[發(fā)明專利]一種分流增濃的煤粉解耦燃燒器及燃燒方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210587100.X
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103062763A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝江平;劉新華;閆潤生;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;楊青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤粉燃燒設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種分流增濃的煤粉解耦燃燒器及燃燒方法。

背景技術(shù)

在煤粉燃燒的實(shí)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，但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(diǎn)。

解耦燃燒技術(shù)可以實(shí)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(jī)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。

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(jìn)行，一次風(fēng)與二次風(fēng)混合后即開始燃盡階段。該過程是屬于微觀上的分級燃燒，機(jī)理不同于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，根據(jù)解耦燃燒原理已開發(fā)了多種解耦燃燒器，專利“一種濃側(cè)分級的煤粉解耦燃燒器及燃燒方法”（中國專利申請?zhí)枺?01120569682.X）公開了一種煤粉解耦燃燒器，該燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其包括噴口1、分流隔板2以及集粉穩(wěn)焰器3；其將煤粉濃縮與穩(wěn)燃功能集于一體，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(qiáng)。但該燃燒器仍有些不足，比如，濃側(cè)煤粉氣流流經(jīng)集粉穩(wěn)焰器后，雖然使得風(fēng)粉得到進(jìn)一步分離，得到超濃煤粉氣流和次濃煤粉氣流兩部分，但濃側(cè)煤粉氣流僅兩側(cè)局部進(jìn)行了風(fēng)粉分離，分離出的風(fēng)都也集中匯入進(jìn)中部的次濃煤粉氣流中，使得次濃煤粉氣流的煤粉濃度較分離前降低，顯然不利于抑制NO_x生成；其次，超濃煤粉氣流和次濃煤粉氣流兩部分沒有分離開流動，而是緊密相連，在流動中混合較快，必然降低了再次濃淡分離抑制NO_x生成的效果。另外，該燃燒器的濃粉側(cè)和淡粉側(cè)距離也較近，濃粉氣流與淡粉氣流混合也較快。特別是對于貧煤和無煙煤，揮發(fā)分濃度較低，析出較慢，還原性氣氛時間縮短是十分不利于抑制NO_x生成的。還有，煤粉氣流流經(jīng)集粉穩(wěn)焰器時，被集粉穩(wěn)焰器收集的煤粉大多集中于集粉穩(wěn)焰器的表面，隨著氣流受擠壓向側(cè)向與濃粉氣流分離開流動時，會將部分匯集的煤粉帶到低濃度區(qū)，從而降低了集粉穩(wěn)焰器分離風(fēng)粉的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種分流增濃的煤粉解耦燃燒器，該燃燒器通過將煤粉氣流中部分氣流和匯集的煤粉分離開流動，來增加煤粉氣流的煤粉濃度，不僅煤粉濃縮效果好、濃粉氣流加熱速度快，而且推遲了濃粉氣流和淡粉氣流的混合，結(jié)構(gòu)也進(jìn)一步簡化，性能得到進(jìn)一步提升。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明提供的一種分流增濃的煤粉解耦燃燒器，所述燃燒器包括噴口1、分流隔板2和不少于兩個的集粉穩(wěn)焰器3。其中，分流隔板2傾斜設(shè)置于噴口1的中部，且分流隔板2的上下兩端（即垂直于氣流方向的安裝端）和噴口1的外殼體連接；噴口1由分流隔板2分隔開為分別通流淡側(cè)氣流5和濃側(cè)氣流6的兩個氣流通道。沿氣流方向，集粉穩(wěn)焰器3后端的橫截面為由噴口1邊緣至中心逐漸縮小的階梯狀結(jié)構(gòu)。

所述集粉穩(wěn)焰器3位于通濃側(cè)氣流6的通道一側(cè)；所述分流隔板2為傾斜布置，使得分流隔板2與噴口1的殼體圍成的濃側(cè)氣流6的通道沿氣流流向的流通截面積逐漸增大；分流隔板2可對淡側(cè)氣流5進(jìn)行導(dǎo)向，使淡側(cè)氣流5偏離濃側(cè)氣流6流動，推遲二者的混合。

優(yōu)選的，所述的分流隔板2沿氣流方向的后端距噴口外殼體的后端留有距離，以增加高溫?zé)煔饣亓鞯木嚯x；分流隔板2沿氣流方向的后端截面面積大于前端，且后端截面為波形等不規(guī)則形狀，以增大爐膛高溫?zé)煔獾幕亓髁浚约霸龃竺悍蹥饬髋c爐膛高溫?zé)煔獾慕佑|面積，提高煙氣對氣流的加熱速度。