CN205227306U - 一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及煤粉锅炉燃烧器技术领域，更具体而言，涉及一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器，主要适用于电站锅炉、工业锅炉等煤粉燃烧设备的燃烧器；提供一种减少整个系统设备的磨损和压降并优化燃烧的浓淡分级煤粉低氮燃烧器；包括燃烧器壳体，所述燃烧器壳体内设置有丘型浓淡挡块、喷头浓淡相隔板、丘型特浓相挡块、燃烧器喷口和水滴型引火稳焰器，所述丘型浓淡挡块有三个，呈阶梯状布设，所述丘型浓淡挡块后端设置有喷口浓淡相隔板，所述喷口浓淡相隔板上方设置有丘型特浓相挡块，所述丘型特浓相挡块后端设置有水滴型引火稳焰器，所述水滴型引火稳焰器的末端与燃烧器喷口边缘平齐；本实用新型主要应用在锅炉方面。

Description

一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器

技术领域

本实用新型涉及煤粉锅炉燃烧器技术领域，更具体而言，涉及一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器，主要适用于电站锅炉、工业锅炉等煤粉燃烧设备的燃烧器。

背景技术

氮氧化物（NOx）是燃煤锅炉排放的主要大气污染物之一。燃煤电站锅炉即工业锅炉排放大量的氮氧化物，严重破坏生态环境，威胁人类健康。目前，控制NOx排放的控制措施有两大类，一类是在燃煤燃烧过程中的低NOx燃烧技术，另一类是在燃烧后的烟气脱氮技术，控制其生成或将其还原。低NOx燃烧技术主要根据燃烧过程中的NOx生成机理，通过组织炉内燃烧过程来减少NOx的生成量，从而降低锅炉NOx的排放量。常用的炉内低NOx燃烧技术主要有低氧燃烧、低NOx燃烧器、烟气再循环，以及燃料或空气分级燃烧技术。

低NOx燃烧器是煤粉锅炉中最常用的NOx控制技术，其不但可以组织良好的燃烧，而且对NOx的生成有明显的减排作用。为了降低燃烧过程中氮氧化物的排放量，目前已经有了许多结构形式的低NOx燃烧器的设计。浓淡偏差燃烧是近年来国内外广泛采用的一种降低锅炉燃烧排放NOx的燃烧技术，此法依靠一定的燃烧器内部结构，使煤粉流中的煤粉和空气最大限度分流，改变燃烧器的风、煤比例，从而使煤粉发生偏差燃烧，不需要空气分级燃烧产生的大范围炉膛还原性气氛，属于微观上的分级燃烧，以降低NOx的生成。现有浓淡煤粉燃烧器，多利用管道弯头对煤粉进行浓缩，用平板或螺旋叶片造成浓淡比，使进料在炉内形成浓淡程度不同的两股煤粉射流，如“一种等速浓淡型的低NOx煤粉燃烧器”（专利号：CN101055076），该类型弯头煤粉燃烧器，均借助煤粉入射速度惯性，将煤粉甩向输送管一侧的侧壁，为了保证分流后煤粉浓相具有足够的速度，弯头处煤粉对管壁的撞击力极大，对管壁材料要求高，折损燃烧器寿命；直流燃烧器可从根本上避免弯头处的损耗，目前已有各种直流浓淡燃烧器，利用分流挡块和浓股喷口处的挡板对颗粒流进行浓淡分离，如“多重富集型直流煤粉燃烧器”（专利号CN1439841），此类燃烧器出口气流是直流射流，出口在水平方向上分为浓股火嘴和淡股火嘴，它的特征是扩散角小、射程远，但由于单侧设置挡块或挡板，对煤粉浓缩效果偏低或不显著，特别是对于低挥发份的煤，该气流煤粉燃烧时的空气量依然高于或接近煤中挥发分燃烧所需的空气量，容易在燃烧初期产生NOx；另外，与旋流式燃烧器相比，周围卷吸作用小而且没有中心回流，对着火不利，稳燃效果差。为了加强稳燃和燃烧效率，普通直流燃烧器多配合采用带有稳焰器的喷头，专利“一种浓侧分级的煤粉解耦燃烧器”（专利号：CN202452487U），该设计不仅可以提高解耦燃烧的效果，结构简单，而且可以和不同煤粉浓缩装置对接，但是其整个系统设备的磨损和压降还有待改进。

实用新型内容

为了进一步减少整个系统设备的磨损和压降，优化燃烧，本实用新型提供一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器。

本实用新型采用的技术方案为：

一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器，包括燃烧器壳体，所述燃烧器壳体内设置有丘型浓淡挡块、喷头浓淡相隔板、丘型特浓相挡块、燃烧器喷口和水滴型引火稳焰器，所述丘型浓淡挡块有三个，呈阶梯状布设，所述丘型浓淡挡块后端设置有喷口浓淡相隔板，所述喷口浓淡相隔板上方设置有丘型特浓相挡块，所述丘型特浓相挡块后端设置有水滴型引火稳焰器，所述水滴型引火稳焰器的末端与燃烧器喷口边缘平齐。

所述丘型浓淡挡块包括迎风面、背风面和底面，所述迎风面为直板或斜波浪板，所述背风面为内凹面板，所述底面与迎风面的夹角为20°-45°，所述迎风面和背风面相交处距底面的距离与底面水平截面的长度之比为1：2-4。

所述三个丘型浓淡挡块的迎风面相互平行，前一挡块的背风面与后一挡块的迎风面水平位置相互重叠，重叠距离为底面水平截面长度的0-1/4倍，三个底面之间垂直方向距离为迎风面和背风面相交处距底面距离的1/3-1倍。

所述喷口浓淡相隔板的上部为浓相出口，下部为稀相出口，所述喷口浓淡相隔板中部弯折，使浓相出口由燃烧器喷口至燃烧器中心逐渐缩小，所述稀相出口在燃烧器喷口处被压缩。

所述丘型特浓相挡块的形状与丘型浓淡挡块相同，体积为丘型浓淡挡块的0.8倍。

所述水滴型引火稳焰器为前端尖、末端圆的形状，所述水滴型引火稳焰器将浓相出口分割为两部分，上部为特浓相出口，下部为次稀相出口。

所述燃烧器壳体为长方体，所述喷口浓淡相隔板前端对应的燃烧器壳体为规则长方体，规则长方体后端在垂直方向逐渐变大，燃烧器喷口处口径最大，呈喇叭状。

所述丘型浓淡挡块和丘型特浓相挡块均可绕本体中心垂线转动。

与现有技术相比本实用新型所具有的有益效果为：

1、本设计不但保留了直流燃烧器结构简便、射程远和旋流燃烧器燃烧稳定、炉膛不易结渣腐蚀的双重优势；而且，通过三块丘型挡块的一次浓淡分流和丘型特浓相挡块和水滴型稳焰器的二次浓淡分流，可使局部煤粉气流达到特浓的浓缩效果；

2、本设计通过喷口浓淡相隔板和水滴型稳焰器的双重作用，增加浓稀两相之间的分离距离，延长浓稀两相混合的时间，强化偏差燃烧，强化抑制NOx形成的效果；

3、本设计的水滴型引火稳焰器，利用圆滑壁面引流的作用，能更好地卷吸燃烧器口的热空气进入燃烧器，从而使得高灰分、低挥发分的难燃煤及时着火，与空气适时混合，保证燃烧的稳定性和经济性；

4、本设计中燃烧器喷口呈喇叭状，结合丘型挡块、喷口浓淡相隔板、特浓相挡块和水滴型引火稳焰器所形成的三股煤粉流的分布，充分延长特浓相与稀相的混合时间，强化解耦燃烧，进一步降低燃烧中产生的NOx；

5、本设计中各丘型挡块迎风板与煤粉流夹角可灵活调节，可适应不同锅炉负荷和不同煤种的变化；

6、本设计中丘型浓淡挡块的结构，能减少煤粉回流对挡板的冲击，增强其稳定性，延长其使用寿命；

7、本设计结构简单，运行可靠，不容易烧坏和磨损，便于维护和检修。

附图说明

下面通过附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型丘型块的示意图；

图3为本实用新型丘型块的立体图。

图中：1为燃烧器壳体、2为丘型浓淡挡块、3为喷头浓淡相隔板、4为丘型特浓相挡块、5为燃烧器喷口、6为水滴型引火稳焰器、7为迎风面、8为背风面、9为底面、10为迎风面和背风面的相交处、11为迎风面和背风面的相交处距底面的距离、12为丘型挡块中心垂线、13为浓相出口、14为稀相出口、15为特浓相出口、16为次稀相出口。

具体实施方式

下面实施例结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器包括：燃烧器壳体1，三个丘型浓淡挡块2，喷口浓淡相隔板3，丘型特浓相挡块4，燃烧器喷口5和水滴型引火稳焰器6。

如图2所示，所述丘型浓淡挡块2的迎风面7为直板，背风面8为内凹面，底面9与迎风面7呈20°-45°，丘型截面底边9距两面交点间距离11与底边9长度之比宜在1:2至1:4之间；该丘型挡块可绕体中心垂线（Y方向）12转动（见图3），以调节迎风面7与煤粉流之间角度；所述丘型浓淡挡块2在燃烧器壳体1内有三块，呈阶梯状布设；三挡块迎风面7互相平行，前一挡块的背风面8与后一挡块的迎风面水平位置（X轴方向）相互重叠，重叠距离为丘型截面底边9长度的0-1/4，挡块底面之间距离为丘型截面底边9到迎、背风面交点10之间距离11的1/3-1。

所述的喷口浓淡相隔板3将浓淡两相粉体分开为浓淡两股；该挡板中部弯折，使浓相出口13由燃烧器喷口5至燃烧器中心逐渐缩小，而稀相出口14则在燃烧器喷口5处被压缩。

所述丘型特浓相挡块4形状与丘型浓淡挡块2相同，尺寸是丘型浓淡挡块2的0.8倍；该丘型特浓相挡块4位于浓相出口13一侧，可以通过旋转，调节迎风面与煤粉流之间的角度。

所述的水滴型引火稳焰器6位于浓相出口13中心处；沿煤粉流方向，该引火稳焰器6呈前端尖，末端圆的形状；圆端与燃烧器喷口5边缘平齐。该引火稳燃器6将浓相出口13分隔为靠近壳体外侧的特浓相出口15和靠近燃烧器喷口5中心的次稀相出口16两股。

所述燃烧器壳体1为长方体筒形，其中沿煤粉前进方向，前半段为规则长方体，而由喷口浓淡相隔板3前端开始，壳体沿（Y方向）高度不变，但沿煤粉流动方向的垂线方向（Z方向）逐渐变大，燃烧器喷口5处口径最大，燃烧器喷口5呈喇叭状。

下面通过具体的实施例来进行说明，以使本实用新型的技术方案能够更加容易理解。

具体实施例如下：通过外部煤粉输送管道输送进燃烧器壳体1内的煤粉流首先流经三级丘型挡块2。煤粉颗粒撞击丘型挡块的迎风面7，惯性和弹性碰撞使得煤粉颗粒向迎风面7上方反弹，因此煤粉颗粒被丘型挡块的斜面引导，逐级向迎风面7斜面所指方向前进，最终进入喷口浓淡相隔板3上方的浓相出口13；而质量小的空气受到挡块的影响比较小，可以通过缝隙流动，因此一部分空气沿丘型挡块底面9流入喷口浓淡相隔板3下方的稀相出口14；由此，经过三级丘型挡块2的分隔阻挡作用，使煤粉流得到一次浓淡分离。

经过一次浓淡分离的煤粉流流入喷口浓淡相隔板3上方的浓相出口13后，又遇到丘型特浓相挡块4的分隔阻挡，得到二次浓淡分离。经过二次浓淡分离的特浓相又经过水滴型稳焰器6的浓侧斜面引流和压缩，最终由喷口特浓相出口15喷入炉膛高温区中；而由水滴型稳焰器6另一侧流出的气流则含有极少的煤粉，因而称为次稀相出口16。该相由喷口中心处流出，将特浓相与稀相分隔开来。

特浓煤粉气流流经所述设置水滴型引火稳焰器6时，由于水滴型斜坡壁面的结构，使浓相流通道内形成靠近喷口外壳体的外侧气流煤粉浓度更高、流速更快、靠近喷口内中心的煤粉浓度和流速呈相应降低的趋势；由于水滴型引火稳焰器6在喷口处为圆弧型，对炉膛内的高温气流有引流作用，在燃烧器喷口5处形成更大的回流空间，使从炉膛回流的热烟气量更大，而且喷口外壳体外侧特浓煤粉气流更容易和热烟气相接处，使煤粉热解和燃烧速度更高。

该设计通过两次浓淡分离和喷口处水滴型稳焰器6的分流，将煤粉流分为特浓相、次稀相和稀相三股，其中次稀相将特浓相与稀相相隔开，加长特浓相与稀相的距离，延长特浓相与稀相混合的时间；同时，由于喷口浓淡相隔板3中部弯折，使浓相由燃烧器喷口5至燃烧器中心逐渐缩小，而稀相则在燃烧器喷口5被压缩，再加上燃烧器喷口5的喇叭状结构，更强化了延迟特浓相与稀相的混合。这样配合四角切圆或多角切圆的燃烧方式，使特浓相喷入炉膛中心高温区，而稀相则沿炉膛中心燃烧区外侧切圆进入炉膛燃烧，形成逐级点火的燃烧过程。进入炉膛中心区的特浓相煤粉气流温度急速升高，煤粉发生快速热解、气化、燃烧，由于特浓煤粉气流含氧量极低，煤热解气化后释放出CO、碳氢化合物等强还原性气体，可将该阶段生成的NOx，大量转化为N₂。特浓相气流燃烧后，相继与次稀相和稀相逐步混合，并燃烧。在燃烧区边缘可补充适当二次风，以保证煤粉的燃烧效率。

本实用新型所述的丘型挡块的迎风面7也可以为斜波浪等形式，只要可以起到阻挡和引导煤粉流向的作用即可。

本实用新型所述丘型挡块大小、个数、相对布置位置可以根据燃煤品种以及燃烧器的尺寸和结构进行调整，适应不同的运行情况。

Claims (8)

1.一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器，包括燃烧器壳体（1），其特征在于：所述燃烧器壳体（1）内设置有丘型浓淡挡块（2）、喷头浓淡相隔板（3）、丘型特浓相挡块（4）、燃烧器喷口（5）和水滴型引火稳焰器（6），所述丘型浓淡挡块（2）有三个，呈阶梯状布设，所述丘型浓淡挡块（2）后端设置有喷口浓淡相隔板（3），所述喷口浓淡相隔板（3）上方设置有丘型特浓相挡块（4），所述丘型特浓相挡块（4）后端设置有水滴型引火稳焰器（6），所述水滴型引火稳焰器（6）的末端与燃烧器喷口（5）边缘平齐。

2.根据权利要求1所述的一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器，其特征在于：所述丘型浓淡挡块（2）包括迎风面（7）、背风面（8）和底面（9），所述迎风面（7）为直板或斜波浪板，所述背风面（8）为内凹面板，所述底面（9）与迎风面（7）的夹角为20°-45°，所述迎风面（7）和背风面（8）相交处距底面（9）的距离与底面（9）水平截面的长度之比为1：2-4。

3.根据权利要求2所述的一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器，其特征在于：所述三个丘型浓淡挡块（2）的迎风面（7）相互平行，前一挡块的背风面（8）与后一挡块的迎风面（7）水平位置相互重叠，重叠距离为底面（9）水平截面长度的0-1/4倍，三个底面（9）之间垂直方向距离为迎风面（7）和背风面（8）相交处距底面（9）距离的1/3-1倍。

4.根据权利要求1所述的一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器，其特征在于：所述喷口浓淡相隔板（3）的上部为浓相出口（13），下部为稀相出口（14），所述喷口浓淡相隔板（3）中部弯折，使浓相出口（13）由燃烧器喷口（5）至燃烧器中心逐渐缩小，所述稀相出口（14）在燃烧器喷口（5）处被压缩。

5.根据权利要求1所述的一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器，其特征在于：所述丘型特浓相挡块（4）的形状与丘型浓淡挡块（2）相同，体积为丘型浓淡挡块（2）的0.8倍。

6.根据权利要求1所述的一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器，其特征在于：所述水滴型引火稳焰器（6）为前端尖、末端圆的形状，所述水滴型引火稳焰器（6）将浓相出口（13）分割为两部分，上部为特浓相出口（15），下部为次稀相出口（16）。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器，其特征在于：所述燃烧器壳体（1）为长方体，所述喷口浓淡相隔板（3）前端对应的燃烧器壳体（1）为规则长方体，规则长方体后端在垂直方向逐渐变大，燃烧器喷口（5）处口径最大，呈喇叭状。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的一种浓淡分级的煤粉低氮燃烧器，其特征在于：所述丘型浓淡挡块（2）和丘型特浓相挡块（4）均可绕本体中心垂线转动。