[發(fā)明專利]具有周界風(fēng)的低氮氧化物排放旋流煤粉燃燒器

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201610024823.7
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105465781A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牛博申;張政強(qiáng);吳東海;于淼;郝曉鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱博深科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: F23D1/02
• 分類號: F23D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明涉及旋流煤粉燃燒器，具體為一種具有周界風(fēng)的低氮氧化物排放旋流煤粉燃燒器。

背景技術(shù):氮氧化物(NOX)是造成大氣污染的主要污染源之一，氮氧化物的危害主要包括:①NOX對人體及動物的致毒作用；②對植物的損害作用；③NOX是形成酸雨、酸霧的主要原因之一；④NOX與碳?xì)浠衔镄纬晒饣瘜W(xué)煙霧；⑤NOX亦參與臭氧層的破壞。據(jù)統(tǒng)計全球每年排入到大氣的NOX總量達(dá)5000萬噸，而且還在持續(xù)增長。其中燃用大量煤碳燃料的火力發(fā)電廠又是生產(chǎn)氮氧化合物的主要來源之一。隨著人民對環(huán)境改善需求意識的提高，國家在“十二五”期間對煙氣氮氧化物(NOx)排放標(biāo)準(zhǔn)要求日益嚴(yán)格，因此國內(nèi)火力發(fā)電廠迫切需要采用新技術(shù)來降低鍋爐氮氧化物(NOx)排放量。目前，燃煤鍋爐控制NOx排放的技術(shù)主要分為鍋爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)和鍋爐外煙氣脫硝技術(shù)，爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)主要是通過改變?nèi)紵鞑贾眉敖Y(jié)構(gòu)形式達(dá)到降低氮氧化物生成量的目的從而降低氮氧化物的排放，爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)可以減輕爐外煙氣脫硝的壓力，能達(dá)到節(jié)約成本和環(huán)保的最大化。第一代旋流燃燒器：二次風(fēng)通過燃燒器集中送入爐內(nèi)，一次風(fēng)粉混合物沒有濃縮，一次風(fēng)旋轉(zhuǎn)，通過一、二次風(fēng)的旋轉(zhuǎn)形成中心回流區(qū)。第二代旋流燃燒器：二次風(fēng)通過燃燒器分兩級或兩級以上送入爐內(nèi)，一次風(fēng)粉混合物沒有濃縮，一次風(fēng)為直流，但噴口裝有盤式擴(kuò)流錐，通過擴(kuò)流錐及二次風(fēng)的旋轉(zhuǎn)形成中心回流區(qū)。第三代旋流燃燒器：在一次風(fēng)中加入擴(kuò)流錐(均流器)，將一次風(fēng)中的煤粉擴(kuò)散至一次風(fēng)管的外側(cè)(靠近二次風(fēng))，在一次風(fēng)四周形成環(huán)形濃煤粉燃燒區(qū)，燃燒器中心區(qū)域煤粉濃度低。此旋流燃燒器將一次風(fēng)中的煤粉擴(kuò)散至一次風(fēng)管的外側(cè)，在一次風(fēng)四周形成環(huán)形濃煤粉燃燒區(qū)，燃燒器中心區(qū)域煤粉濃度低，可以降低氮氧化合物。但一、二次風(fēng)進(jìn)入爐膛后迅速混合燃燒，高溫的中心回流區(qū)的還原性氣氛減弱，煤粉在高溫的中心回流區(qū)的停留時間短，抑制氮氧化合物生成的效果較差，不能滿足現(xiàn)有降低氮氧化合物要求。同時，并未設(shè)置相應(yīng)周界風(fēng)，防止鍋爐水冷壁高溫腐蝕和結(jié)渣效果較差。

發(fā)明內(nèi)容:本發(fā)明的目的是要提供一種能夠有效防止水冷壁高溫腐蝕和結(jié)渣，同時保證燃燒器還原區(qū)氣氛，降低NOx排放的具有周界風(fēng)的低氮氧化物排放旋流煤粉燃燒器。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：它包含由中心風(fēng)管、均流環(huán)、一次風(fēng)管、一次風(fēng)噴口、穩(wěn)燃齒、周界風(fēng)管、內(nèi)二次風(fēng)管、外二次風(fēng)管、外二次風(fēng)擋板、外二次風(fēng)控制器、內(nèi)二次風(fēng)旋流器、內(nèi)二次風(fēng)控制器A、內(nèi)二次風(fēng)擋板、內(nèi)二次風(fēng)控制器B、周界風(fēng)擋板、周界風(fēng)控制器、入口彎頭、法蘭、入口濃縮器、出口濃縮器、一次風(fēng)擴(kuò)口、周界風(fēng)擴(kuò)口、內(nèi)二次風(fēng)擴(kuò)口、外二次風(fēng)擴(kuò)口、萬向節(jié)組成，其特征在于：所述的燃燒器一次風(fēng)噴口固定于一次風(fēng)管前端，一次風(fēng)噴口長度200～600mm。所述的燃燒器均流環(huán)分別與中心風(fēng)管與一次風(fēng)管固定連接且裝于中心風(fēng)管與一次風(fēng)管之間，均流環(huán)固定于一次風(fēng)管出口0～600mm處，均流環(huán)占一次風(fēng)管水平段長度10％～30％。所述的穩(wěn)燃齒固定于一次風(fēng)管噴口內(nèi)側(cè)，與一次風(fēng)噴口前端一齊。所述的入口濃縮器、出口濃縮器，分別固定在燃燒器一次風(fēng)管內(nèi)側(cè)入口處及出口處，入口濃縮器固定在一次風(fēng)管水平段中間70％～90％處，出口濃縮器固定在一次風(fēng)管水平段中間20％～50％處，入口濃縮器兩個斜度角α1為25°～65°、α2為25°～65°，出口濃縮器兩個斜度角α3為25°～65°、α4為25°～65°，入口濃縮器斜面長度H1為30～200mm，出口濃縮器斜面長度H2為50～600mm。所述的燃燒器周界風(fēng)固定在燃燒器一次風(fēng)管出口端的外側(cè)面上，周界風(fēng)擋板安裝在燃燒器周界風(fēng)管右端周界風(fēng)入口處，周界風(fēng)控制器與周界風(fēng)擋板采用萬向節(jié)連接。所述的燃燒器二次風(fēng)進(jìn)入燃燒器后設(shè)計分為內(nèi)二次風(fēng)、外二次風(fēng)兩部分，內(nèi)二次風(fēng)管固定在燃燒器一次風(fēng)管出口端的外側(cè)面上，內(nèi)二次風(fēng)管開有多個進(jìn)氣孔，內(nèi)二次風(fēng)擋板安裝在燃燒器內(nèi)二次風(fēng)管右端內(nèi)二次風(fēng)入口處，通過調(diào)節(jié)內(nèi)二次風(fēng)控制器B，即可對內(nèi)二次風(fēng)管的風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，內(nèi)二次風(fēng)旋流器固定在燃燒器內(nèi)二次風(fēng)管內(nèi)，通過調(diào)節(jié)內(nèi)二次風(fēng)控制器A，即可對內(nèi)二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，內(nèi)二次風(fēng)控制器B與內(nèi)二次風(fēng)擋板采用萬向節(jié)連接，內(nèi)二次風(fēng)控制器A與內(nèi)二次風(fēng)旋流器采用萬向節(jié)連接，從而適應(yīng)煤種和負(fù)荷的變化。所述的燃燒器外二次風(fēng)管固定在燃燒器內(nèi)二次風(fēng)管的外側(cè)面上，外二次風(fēng)擋板固定在燃燒器外二次風(fēng)管入口內(nèi)，外二次風(fēng)擋板與外二次風(fēng)管間隙d1為1～5mm，外二次風(fēng)控制器與外二次風(fēng)擋板采用萬向節(jié)連接。所述的燃燒器一次風(fēng)擴(kuò)口、周界風(fēng)擴(kuò)口、內(nèi)二次風(fēng)擴(kuò)口、外二次風(fēng)擴(kuò)口分別固定在一次風(fēng)噴口、周界風(fēng)管、內(nèi)二次風(fēng)管、外二次風(fēng)管前端。一次風(fēng)擴(kuò)口、周界風(fēng)擴(kuò)口、內(nèi)二次風(fēng)擴(kuò)口、外二次風(fēng)擴(kuò)口與一次風(fēng)管中心軸之間的夾角為β1、β2、β3、β4分別為15°～45°,所述的燃燒器入口彎頭與一次風(fēng)管采用法蘭連接。本發(fā)明的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，操作使用方便、維修快捷方便；有效的增加高溫中心回流區(qū)的煤粉量，使中心回流區(qū)的還原性氣氛加強(qiáng)，延長煤粉在高溫中心回流區(qū)的停留時間，有效抑制燃料型氮氧化合物的生成，同時，在一次風(fēng)噴口、周界風(fēng)噴口、內(nèi)二次風(fēng)管、外二次風(fēng)管的出口處設(shè)置錐環(huán)形噴口，推遲了一、二次風(fēng)之間的混合時間，更加延長了煤粉在還原性氣氛中心回流區(qū)內(nèi)的停留時間，從而有效地降低燃料型氮氧化合物的生成。在降低氮氧化合物排放濃度上，在保證鍋爐其它運行參數(shù)不降低的情況下，鍋爐燃用煙煤煤質(zhì)氮氧化合物排放可降到200mg/Nm³(6％O²)以下，鍋爐燃用貧煤煤質(zhì)氮氧化合物排放可降到400mg/Nm³(6％O²)，鍋爐燃用煤質(zhì)介于煙煤與貧煤之間氮氧化合物可保證在200～400mg/Nm³(6％O²)之間。在穩(wěn)燃效果上，由于設(shè)置有中心風(fēng)管，可使燃燒器一次風(fēng)管出口煤粉燃燒區(qū)域雙面燃燒，同時在一次風(fēng)管噴口前端內(nèi)側(cè)加裝穩(wěn)燃齒，可以保證燃燒的穩(wěn)定性。防結(jié)渣和高溫腐蝕上，在一次風(fēng)管外布置占總風(fēng)量一定份額的周界風(fēng)(周界風(fēng)不大于總風(fēng)量6％)，提供高爐膛水冷壁處氧化性氣，起到了防止?fàn)t膛結(jié)焦和高溫腐蝕的作用，并且內(nèi)、外二次風(fēng)風(fēng)量及旋流強(qiáng)度動態(tài)可調(diào)，可以控制燃燒回流區(qū)大小起到防止高溫腐蝕和結(jié)渣的作用。中心風(fēng)管外表面、入口彎頭內(nèi)表面、一次風(fēng)管內(nèi)表面、一次風(fēng)噴口、穩(wěn)燃齒、均流環(huán)、入口濃縮器表面、出口濃縮器表面、一次風(fēng)擴(kuò)口、周界風(fēng)擴(kuò)口、內(nèi)二次風(fēng)擴(kuò)口、外二次風(fēng)擴(kuò)口采用高溫耐磨材料，該材料為耐磨陶瓷或多元高合金金屬材料，提高了燃燒器工作面高溫耐磨性能，延長了燃燒器使用壽命。本專利煤粉燃燒器適應(yīng)不同煤質(zhì)的燃燒需要，目的是能夠有效防止水冷壁高溫腐蝕和結(jié)渣，同時保證燃燒器還原區(qū)氣氛，降低NOx排放。