[發(fā)明專利]一種帶有中心給粉旋流煤粉燃燒裝置的工業(yè)煤粉鍋爐

在審

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• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107504480A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 陳智超;嚴蓉;劉濤;曾令艷;李爭起
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: F23C5/32
• 分類號: F23C5/32;F23C7/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發(fā)明涉及一種煤粉燃燒的工業(yè)鍋爐，具體涉及一種帶有中心給粉旋流煤粉燃燒裝置的工業(yè)煤粉鍋爐。

背景技術

傳統(tǒng)燃煤工業(yè)鍋爐以層燃爐為主，即燃料置于固定或移動的爐排上形成燃料層，空氣從爐排底部通入，通過燃料層進行燃燒反應。其普遍存在鍋爐熱效率較低的問題。與層燃爐相比，工業(yè)煤粉鍋爐采用的是室燃燃燒方式，煤粉顆粒隨同空氣噴入爐膛進行懸浮燃燒，具有較高的鍋爐熱效率。

近年來，隨著煤粉加工、運輸及儲存技術的發(fā)展，以及煤粉燃燒技術的不斷成熟，燃用煤粉的中小型工業(yè)鍋爐得以不斷發(fā)展。但受到爐膛尺寸及燃燒方式的限制，現(xiàn)有中小型工業(yè)煤粉鍋爐存在NOx排放量高、飛灰可燃物含量高、爐膛易結(jié)渣難等問題。隨著我國環(huán)保問題的日益嚴峻，如果不對工業(yè)煤粉鍋爐現(xiàn)存問題采取有效的解決措施，將難以滿足日益嚴苛的環(huán)保標準。

針對工業(yè)煤粉鍋爐的研究，以德國為主的發(fā)達國家在過去的30多年中形成了Dr. Schoppe、HM、Pillard及Saacke等不同的技術流派。其中Saacke生產(chǎn)的CONOx-UCC燃燒機采用分段送風多級燃燒技術，通過在直流環(huán)形一次風內(nèi)、外分別布置一層旋流二次風，在預燃室四周環(huán)形布置多個直流三次風噴口，實現(xiàn)空氣徑向分級燃燒。

目前我國用于工業(yè)煤粉鍋爐上的設置有燃盡風的煤粉燃燒裝置，例如實用新型專利《一種中小型工業(yè)爐用低氮煤粉燃燒裝置》(中國專利號為ZL201420473036.7、申請公布日為2014年12月31日、申請公布號為CN204063029U，下稱“文件一”)僅在煤粉噴嘴上方設有單個燃盡風噴嘴；實用新型專利《一種設有三級配風燃燒系統(tǒng)的鍋爐》(中國專利號為ZL201120307199.4、授權(quán)公告日為2012年5月23日、授權(quán)公告號為CN200009175U，下稱“文件二”)在爐膛臥式布置時僅在爐膛端部的下側(cè)布置一根或多根三次風管。研究表明，“文件一”及提出的煤粉燃燒裝置容易導致爐膛內(nèi)結(jié)渣，飛灰可燃物含量升高，且不能有效地控制NOx的排放量；“文件二”提出的鍋爐存在易結(jié)渣，NOx減排效果差等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中工業(yè)煤粉鍋爐NOx排放量高、飛灰可燃物含量高爐膛易結(jié)渣的問題，進而提供一種帶有中心給粉旋流煤粉燃燒裝置的工業(yè)煤粉鍋爐。

本發(fā)明為解決上述問題而采用的技術方案是：

它包括旋流煤粉燃燒器、爐膛和多個分離二次風噴口，它還包括多個分離二次風旋流器，旋流煤粉燃燒器包括一次風管、旋流內(nèi)二次風管、旋流外二次風管、第一軸向旋流葉片和第二軸向旋流葉片，旋流外二次風管和旋流內(nèi)二次風管由外向內(nèi)依次套裝在一次風管上，多個分離二次風噴口沿旋流煤粉燃燒器徑向均布安裝在爐膛上，每個分離二次風噴口內(nèi)安裝有一個分離二次風旋流器，第二軸向旋流葉片安裝在旋流外二次風管和旋流內(nèi)二次風管之間，第一軸向旋流葉片安裝在一次風管、旋流內(nèi)二次風管之間，旋流煤粉燃燒器的出口端與爐膛進口端的內(nèi)壁平齊設置。

本發(fā)明的有益效果是：

1本發(fā)明有利于更大幅度地降低NOx生成量

①本發(fā)明裝置在燃燒器外側(cè)布置大量分離二次風噴口，并將35％～55％的空氣量由分離二次風噴口送入，從燃燒器噴口送入的助燃空氣比例僅占45％～65％，大幅度強化燃燒器中心區(qū)域的還原性，燃料長時間處于還原性氣氛中燃燒，整個燃燒過程中的NOx生成量都能得到有效降低。

②“文件一”所述煤粉燃燒裝置僅在燃燒器上方布置一個燃盡風管，“文件二”所述裝置在爐膛臥式布置時僅在燃燒器下方布置一根或多根燃盡風管。單個噴口或單側(cè)噴入的燃盡風與煙氣的接觸面積小，混合均勻性差，與燃盡風接觸的區(qū)域氧濃度相對過高，會導致該區(qū)域燃燒更加劇烈，溫度迅速升高，生成大量NOx。對比“文件一”、“文件二”，本發(fā)明裝置設置多個分離二次風噴口，并將多個分離二次風管以燃燒器軸線為中心環(huán)形均勻布置在燃燒器外，多股射流分離二次風環(huán)向布置的形式增大了分離二次風與煙氣的接觸面積，有利于分離二次風與爐內(nèi)煙氣的混合，避免因局部區(qū)域氧濃度過高而生成NOx。

③對比Saacke生產(chǎn)的CONOx-UCC燃燒機，本發(fā)明裝置將旋流內(nèi)二次風布置在一次風管外，一次風管輸送高濃度煤粉氣流，煤粉被完全集中在燃燒器中心噴入爐膛，增大了燃燒器出口中心回流區(qū)的煤粉濃度，使煤粉集中在中心回流區(qū)還原性氣氛中燃燒，延長了煤粉在還原性氣氛中的停留時間，降低了燃燒器中心區(qū)域NOx的生成量。