐热材料(例如陶瓷或耐热钢)制成的，或复盖这种材料。在这种结构中，火焰稳定器9是一个具有一个孔的矩形或圆柱形的钝体，粉煤流沿该孔的中心部分流过该孔，该火焰稳定器9设置在燃料管1的开口端。火焰稳定器的内侧，即环9a沿几乎垂直于燃料管1的轴向方向延伸，而火焰稳定器的二次风导向套9b是沿平行于粉煤管轴向的方向朝燃烧炉延伸或者以一个使导向套的直径扩大到二次风通道7的径向的角度延伸而形成的。此外，为了提高燃料管1的喷口出口处的可点火性并在出口端可靠地产生高温还原火焰，应使环9a形成一个带齿的裙圈，该裙圈从喷口2的出口处的燃料管1的内周边表面向燃料管1的中心伸出，这样可确保本发明的高效率。裙圈可以是一个连续的环，但在本实施例中，它是锯齿形的，即在其上有许多缺口部分。火焰稳定器9的环9a的内径或尺寸d₁和燃料管1的内径d₂最好由关系式0.7≤(d₁/d₂)≤0.98来确定，d₁/d₂的最佳值应为0.9左右。d₁/d₂的比值不局限于上述范围，但如果d₁/d₂的比值过低，则火焰稳定器向燃料管1内伸进的过多，这样会增加通过喷口的粉煤流的流速，并因此会提高供料管内部的压降。倾斜的二次风导向套9b和燃料管的中心轴之间形成的角θ₁一般在15-25°之间，以便得到足够的火焰保持作用并很好地将中央还原火焰与氧化主火焰和助燃空气分离开。

NR-JET₂燃烧器包括一根具有喷口2的矩形燃料管1。燃料管周围有同轴设置的矩形二次风通道7，它在燃料管1的外周形成一条二次风通路，燃料管周围还有通道7的喷口8。在燃烧器的最上部和最下部具有上部三次风通道11和下部三次风通道13，以及对应的喷口12和14。在三次风通道11和二次风通道7之间有上隔离件16，而在下部三次风通道13和二次风通道7之间有下隔离件15。隔离件的主要作用是将二次和三次风气流分离开，以便防止在燃烧器前部形成还原区II。隔离件15，16的高度(d₃)一般在30至350mm之间变化。火焰稳定器9类似于NR-JET1燃烧器中的火焰稳定器。

上部和下部三次风通道11和13也装有具有上仰角θ₃的导向套17和18。θ₃一般在5至40°之间。为了对三次风喷口12，14中的三次风形成足够好的类似漏斗的作用，套的长度应设计成使套的长度1和三次风通道的高度h₁之间的关系为l/h₁≥2(图3)。在不减小类似漏斗的作用的情况下，可以通过使用中间导向套17a和18a来缩短套的长度，但这时应将这些套设计成能使套的长度l与在中间导向套和空气通道壁之间形成的通道的高度h₂之间的关系为l/h₂≥2。

切向喷嘴燃烧器NR-JET3与NR-JET₂燃烧器基本类似，不同之处只在于在二次风通道7内设置了一些空气叶片19。这些轴向叶片19使二次风气流产生能加强燃烧器喉部附近的紊流燃烧的切向分速度。一般来说，空气叶片19的数量为8-15个，并且这些叶片相对于轴向成40°-50°角，使涡流值在0.5和1.0之间。NR-JET2和NR-JET3之间的另一个差别是燃料管和空气通道的形状不同。燃料管1、燃料喷口2、二次风通道7和二次风喷口8都为圆筒形状，如上所述，它们都设有火焰稳定器9，火焰稳定器包括有一定倾角的二次风导向套9b和带齿的环9a。火焰稳定器9，隔离件15，16，三次风通道11，13和三次风喷口12，14都为圆筒形。

一次风量主要取决于轧制情况，一般在20％至30％之间。一次风的最佳速度为15-25m/s。根据本发明，二次风的一个目的为了防止煤/一次风气流的扩散。二次风高速地从还原火焰II周围流过，它形成一个减少被驱赶到炉壁的煤碳颗粒的分离层，并且可减轻锅炉的结渣现象。此外，一次风和二次风量应能使燃料的挥发材料燃烧。因此，煤或其它燃料中的挥发物的百分比决定了二次风量，该百分比通常低于30％。为了达到足够的包围作用和二次风与一次风/燃料混合物的适当混合比，二次风的速度必须足够高，即约为30-80m/s。其余的助燃空气通过三次风喷口喷出，二次风与三次风之间的质量流量比为1∶2-1∶5。在三次风喷口处的三次风流速为30-80m/s。如果燃料中的挥发物含量低，则可提供充足的一次风量，以便燃烧还原火焰中的这些挥发物。在这种情况下，必须避免二次风与还原火焰混合。在本实施例中，二次风的流动与三次风的流动相类似，并且与NR-JET2和NR-JET3燃烧器不同，本实施例不存在分离的二次风气流。在这种情况下，助燃空气通道可以包围一次风/燃料通道，或者也可以设在燃料管上部和下部的两个独立的通道内。

另一个非常重要的事实涉及火焰的稳定性及混合情况：使用旋流燃烧器时，三次风具有较高的涡流值，该值能提供较好的后火焰混合和稳定状态。使用切向NR-JET燃烧器时，三次风只具有轴向动量，但在这种情况下，中心旋流可补偿涡流的不足并维持混合和火焰稳定状态。

在使用传统的喷嘴燃烧器的情况下(轴流，无旋流，见图1)，点火点远离燃料管，挥发区I。较大，火焰不稳定并没有还原区II，或还原区很小，这会造成较高的NOx排放量。在使用传统喷嘴燃烧器的切向燃烧锅炉内，实际火焰稳定状态出现在主旋流区VII内。紊流/氧气燃烧区III出现在一次风气流的外边界层和主旋流内。

NR-JET1燃烧器装有火焰稳定器9，它有助于一次再循环区I的形成，该区可改善点火性能和提高火焰稳定性。二次风高速地从一次风和燃料周围流过，这样可防止燃料流的扩散。二次风通路8的形状可引导部分二次风离开一次风和燃料而流动(环9a+套9b，θ₂)。因此，还原区II较大并比传统喷嘴燃烧器更靠近燃烧器喉部。

按与NR-JET1相同的方式，NR-JET2上装有火焰稳定器9，它有助于一次再循环区I的形成，该区可改善点火性能和提高火焰稳定性。由于有三次再循环区IV，所以与NR-JET1相比较，NR-JET2的点火性和火焰稳定性提高了。它是由于在二次风气流和三次风气流之间形成了负压区的结果，因而来自主旋流的热烟气被再次返回到燃烧区。此外，与NR-JET1相比较，只有很少的二次风混入挥发区内，于是避免了稀释作用并增强了点火性和火焰稳定性。由于这些作用，挥发会更为迅速，挥发区也较小。在两个隔离件的前部形成了停滞区V，该区可有效地避免三次风混入还原区II内，所以它不会干扰还原条件的形成。隔离件的长度(d₃)决定了停滞区V的水平长度，所以d₃越长，停滞区越好，并且NOx的还原性也越好。由于套可引导三次风离开一次燃烧区，所以除了隔离件外，三次风导向套17，18可防止三次风混入还原区II中。上部三次风喷口朝向上方，因此下部三次风喷口从一次燃烧区朝向下方，以防止三次风在进入中央旋流(火球)之前混入火焰中，燃料的最后氧化是在中央旋流中进行的。

除了引导三次风喷口12和14朝上和朝下外，它们的形状可引导三次风离开炉的中心而朝炉的水冷壁23流动(图6)。利用该方式可使氧气避开炉的中心并靠近水冷壁23，以防止在那里形成还原气氛。炉下部的结渣减少，并且炉下部的吸热增加了。三次风的流动方向和壁23之间的角θ₇最好为5-45°，并因此而在三次风通路内设置导向套。图6也显示出从炉中心流向中央旋流24的燃料流25，燃料最后在中央旋流燃烧。

由于有隔离件以及相互分开的二次风和三次风，所以NR-JET2燃烧器的还原区II比传统的喷嘴燃烧器和NR-JET1燃烧器的还原区大。

NR-JET3燃烧器与NR-JET2燃烧器相类似，但燃料管1、二次风通道7和二次风喷口8是圆形的。由于这种形状，可在二次风通道7内装设轴向旋流器。涡流值在0.5至1.0之间。由于有二次风旋流，所以在产生热点的一次风和三次风喷嘴之间形成二次风再循环区VI，并且向主燃烧区的热传递也增强了。这样就提高了火焰的稳定性，挥发进行得更迅速，并形成较大的还原区。利用这种结构，可使未燃尽的碳最少(快速点火)和使NOx的排放量最低(大还原区)。

在使用NR-JET1，2和3燃烧器的情况下，可在燃料管1内部应用文丘里部件20和粉状燃料聚集器(P.F concentrator)部件22。这种燃料管显示在图5中。文丘里部件20设在离开燃料管1出口端一段距离的位置，聚集器穿过文丘里部件20的喉部。当燃料管1的内径在文丘里部件20之后开始扩大的同时，聚集器22的尺寸也开始扩大。在靠近管1的出口处的地方聚集器22的尺寸开始缩小，该聚集器在火焰稳定器9的附近终止。利用文丘里部件20，可在P.F聚集器22前达到更均匀的燃料颗粒分布。为了提高点火性，同时增加火焰稳定器周围的粉状燃料的浓度，提高火焰的稳定性是最为有效的。在气体和颗粒的两相流中，如果通路扩大，由于气体和颗粒之间的动量差而形成非均匀浓度，所以应使用P.F.聚集器。燃料聚集器设在燃料管的中心线上并有一个隆起部分，该隆起部分使燃料流的前侧形成5-60°(θ₅)角，在燃料流的出口侧形成5-30°(θ₆)角。

Claims

1.一种在切向燃烧锅炉中燃烧粉状燃料并减少氧化氮的排放量的方法，包括如下步骤：

-引导至少一股助燃空气流进入炉内，

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，助燃空气流的流速为30-80m/s。

3.按照权利要求1的方法，引导至少一股助燃空气流的步骤包括引导一股上部助燃空气流沿燃料供应管中心线上方进入炉内和引导少一股下部助燃空气流沿燃料供应管中心线的下方进入，以便进一步燃烧燃料，其中上部助燃空气流和下部助燃空气流与一次燃料和空气流相隔开并被分别向上和向下引导离开气流燃料和空气流。

4.按照上述任何一项权利要求的方法，其特征在于一次风气流的流速为15-25m/s。

5.按照权利要求1-3之一的方法，其特征在于，还包括使二次助燃空气流在燃料流周围循环的步骤。

6.按照权利要求5的方法，其特征在于，二次助燃空气流在燃料流周围循环具有涡流值为0.5和1.0之间。

7.用于在切向燃烧锅炉内燃烧粉状燃料从而减少氧化氮的排放量的装置，包括：

-中央燃料管(1)，用于将燃料随空气流一起切向地送入锅炉燃烧器内，从而送入还原火焰，

-在燃料管(81)附近设置至少一条助燃空气通道，用于将助燃空气流送入炉内，

8.按照权利要求7的装置，其特征在于，至少一条助燃空气通道包括：

用于在燃料管上方将上部助燃空气流送入炉内的上部通道，和

用于在燃料管下方将下部助燃空气流送入以便进一步燃烧燃料的下部通道，其中上部和下部通道的开口端与燃料/空气混合物流相隔开，并上部和下部通道包括位于它们各自开口端的装置，用于分别引导助燃空气流朝上和朝下离开燃料/空气流。

9.按照权利要求7的装置，其特征在于，用于引导上部和下部三次风气流的装置包括设在上部和下部三次风通道端部并相对于该装置的中心轴成5-40°角的导向套。

10.按照权利要求9的装置，其特征在于，其中一个导向套的长度除以一个三次风通道的高度的值等于或大于2。

11.按照权利要求9的装置，其特征在于，还包括在三次风通道内设有中间导向套，其中中间导向套的长度除以一个中间导向套与一个三次风通道壁之间的空间高度是至少为2。

12.按照权利要求7的装置，其特征在于，火焰稳定器包括一个设在二次助燃空气通道的端部并相对该装置的中心轴成15-25°角的倾斜导向套。

13.按照权利要求7的装置，其特征在于，火焰稳定器包括延伸到中央燃料管内的带齿环。

14.按照权利要求7的装置，其特征在于，还包括：

一个在燃料管内部的文丘里喉管；

一个设在燃料管的中心线上的燃料聚集器，它有一个隆起的部分，该隆起部分在燃料流的前侧形成5-60°角并在燃料流的出口侧形成5-30°角。