CN204063029U - 一种中小型工业炉用低氮煤粉燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了燃烧器领域内的一种中小型工业炉用低氮煤粉燃烧装置，包括设置在煤粉喷嘴上方的燃尽风喷嘴，煤粉喷嘴的尾部经第一法兰连接煤粉管道，煤粉管道经旁通管道连接助燃风管道，燃尽风喷嘴的尾部经第二法兰连接燃尽风管道，燃尽风管道依次经燃尽风流量计、助燃风调节阀与助燃风管道相连，助燃风管道经助燃风流量计连接在风机上，本实用新型，提高了在中小型工业炉中的适应性，改善操作性能，降低氮氧化物排放量，可用于水泥、钢铁、化工行业中小型工业炉中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种燃烧器，特别涉及一种煤粉燃烧器。
背景技术
随着我国工业快速发展，能源消耗、环境污染严重制约了经济社会的可持续发展。“十二五”初期，政府首次将氮氧化合物排放纳入国家节能减排任务，并且在下达给各省市的总量减排任务中，并新增氨氮化合物和氮氧化合物两项新内容，要求氮氧化合物总量排放减少10%。在水泥、钢铁、化工等行业，工业窑炉生产过程中要降低氮氧化合物的排放。
钢铁、化工和水泥行业是典型的高能耗、高排放行业。工业炉在这这些行业中有广泛的应用。目前在使用燃气、燃油工业炉及大型煤粉炉中氮氧化合物的排放均达到较低的标准。我国是煤炭大国，大部分工业炉仍使用煤粉作为主要燃料；尤其是中小型工业炉，由于没有较好的可实施方案和成熟设备，燃煤中小型工业炉的排放始终未能明显降低。因此使用新型燃烧装置，提高中小型工业炉煤粉燃烧效率、降低能耗、减少氮氧化合物排放成为刻不容缓的任务。
现有解决方案：立式炉三维立体分级OFA燃尽风低氮燃烧技术。炉膛内部采用三级风布置，一次风采用前墙后墙两两对冲布置，一次风管与二次风管相对水平布置；二次风在锅炉两侧墙上分别设置两个OFA喷嘴；三次风设置在锅炉棱边上，以四角切圆方式布置SOFA喷嘴，OFA喷嘴在SOFA喷嘴和燃烧器之间，SOFA整体为顺时针供风。主燃烧器、OFA喷嘴和SOFA喷嘴配合在炉膛内形成还原气氛，降低氮氧化合物排放。
其不足之处在于：系统分为多个烧嘴、OFA和SOFA喷嘴，适应大型工业炉（喷煤量大于10t/h）,在各喷嘴配合良好，炉膛空间充裕的情况下，可有效降低氮氧化合物排放，但过多喷嘴限制了系统的可操作性，一组喷嘴参数变化将影响整个系统的操作，实际操作中不能达到理想的效果。多个烧嘴对冲布置，在煤粉分配不均时，造成燃烧区域煤粉浓淡不均，影响充分燃烧。烧嘴煤风通道为圆柱轴流式，不利于煤风的充分打散和混合。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种中小型工业炉用低氮煤粉燃烧装置，提高在中小型工业炉中的适应性，改善操作性能，降低氮氧化物排放量。
本实用新型的目的是这样实现的：一种中小型工业炉用低氮煤粉燃烧装置，包括设置在煤粉喷嘴上方的燃尽风喷嘴，所述煤粉喷嘴的尾部经第一法兰连接煤粉管道，煤粉管道经旁通管道连接助燃风管道，燃尽风喷嘴的尾部经第二法兰连接燃尽风管道，燃尽风管道依次经燃尽风流量计、助燃风调节阀与助燃风管道相连，助燃风管道经助燃风流量计连接在风机上。
本实用新型工作时，通过控制助燃风调节阀的开度控制煤粉管道内的煤粉浓度，提高煤粉管道的煤粉浓度，实现煤粉在煤粉喷嘴出口处的第一燃烧区进行贫氧还原燃烧，并从燃尽风喷嘴处的第二燃烧区进行再次燃烧，形成燃尽。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型将多个燃烧区域变为两个燃烧区域，实现煤粉在第一燃烧区贫氧还原燃烧，在第二燃烧区燃尽，高浓度煤粉的燃烧，具有强化稳燃特性、降低着火温度，减少着火时间和着火热量，提高火焰传播速度，着火方式由多相着火过渡到均相着火等优势，降低了NOx的排放。本实用新型可用于水泥、钢铁生产中。
作为本实用新型的进一步限定，所述煤粉喷嘴包括由内而外依次同轴设置的煤风管、旋风管、拢焰外套以及浇筑层，所述煤风管的端部设置有将煤风管出口分成八个腔室的煤风旋流片，所述旋风管的端部设置有与所述煤风旋流片旋向相反的旋风片。煤粉在喷出时分割为8个腔室呈旋流状喷出，更有利于煤粉和空气的均匀混合，形成稳定的均相燃烧；旋风管喷出的旋流风与煤风形成一道双旋流交叉射流区域，解决了因煤粉浓送引起的燃料在燃烧区浓淡不均的问题，使得火焰焰心中前部形成有效还原气氛区，减少了NOx的生成；拢焰外套用于控制净风与煤风形成的双旋流交叉射流区域范围，形成稳定的贫氧燃烧区和良好的火焰形状，延长了煤粉喷嘴的使用寿命。
作为本实用新型的进一步限定，所述燃尽风喷嘴包括由内而外依次同轴设置的烟气取样管、燃风管、浇筑层，所述燃风管的端部设置有锥形孔板，锥形孔板上的通孔围绕其中心均匀开设，所述浇筑层的端部设置有与锥形孔板配合的内锥套。助燃风流量计、助燃风调节阀、燃尽风流量计、烟气取样管结合风机实现第一燃烧区和第二燃烧区的含氧量的合理匹配，提高NOx还原效率；实时监测在燃料波动时能及时调整风机频率和阀门开度，进一步降低NOx的生成。
为了使得助燃风管与煤粉喷嘴、燃尽风喷嘴的连通更加方便，所述助燃风管道通过三通管分别与煤粉喷嘴、燃尽风喷嘴相连，三通管的旁通路连接助燃风管道，三通管的直通路两端分别连接煤粉管道旁通上和助燃风调节阀上。
作为本实用新型的进一步限定，所述燃尽风管道通过旁通路与燃尽风流量计相连。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型中煤粉喷嘴结构示意图。
图3为本实用新型中煤粉喷嘴的剖视图。
图4为本实用新型中燃尽风喷嘴结构示意图。
图5为本实用新型中燃尽风喷嘴的剖视图。
图6为本实用新型布置在立式炉中时状态示意图。
图7为本实用新型布置在卧式炉中时状态示意图。
其中，1煤粉喷嘴，101浇筑层，102拢焰外套，103旋风管，104旋风片，105煤风旋流片，106煤风管，2煤粉管道，201旁通管道，3风机，4助燃风流量计，5助燃风管道，6助燃风调节阀，7燃尽风流量计，8燃尽风管道，9燃尽风喷嘴，901内锥套，902燃风管，903锥形孔板，904烟气取样管，10第一法兰，11第二法兰。
具体实施方式
如图1-5所示的一种中小型工业炉用低氮煤粉燃烧装置，包括设置在煤粉喷嘴1上方的燃尽风喷嘴9，煤粉喷嘴1的尾部经第一法兰10连接煤粉管道2，煤粉管道2经旁通管道201连接助燃风管道5，燃尽风喷嘴9的尾部经第二法兰11连接燃尽风管道8，燃尽风管道8的旁通路依次经燃尽风流量计7、助燃风调节阀6与助燃风管道5相连，助燃风管道5经助燃风流量计4连接在风机3上，煤粉喷嘴1包括由内而外依次同轴设置的煤风管106、旋风管103、拢焰外套102以及浇筑层101，煤风管106的端部设置有将煤风管106出口分成八个腔室的煤风旋流片105，旋风管103的端部设置有旋风片104，燃尽风喷嘴9包括由内而外依次同轴设置的烟气取样管904、燃风管902、浇筑层101，燃风管902的端部设置有锥形孔板903，锥形孔板903上的通孔围绕其中心均匀开设，浇筑层101的端部设置有与锥形孔板903配合的内锥套901，助燃风管道5通过三通管分别与煤粉喷嘴1、燃尽风喷嘴9相连，三通管的旁通路连接助燃风管道5，三通管的直通路两端分别连接煤粉管道2旁通上和助燃风调节阀6上。
本实用新型工作时，将高浓度煤粉通入煤粉喷嘴1，助燃风入口引入助燃风通过助燃风流量计4、燃尽风流量计7及系统煤粉计量的积算反馈，由控制系统调节助燃风机3的频率和助燃风调节阀6开度，引入燃烧总空气量的70%-80%经煤粉管道2旁通路到旋风管103；净煤风经过双旋流混合、煤风管106端部的切割和拢焰外套102的包裹在第一燃烧区形成贫氧均相稳定着火，燃烧速度6.5-8.2m/s，燃烧温度800-900℃，使得第一燃烧区在还原气氛中反应，抑制了NOx的生成量，燃料在贫氧燃烧过程中生成的NO遇到烃根CHi和不完全燃烧生成的CO、H2、C、CnHm发生还原反应。反应式：4NO+CH4=2N2+CO2+2H2O、2NO+2CnHm+(2n+m/2-1)O2=N2+2nCO2+mH2O、2NO+2CO=N2+2CO2、2NO+2C=N2+2CO、2NO+2H2=N2+2H2O。
燃尽空气经助燃风调节阀6、燃尽风流量计7从燃尽风喷嘴9喷处与第一燃烧区不完全燃烧形成的烟气再次燃烧，在空气富余量大于1的前提下，完成燃烧过程。整个燃烧装置NOx排放量较常规燃烧装置下降20-30%；本实用新型在中小型工业炉中有多种布置方式，可适应卧式炉（如图7所示）、立式炉（如图6所示）等多种炉型；喷嘴即可横向布置也可纵向布置或倾斜旋切布置。
本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1. 一种中小型工业炉用低氮煤粉燃烧装置，其特征在于，包括设置在煤粉喷嘴上方的燃尽风喷嘴，所述煤粉喷嘴的尾部经第一法兰连接煤粉管道，煤粉管道经旁通管道连接助燃风管道，燃尽风喷嘴的尾部经第二法兰连接燃尽风管道，燃尽风管道依次经燃尽风流量计、助燃风调节阀与助燃风管道相连，助燃风管道经助燃风流量计连接在风机上。
2. 根据权利要求1所述的一种中小型工业炉用低氮煤粉燃烧装置，其特征在于，所述煤粉喷嘴包括由内而外依次同轴设置的煤风管、旋风管、拢焰外套以及浇筑层，所述煤风管的端部设置有将煤风管出口分成八个腔室的煤风旋流片，所述旋风管的端部设置有与所述煤风旋流片旋向相反的旋风片。
3. 根据权利要求1所述的一种中小型工业炉用低氮煤粉燃烧装置，其特征在于，所述燃尽风喷嘴包括由内而外依次同轴设置的烟气取样管、燃风管、浇筑层，所述燃风管的端部设置有锥形孔板，锥形孔板上的通孔围绕其中心均匀开设，所述浇筑层的端部设置有与锥形孔板配合的内锥套。
4. 根据权利要求1所述的一种中小型工业炉用低氮煤粉燃烧装置，其特征在于，所述助燃风管道通过三通管分别与煤粉喷嘴、燃尽风喷嘴相连，三通管的旁通路连接助燃风管道，三通管的直通路两端分别连接煤粉管道旁通上和助燃风调节阀上。
5. 根据权利要求1所述的一种中小型工业炉用低氮煤粉燃烧装置，其特征在于，所述燃尽风管道通过旁通路与燃尽风流量计相连。
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Cited By (2)
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