[發明專利]富氧低NOx煤粉燃燒器及其應用

有效

• 申請號: 201410064479.5
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103791495A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 顏碧蘭;汪瀾;齊硯勇;宋軍華;張坤悅
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院
• 主分類號: F23D1/02
• 分類號: F23D1/02
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 魯兵

技術領域

本發明屬于燃燒設備技術領域，涉及一種低NOx煤粉燃燒器，特別涉及一種用于水泥生產中能降低NOx排放量的煤粉燃燒器及其在水泥窯中的應用。

背景技術

富氧燃燒是近代燃燒的節能技術之一。富氧燃燒技術能夠降低燃料的燃點，加快燃燒速度、促進燃燒完全、提高火焰溫度、減少燃燒后的煙氣排放量、提高熱量利用率和降低過量空氣系數，具有優越的節能和環保性能,被發達國家稱之為“資源創造性技術”。近些年的研究表明，富氧燃燒技術目前主要應用于工業鍋爐和玻璃窯中，水泥行業采用的極少。

水泥預分解窯排放的廢氣中NOx含量超過越來越嚴格的國家排放標準，目前，水泥行業主要采用在分解爐出口噴入氨水或者尿素的SNCR技術降低NOx，實現達標排放，但成本較高，造成水泥生產成本增加。水泥窯采用低氮煤粉燃燒器，實現低NOx排放是節能減排的重要要求。現有的煤粉燃燒器其基本結構為普通四通道結構，包括用于供氣的一次風管組以及以螺紋對接在該一次風管組前端的燃燒器噴頭，燃燒器噴頭最前端安裝有多個直管噴嘴；其缺點為火焰的噴射推力不足，煤粉與空氣混合不夠充分，且存在火焰峰值溫度，故NOx排放量較大，不符合節能減排的潮流趨勢。

發明內容

本發明的目的是適應節能減排的潮流趨勢，提供一種富氧低NOx煤粉燃燒器及其專用噴嘴，并進一步提供該富氧低NOx煤粉燃燒器在水泥生產中的應用。

首先，本發明提出一種富氧低NOx煤粉燃燒器的專用噴嘴，所述噴嘴為縮放式即有兩段式變徑設計的噴嘴。

所述噴嘴沿中軸線開有通孔，通孔的直徑尺寸由內向外先漸漸縮小再漸漸擴大。較優的，漸縮部分的錐角為20±5°，漸擴部分32的錐角為10±2°。噴嘴的橫截面形狀為正六邊形。

本發明進一步提供一種富氧低NOx煤粉燃燒器，包括四通道結構以螺紋對接的燃燒器噴頭和一次風管組，以及同軸布置在最內層的油管，燃燒器噴頭最前端安裝多個噴嘴，所述噴嘴為上述結構的專用噴嘴。

所述富氧低NOx煤粉燃燒器中，燃燒器噴頭由外至內同軸套裝外噴管、外軸流風噴管、煤風噴管和內旋流風噴管，并分別與一次風管組由外至內同軸套設的各自帶有進風管的外管、外軸流風管、煤風管和內旋流風管的四個環形通道對位，在內旋流風噴管與油管之間鑲嵌中心風板，在外噴管與外軸流風噴管之間鑲嵌噴嘴座板，所述噴嘴固定在噴嘴座板上。沿燃燒器噴頭的周向可以設有14-20個噴嘴，噴嘴以螺紋形式固定在噴嘴座板上。

所述富氧低NOx煤粉燃燒器中，煤風噴管外壁向外的端部存在仰角，仰角的角度為5°-10°。

所述富氧低NOx煤粉燃燒器中，內旋流風噴管的向外的端部設有能夠產生旋流的旋流槽，旋流槽的旋流角度為15°-45°。

本發明進一步提出所述富氧低NOx煤粉燃燒器在水泥生產中的應用，提供一種低NOx排放量水泥窯，在該水泥窯中，安裝有所述富氧低NOx煤粉燃燒器。

本發明一次風采用氧氣濃度為28%-60%的富氧空氣，一次風量占入回轉窯空氣量的6%-10%。實現富氧條件下，NOx排放量降低。

采用以上設計，本發明提供的富氧低NOx煤粉燃燒器，該燃燒器采用縮放式噴嘴，可以使外風風速達到超音速，其高速直流風能迅速均勻地分散煤粉到熱氣流中，這樣既可以縮小燃燒器前端的超高溫區，又能縮短煤粉和熱氣流在火焰高溫區的停留時間，從而降低NOx生成量。該燃燒器的內外風速度差較大，再通過富氧燃燒及旋流風控制，可形成富氧的氧化火焰區和富燃料的還原火焰區，進而在保證熱力強度、高效燃燒的同時，實現了NOx的減排。

附圖說明

圖1：為富氧低NOx煤粉燃燒器的整體結構示意圖。

圖2：為本發明燃燒器噴頭部分結構示意圖。

圖3：為本發明燃燒器縮放式噴嘴的具體結構示意圖。

圖4：為本發明燃燒器煤風噴管端部的結構示意圖。

圖5：為本發明燃燒器內旋流風噴管端部旋流槽的結構示意圖。

具體實施方式

本發明為適應節能減排的要求，精心設計了一種用于水泥窯的富氧低NOx煤粉燃燒器。