[發明專利]一種兩級可調的水蒸汽等離子體旋流燃燒器

有效

• 申請號: 201610125265.3
• 申請日: 2016-03-05
• 公開（公告）號: CN105674257B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 向軍;周敬;唐浩;胡松;蘇勝;汪一;熊哲;逯朝鋒;江龍;徐俊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F23D1/02
• 分類號: F23D1/02;F23L7/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 梁鵬

技術領域

本發明屬于燃煤鍋爐領域，更具體地，涉及一種旋流燃燒器。

背景技術

目前，電站鍋爐啟動和低負荷穩燃過程中，需要消耗大量的燃料油，等離子體輔助點火技術能解決高揮發分煤種的點火和穩燃問題，節省燃油所帶來的成本費用。已有文獻和工業實際表明，對于低揮發分煤，等離子體點火技術很難點著，導致等離子體點火技術在無煙煤等難燃煤種中很難廣泛使用，同時，采用空氣作為反應氣，空氣中的N₂等離子體化后極易被氧化成氮氧化物(NO_x)，增加了NO_x的生成量，不利于鍋爐的低氮減排。在專利CN201010577320中的電弧等離子體中采用的是純氧，純氧雖然能解決等離子體反應氣不含N₂的問題，但純氧價格相較來貴，且從根本上沒有解決其它途徑生成NO_x的難題。本專利采用的是補充水蒸汽的方法，可通過等離子體態水蒸汽特殊的性質和通入的位置及比例來解決NO_x生成量高的問題。同時，本發明的研究表明，等離子體態水蒸汽對于無煙煤等低揮發分煤的著火有促進作用。

在旋流燃燒器中，由于它自身結構的原因，一次風和二次風混合比較強烈，熱NO_x和燃料型NO_x在火焰的貧氧區域內并不能及時被反應，其氮氧化合物排放較高。為改進旋流燃燒器的低氮性能，通常采用分級配風，濃淡燃燒技術，調節二次風的旋度和風量等方法。這些方法目前已經取得了較好低氮效果，如專利CN201110295483的低溫等離子體旋流煤粉爐爐內深度分級低NO_x燃燒系統。但為了進一步降低鍋爐的NO_x的排放，本專利采取了在第一級等離子體發生器補充水蒸汽和在一次風和二次風之間的環形的貧氧區域內通入高活性的水蒸汽等離子體這種分級降低NO_x的方法，使得鍋爐中生成的NO_x含量大大降低。

穩燃和低氮這兩個問題，我們不能孤立地解決。在上述的大多數專利中，雖然燃燒穩定性得到了提高，但是NO_x生成量卻變得更多。在本專利中，采用這種強穩燃低氮旋流燃燒器，可以兼顧煤粉的燃燒性能和低氮效果，使得鍋爐達到最優工況，這樣大大節約了能源，同時還能減少環境污染。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種兩級可調的水蒸汽等離子體旋流燃燒器，其能有效的實現穩燃和低氮設計思路，同時充分利用水蒸汽資源，達到節能減排的效果。

為實現上述目的，按照本發明，提供了一種兩級可調的水蒸汽等離子體旋流燃燒器，其特征在于，包括第一級等離子點火裝置、第二級等離子調節器和水蒸汽供氣系統，其中，

所述第一級等離子體點火裝置包括一次風管道、內燃燒室、濃淡分離器、旋流發生器、第一級水蒸汽進氣管道、中心風管道和第一級等離子體發生器，所述一次風管道用于通一次風；所述內燃燒室和濃淡分離器均位于所述一次風管道內并且均固定安裝在所述一次風管道的內壁上；所述內燃燒室與一次風管道的內壁之間存在通風間隙，并且所述通風間隙處布置旋流發生器；所述濃淡分離器用于將一次風分離成濃粉流和淡粉流，濃粉流進入所述內燃燒室燃燒并最終噴入爐膛，淡粉流流入所述通風間隙并最終噴入爐膛；所述第一級水蒸汽進氣管道的一端伸入所述第一級等離子體發生器內，以用于向所述第一級等離子體發生器內通入水蒸汽，所述水蒸汽來源于水蒸汽供氣系統；所述中心風管道的一端伸入所述第一級等離子體發生器內，以用于供應空氣或高純氧；所述第一級等離子體發生器用于產生等離子體火炬，第一級等離子體發生器的點火端穿過所述內燃燒室的側壁后伸入所述內燃燒室內，以用于使濃粉流和混合氣在所述內燃燒室內燃燒形成火焰；

所述第二級等離子體調節裝置包括第二級水蒸汽進氣管道、第二級等離子體發生器、內二次風進氣管道、外二次風進氣管道，所述第二級水蒸汽進氣管道套接在所述一次風管道外側，以用于供應水蒸汽，所述水蒸汽由所述水蒸汽供氣系統提供；所述第二級等離子體發生器包裹鑲嵌于所述第二級水蒸汽進氣管道內，以用于產生等離子體流；內二次風進氣管道套接在所述第二級水蒸汽進氣管道外，以用于向內燃燒室內產生的火焰通入內二次風，所述外二次風進氣管道套接在所述內二次風進氣管道外，以用于向內燃燒室內產生的火焰通外二次風；所述內二次風進氣管道和外二次風進氣管道內分別設置有旋流發生器。