[實用新型]一種濃側(cè)分級的煤粉解耦燃燒器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120569682.X
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN202452487U
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝江平;李靜海;劉新華;劉雅寧;葛蔚;孫廣藩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號: F23D1/00
• 分類號: F23D1/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及煤粉燃燒設(shè)備領(lǐng)域，具體地，本實用新型涉及一種濃側(cè)分級的煤粉解耦燃燒器。

背景技術(shù)

在煤粉燃燒的實際應(yīng)用中，隨著煤粉空氣混合物在燃燒階段的燃燒溫度和氧濃度的提高，煤粉更易快速、充分燃盡，煙氣中飛灰可燃物(未燃盡碳和CO)的含量降低；同時，高溫富氧又會使燃燒過程中生成的NO_x大幅提高；另一方面，煤粉空氣混合物在燃燒階段的燃燒溫度和氧濃度越低越有利于抑制氮氧化物NO_x生成，但煤粉更不易燃盡。因而，解除煤粉燃燒的飛灰可燃物與NO_x的耦合排放問題是燃燒技術(shù)上長期存在的技術(shù)難點。

目前，已開發(fā)的適用于煤粉燃燒鍋爐的低NO_x燃燒技術(shù)主要有空氣分級燃燒技術(shù)等。由于前述的耦合排放關(guān)系，傳統(tǒng)技術(shù)往往只能側(cè)重一個方面問題的解決，不僅不能徹底地解決問題，同時還帶來許多其它問題。例如宏觀空氣分級燃燒技術(shù)降低NO_x的效率較低，同時還會使富氧燃燒的階段拖后，極難燃盡的焦炭和半焦推遲到低溫燃燒區(qū)去燃盡，致使飛灰可燃物的含量增高，而且爐膛中大范圍還原性氣氛也使得爐膛結(jié)焦和水冷壁的高溫腐蝕幾率大大增加。

目前已開發(fā)的煤粉低氮燃燒器多采用煤粉濃縮后燃燒的方式，一定程度上可降低NO_x的排放，但由于濃縮效率不高，濃縮后的濃煤粉氣流的A/C(空氣質(zhì)量與煤粉質(zhì)量的比值)多在0.8～1.3之間，特別是對于揮發(fā)分低于10％～20％的煤，該氣流煤粉燃燒時的空氣量依然高于或接近煤中揮發(fā)分燃燒所需的空氣量，揮發(fā)分與氧氣的氣相反應(yīng)速度較快，因而該燃燒條件必然會使得煤中熱解出的氮大量與氧氣結(jié)合，轉(zhuǎn)化成NO_x。已生成的NO_x雖然可通過控制空氣的供給過程，使之利用半焦在還原性氣氛中燃燒來部分還原，但此多相反應(yīng)受氣固反應(yīng)速率限制，該階段以C、CO等為主的還原劑反應(yīng)活性較低，氣流進入爐膛空間擴大后，還原劑擴散速度以及與NO_x的接觸幾率極低，因而在爐膛內(nèi)還原反應(yīng)難以充分完成，降低NO_x排放的效率較低。

解耦燃燒技術(shù)可以實現(xiàn)解除煤炭燃燒的飛灰可燃物與NO_x的耦合排放關(guān)系，是同時降低飛灰可燃物和NO_x排放的有效方法。其機理是：將煤炭燃燒過程分為兩個階段，第一階段，煤炭在很高的還原性氣氛下發(fā)生熱解、氣化和煤氣燃燒，充分利用煤炭自身的熱解和氣化產(chǎn)物將燃料型NO_x轉(zhuǎn)化為更為穩(wěn)定的N₂；第二階段創(chuàng)造高溫富氧但不產(chǎn)生熱力型NO_x的環(huán)境，再確保煤炭的充分燃盡。

由此可見，解耦燃燒抑制NO_x排放的關(guān)鍵過程，在燃燒初期熱解氣化產(chǎn)生的揮發(fā)份氮的轉(zhuǎn)化過程，該過程主要在一次風(fēng)內(nèi)部、二次風(fēng)混合前的較小空間范圍進行，一次風(fēng)與二次風(fēng)混合后即開始燃盡階段，不需要前述的空氣分級燃燒產(chǎn)生的大范圍爐膛還原性氣氛。該過程是屬于微觀上的分級燃燒，只是機理不同于前述的宏觀上的空氣分級燃燒，解耦燃燒的還原劑充分利用了熱解氣化產(chǎn)物，反應(yīng)活性更高。目前，人們已對解耦燃燒降低NO_x的機理進行了深入研究，專利“低氮氧化物排放煤粉解耦燃燒器及煤粉解耦燃燒方法”(中國實用新型專利申請?zhí)枺?01110033811.8)實用新型了一種煤粉解耦燃燒器和煤粉解耦燃燒方法，其煤粉濃縮與穩(wěn)燃是一體化的結(jié)構(gòu)，雖然煤粉濃縮和氣流加熱的綜合性能較好，但結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜，制造成本較高。另外，由于煤粉濃縮集成在燃燒器噴口上，使得煤粉濃淡分離性能不可調(diào)節(jié)，因而對燃用不同煤種只能通過提前設(shè)計來適應(yīng)，因而靈活性較低。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供了一種濃側(cè)分級的煤粉解耦燃燒器，所述該燃燒器不僅可以提高解耦燃燒的效果，結(jié)構(gòu)也較為簡單，可以和任意一種煤粉濃縮裝置對接，靈活性較高，對燃用不同煤種的適應(yīng)性增強。