CN203757697U - 煤粉高温低NOx燃烧的分级布风装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置，包括燃烧装置、风室系统、进风管、可视除渣装置；在燃烧装置的侧壁上布置有多级进风管，风室系统通过进风管连通至燃烧装置的内部；可视除渣装置安装在可通过进风管观察到燃烧装置内部光的位置上，清渣装置连通风室系统内外部。本实用新型合理地实现空气分级，最大限度地降低NO_X的生成，加强煤粉燃烧，提高煤粉燃烬率，同时又能解决传统旋风炉风口结渣等问题，其可视除渣装置具有进风、可视、除渣三个功能。

Description

煤粉高温低NOx燃烧的分级布风装置

技术领域

本实用新型属于煤粉清洁燃烧技术领域，具体涉及煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置。

背景技术

近年来，随着工业生产的不断发展，NO_X排放也不断增加，尤其是燃煤所产生的NO_X，因而对生态环境和人类健康带来了严重危害。为了降低NO_X的生成，一般会采用燃烧过程控制和燃烧后控制这两种方法，而燃烧过程控制是最为经济的方法。

目前，针对煤的燃烧通常采用燃料分级和空气分级等燃烧方式，其中空气分级燃烧的基本原理就是将燃烧过程分阶段进行，先通入少于理论空气量的空气使燃料处于欠氧燃烧状态，然后通入煤粉燃烧所需的剩余空气，具体表现过程如下：

（1）在挥发分析出和燃烧的初期，促使煤粉气流与热烟气尽可能快地混合，母氮在这个阶段得到释放；

（2）在挥发分燃烧阶段，减小局部过量空气系数，创造局部的缺氧环境，使释放出的母氮尽可能多地通过NO的还原反应生成N₂，这时虽然燃料中的母氮析出较多，但由于还原性气氛的存在，NO的生成量却大大减少；

（3）在挥发分燃烧基本结束的同时，焦炭开始燃烧，火焰温度将逐渐达到最大，继续保持局部的缺氧环境，有利于NO的充分还原，同时，在缺氧的条件下，即使火焰温度达到1600℃以上，形成的热力型NO_X也较少；

（4）燃料在还原区作充分的停留后，接着进入下一区段，在该区段内送入完全燃烧所需的剩余空气，确保燃料完全燃烧。此时即便燃料充分燃烧，但由于空气量的增加而不会使得火焰温度升高，因此这个阶段也不利于NO_X的生成。

空气分级燃烧技术最开始应用于电站锅炉的煤粉燃烧上，并且得到成熟使用，近年来在工业锅炉煤粉旋风燃烧上也得到借鉴。很多传统煤粉旋风技术、燃烧器或旋风炉，如专利CN86108138A、CN2051324U、CN2056960U、CN201043745Y、CN101324334A所描述，参与煤粉燃烧的风一般都从燃烧室的侧壁以切向或割向的形式进入燃烧室内部，这样的布风结构简单，而且可以在燃烧室内形成强烈的旋流场， 然而进风口处于燃烧室侧壁熔渣流场中，熔渣在高速的进风气流的强烈冷却作用下容易在风口造成结渣，从而增加进风阻力，并破坏进风气流的流向，使得燃烧室内的空气动力场遭到破坏，使得煤粉燃烧不稳定，严重时还会逐步堵死进风通道。另外，由于在燃烧过程中无法观察和及时清理风口的结渣，随着运行时间的延长，风口结渣程度增加，燃烧工况随之不断恶化，严重时需要被迫停炉检修，且清渣工作必须由人员进入到燃烧室内进行清渣，清渣工作的效率较低。

针对这方面的缺陷，专利CN86108138A提出了预热风温的方法，将参与燃烧的风先经过预燃室预热到1100℃，由于风温接近甚至超过熔渣的软化温度，风口熔渣不被冷却，故而可有效缓解风口结渣现象，但是这种方法不仅使得结构复杂而且对制作材料的要求更高。为此有人提出采用端面预旋进风，将进风口布置在燃烧室进口端面上，使燃烧室的侧壁形成一个连续完整的熔渣流场，如专利CN1115513C、CN2753968Y所描述。虽然端面进风可以避开风口结渣问题，但是在煤粉后续燃烧过程中不能布风，会使得烟气流中的可燃物含量增加，煤粉的燃烬率降低。

专利CN102628589A采用了增设喷燃器的方式，即将所有的进风口布置在喷燃器上，通过喷燃器的点火、稳燃后，再将高温煤粉气流送至燃烧室中强烈燃烧，由于在喷燃器上采用了空气分级结构，使得煤粉在整个燃烧过程中能够实现高温低NO_X燃烧，但是由于受到喷燃器轴向结构的限制，空气分级的合理性达不到最佳状态，燃烧装置内部形成的回流区也达不到最理想状态，这也就使得NO_X的降低程度受到一定限制。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，为了合理地实现空气分级，最大限度地降低NO_X的生成，加强煤粉燃烧，提高煤粉燃烬率，同时又能解决传统旋风炉风口结渣等问题，本实用新型在专利CN102628589A的基础上提出了一种煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置，所述布风装置的可视除渣装置具有进风、可视、除渣三个功能。

根据本实用新型提供的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置，包括燃烧装置、风室系统、进风管、可视除渣装置；

沿燃烧装置的轴线方向，在燃烧装置的侧壁上布置有多级进风管，风室系统通过进风管连通至燃烧装置的内部；

部分或全部进风管具有对应的、连接风室系统的可视除渣装置，可视除渣装置包括窥视镜、清渣装置，其中，窥视镜安装在可通过进风管观察到燃烧装置内部光 的位置上（例如窥视镜可以位于进风管中心线的反向延长线上），清渣装置包括通道管，通道管向内延伸至风室系统内部，通道管向外延伸至风室系统及燃烧装置的外部。

优选地，通道管贯穿窥视镜并与窥视镜同轴设置，通道管的外管口设置有管盖。

优选地，清渣装置包括如下任一种装置：

手动清渣装置，其中，手动清渣装置包括固定底座、推打杆以及推打杆密封组件，贯穿固定底座的通孔构成所述通道管，推打杆设置在通道管内并能够沿通道管移动，推打杆密封组件密封连接在推打杆与通道管之间，当推打杆位于远端时，推打杆的前端能够延伸至进风管的内侧管口；

机械清渣装置，其中，机械清渣装置包括固定底座、推打杆、推打杆密封组件以及自动驱动装置，自动驱动装置连接推打杆的后端，贯穿固定底座的通孔构成所述通道管，推打杆设置在通道管内并能够在自动驱动装置的驱动下沿通道管移动，推打杆密封组件密封连接在推打杆与通道管之间，当推打杆位于远端时，推打杆的前端能够延伸至进风管的内侧管口；

局部高温清渣装置，其中，局部高温清渣装置包括固定底座、喷枪、喷枪密封组件、驱动装置以及燃料箱，燃料箱向喷枪提供燃料（燃料可以是可燃油或者可燃气），驱动装置连接喷枪的后端，贯穿固定底座的通孔构成所述通道管，喷枪设置在通道管内并能够在驱动装置的驱动下沿通道管移动，喷枪密封组件密封连接在喷枪与通道管之间，当喷枪位于远端时，喷枪的前端能够延伸至进风管的内侧位置，以将燃油或燃气喷至燃烧装置内的冷渣着火燃烧形成高温将其烧熔流走。

优选地，所述进风管逐级地设置在燃烧装置的室壁。

优选地，风室系统包括若干个风室，其中，每个风室向若干个进风管供风，进风管成切向或割向进入燃烧装置的燃烧室。

优选地，所述风室为蜗壳型风室。

优选地，风室的进口处设置有调风阀门，进风管的级数在2～20级之间，每个进风管的流通截面积在0.0005～0.005m²之间。

优选地，各个所述风室的进口通道截面积与出口通道截面积的比例之间相一致，各个所述风室的进口通道截面积与设计要求所需的配送风量的比例之间相一致。

优选地，风室的出口通道截面积为进风管的截面积的5倍。

优选地，还包括套管、底板，其中，套管套在进风管的外侧，底板设置在进风管的进口端（此技术特征的限定，主要适用于水冷情况；如果是风冷情况下，则采用如附图3所示的结构，对进风管进行布置）。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型能够实现分级布风，可以根据设计要求在靠近一次风行进方向的始端提供10%～50%的风量，实现煤粉的欠氧燃烧，然后在一次风沿其行进方向的燃烧过程中逐步补充煤粉完全燃烧所需的剩余风量。

2、本实用新型可以按煤粉燃烧阶段的不同实现不同区域的配风比例，并根据等压风室原理的设计原则确保各风口的出口流速基本一致。

3、本实用新型通过主要由窥视镜、清渣装置构成的可视除渣装置，能够及时观察及清理燃烧过程中所产生的风口结渣，从而有效维持均匀、稳定的空气动力场以强化煤粉燃烧；并且清渣装置可采用人工捅打或喷燃加温的方式将结在风口的渣清理掉。

4、本实用新型的可视除渣装置可以根据需要的燃烧装置的外壁上灵活布置，使得整个燃烧室都可以实现可视、除渣，从而实现燃烧装置的分段管理），必要时可视除渣装置中的清渣装置还可以充当进风口。

5、本实用新型的风室系统可以主要由一个风室或多个风室构成，风室可以为蜗壳型风室，每个蜗壳型风室可作为单级或多级参与燃烧风的风室配送（单极或多级供风），每相邻的两个或多个蜗壳型风室可采用单独或组合的形式进风。各蜗壳型风室的进口通道截面积与出口通道截面积对应成比例。

6、本实用新型针对燃烧装置采用水冷的冷却形式在进风管的外部增加套管和底板，底板采用比较薄的普通碳钢材料，利用其刚性不够的特点，可以对进风管的角度适当调整。

7、风室的出口通道截面积为进风管的截面积的5倍，因此当清渣装置的通道管的外管口打开时，既不会不影响进风管的进风量，风进入量基本不变，也不会导致火焰外泄，安全性高。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型提供的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置采用水冷形式时的进风管及套管布置示意图；

图3为本实用新型提供的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置采用风冷形式时的进风管布置示意图；

图4为本实用新型提供的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置中风室系统采用共用风室向多个进风管供风的原理示意图；

图5为本实用新型提供的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置中手动清渣装置的结构示意图；

图6为本实用新型提供的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置中机械清渣装置的结构示意图；

图7为本实用新型提供的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置中局部高温清渣装置的结构示意图；

图8为本实用新型提供的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置中，通过窥视镜观察燃烧装置内部光的原理示意图。

图中：

1为与第一级进风管对应的蜗壳型风室；

2为与后续级进风管对应的蜗壳型风室；

3为燃烧室；

300为燃烧室侧壁；

4为进风管的内侧管口；

5为可视除渣装置；

51为窥视镜；

52为通道管；

6为喷燃室；

7为蜗壳型风室的进口通道；

8为调风阀门

9为进风管；

10为夹套；

11为底板；

12为推打杆；

13为喷枪；

14为燃料箱接口。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型提供了一种煤粉高温低NO_X燃烧的多蜗壳分级布风装置，利用本实用新型能够使得参与煤粉燃烧的风通过风室进入燃烧装置实现分级布风的目的，根据设计要求在靠近一次风行进方向的始端提供初始燃烧的的风量（例如10%～50%的风量），实现煤粉的欠氧燃烧，然后在一次风沿其行进方向的燃烧过程中逐步补充煤粉完全燃烧所需的剩余风量。本实用新型相应的布风装置是多级进风管在一次风行进的轴线方向上进行布置，其中第一级进风管布置在喷燃室6上，后续级进风管布置在燃烧室3上。所述每个风室可作为单级或多级参与燃烧风的配送风室，每相邻的两个或多个风室可采用单独或组合的形式进风。所述各风室的进口通道截面积与出口通道截面积对应成比例，所述各风室的进口通道截面积与设计要求所需的配送风量对应成比例。

以下通过具体实施例对本实用新型进行更为详细的说明，如图1所示，所述煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置的燃烧装置包括喷燃器6和燃烧室3，喷燃器6和燃烧室3上均布置有若干个可视除渣装置5和若干级进风管。风室系统包括多道蜗壳型风室，其中，与第一级进风管对应的蜗壳型风室1布置在喷燃室6的外侧，与后续级进风管对应的蜗壳型风室2布置在燃烧室3的外侧，参与煤粉燃烧的风量从蜗壳型风室的进口通道7进入燃烧装置，由于各蜗壳型风室的进口通道截面积与设计要求所需的配送风量对应成比例，所以可以方便地通过第一道蜗壳型风室送入煤粉燃烧所需风量的10%～50%，当一次风进入喷燃室6，经点燃着火后煤粉中的挥发分及少量的固定碳开始燃烧，由于提供的燃烧风量不够，属于欠氧燃烧状态。当煤粉气流行进至燃烧室3时，通过与后续级进风管对应的蜗壳型风室2补充煤粉完全燃烧所需的剩余风量，因为在后续各道蜗壳的内部布置有通向燃烧室内的进风管9，且进风管9成切向或割向进入燃烧室3，因此从后续各道蜗壳型风室补充进入到燃烧室6内的风会产生旋流场，使得煤粉在燃烧室内进行贴壁燃烧。

从图1中可以看出，多道蜗壳型风室沿一次风行进的轴线方向上依次布置，在燃烧 过程中，分别提供不同比例的风量，实现多蜗壳分级配风。此外，在蜗壳进口通道上布置有调风阀门8，可以根据实际燃烧情况适时适量地调节各蜗壳型风室进风量的比例。

进一步地，由于煤粉在燃烧室3内旋流强烈燃烧，燃烧温度高达1600℃以上，灰呈熔融状态被甩到燃烧室3壁面，从进风管9出来的风温只有150～400℃，其流速在60～150m/s，这段高温气流相对于高温燃烧室来说是一股“冷风”，当它与处于熔融状态的渣相遇时，使渣得到冷却，从而凝结在某些进风口边上。为了解决这个问题，本实用新型特意在风室的外部布置有可视除渣装置5，可视除渣装置主要由窥视镜和清渣装置构成，如图5、6、7所示。所述窥视镜可承受300℃以上的高温气流，通过窥视镜51能够及时发现燃烧过程中风口结渣情况，再通过清渣装置的通道管52能够采用人工捅打或喷油烧熔的方式将结在进风口边上的渣清理掉。

另外，由于燃烧装置冷却形式不同对风温也会产生不同的影响，如水冷形式会降低从风管进来的风温。为了保证风温不受燃烧装置冷却介质的影响，在进风管9的进口处设置了底板11并在外侧设置了夹套10，如图2所示。也就是说，当采用水冷形式时，在进风管9的外侧增加夹套10，同时在进风管9的进口端设置有底板11，底板11采用比较薄的普通碳钢材料，利用其刚性不够的特点，可以对进风管9的角度适当调整；当采用风冷形式时，可以省略夹套和底板，如图3所示。正因为避免了风温的降低，所以在一定程度上加大了风口结渣的难度，同时也减少了人工捅打或喷油的频率。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (9)

1.一种煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置，其特征在于，包括燃烧装置、风室系统、进风管、可视除渣装置；

沿燃烧装置的轴线方向，在燃烧装置的侧壁上布置有多级进风管，风室系统通过进风管连通至燃烧装置的内部；

部分或全部进风管具有对应的、连接风室系统的可视除渣装置，可视除渣装置包括窥视镜、清渣装置，其中，窥视镜安装在可通过进风管观察到燃烧装置内部光的位置上，清渣装置包括通道管，通道管向内延伸至风室系统内部，通道管向外延伸至风室系统及燃烧装置的外部。

2.根据权利要求1所述的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置，其特征在于，通道管贯穿窥视镜并与窥视镜同轴设置，通道管的外管口设置有管盖。

3.根据权利要求1所述的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置，其特征在于，清渣装置包括如下任一种装置：

手动清渣装置，其中，手动清渣装置包括固定底座、推打杆以及推打杆密封组件，贯穿固定底座的通孔构成所述通道管，推打杆设置在通道管内并能够沿通道管移动，推打杆密封组件密封连接在推打杆与通道管之间，当推打杆位于远端时，推打杆的前端能够延伸至进风管的内侧管口；

机械清渣装置，其中，机械清渣装置包括固定底座、推打杆、推打杆密封组件以及自动驱动装置，自动驱动装置连接推打杆的后端，贯穿固定底座的通孔构成所述通道管，推打杆设置在通道管内并能够在自动驱动装置的驱动下沿通道管移动，推打杆密封组件密封连接在推打杆与通道管之间，当推打杆位于远端时，推打杆的前端能够延伸至进风管的内侧管口；

局部高温清渣装置，其中，局部高温清渣装置包括固定底座、喷枪、喷枪密封组件、驱动装置以及燃料箱，燃料箱向喷枪提供燃料，驱动装置连接喷枪的后端，贯穿固定底座的通孔构成所述通道管，喷枪设置在通道管内并能够在驱动装置的驱动下沿通道管移动，喷枪密封组件密封连接在喷枪与通道管之间，当喷枪位于远端时，喷枪的前端能够延伸至进风管的内侧位置。

4.根据权利要求1所述的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置，其特征在于，所述进风管逐级地设置在燃烧装置的室壁。

5.根据权利要求1所述的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置，其特征在于，风室系统包括若干个风室，其中，每个风室向若干个进风管供风，进风管成切向或割向进入燃烧装置的燃烧室。

6.根据权利要求5所述的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置，其特征在于，所述风室为蜗壳型风室。

7.根据权利要求5所述的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置，其特征在于，风室的进口处设置有调风阀门，进风管的级数在2-20级之间，每个进风管的流通截面积在0.0005-0.005m2之间。

8.根据权利要求5所述的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置，其特征在于，各个所述风室的进口通道截面积与出口通道截面积的比例之间相一致，各个所述风室的进口通道截面积与设计要求所需的配送风量的比例之间相一致。

9.根据权利要求1所述的煤粉高温低NO_X燃烧的分级布风装置，其特征在于，还包括套管、底板，其中，套管套在进风管的外侧，底板设置在进风管的进口端。