[發明專利]一種粉狀秸稈清潔燃燒器

有效

• 申請號: 201910343991.6
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110043897B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 李小民;楊繼濤;王磊;張軍科;孫昆峰;曹侃
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: F23D1/00
• 分類號: F23D1/00;F23L9/00
• 代理公司: 41125 鄭州優盾知識產權代理有限公司
• 代理人: 張志軍

本發明公開了一種粉狀秸稈清潔燃燒器，包括燃燒器本體，所述燃燒器本體包括燃燒器外殼、位于燃燒器外殼內的燃燒室和煙氣出口，所述燃燒室包括圓筒部和圓錐部，所述燃燒室靠近煙氣出口的燃燒器外殼上設有一次風進口管道和二次風進口管道，一次風進口管道與燃燒室軸向平行，二次風進口管道與燃燒室圓筒部相切，且二次風進口管道的噴口位于燃燒室內壁或靠近燃燒室內壁，所述燃燒室的煙氣出口與燃燒室圓筒部相結合處設有筒狀的回流椎。本發明的燃燒器同時具有稀薄燃燒與液態排渣的優勢，結構緊湊、出口煙氣潔凈度高、溫度場均勻、燃燒穩定性好、固體不完全燃燒損失小、NOx和顆粒物排放少，對促進可再生能源發展、降低污染物排放具有重要意義。

技術領域

本發明涉及燃燒設備技術領域，特別涉及到一種粉狀秸稈稀薄燃燒裝置，還涉及可再生能源利用領域，還涉及到灰渣綜合利用領域。

背景技術

現有秸稈燃燒主要采用爐排燃燒和流化床燃燒，運行中主要存在如下問題：① 低能量密度使秸稈原料收儲運困難、給料系統復雜而龐大；② 秸稈顆粒的低密度造成停留時間小和固體不完全燃燒損失大；③ 低灰熔點造成的受熱面結渣沾污問題；④ PM_2.5等顆粒物排放高。針對上述問題①，可利用粉狀燃料存儲運所需空間相對較小的特點，采用粉狀秸稈燃料形式。針對問題②，可利用常溫空氣稀薄燃燒技術和熔渣膜燃燒技術延長停留時間和降低固體不完全燃燒損失。采用針對問題③，可采用燃燒-傳熱分離措施及熔渣膜燃燒予以緩解。針對問題④，可利用液態排渣的高除渣率予以應對。熔渣膜燃燒和液態排渣技術相對成熟，而實現粉狀秸稈的常溫空氣稀薄燃燒則需采取專門措施。

稀薄燃燒（也叫無焰燃燒）模式下，燃燒室內湍流脈動速度遠大于層流火焰傳播速度。實踐中多通過提高入口射流速度或降低層流火焰傳播速度實現稀薄燃燒。目前，實現稀薄燃燒主要面臨如下問題：一是高射流入口速度使風機能耗極高；二是強湍流剪切使燃料著火困難。這些問題是造成稀薄燃燒應用困難的關鍵原因。迄今為止，稀薄燃燒主要用于工業窯爐，其針對著火困難問題的解決措施是加裝周期運行的蓄熱室，使入爐空氣預熱溫度高于著火溫度。結果表明，稀薄燃燒具有節能效果明顯、燃燒器結構簡單、輻射熱通量高且分布均勻、NOx排放低、燃燒噪音小、燃燒穩定性好、結構緊湊等優勢，特別適合于秸稈等低品位燃料的高效利用。迄今為止，常溫空氣稀薄燃燒的實現措施主要包括如下內容。

中國專利申請號200510022667.1公開的采用稀薄-無焰燃燒方式的燃氣或燃油鍋爐，通過在爐膛進口設置的預燃罩實現無焰燃燒。其預燃罩材料的耐火溫度不低于1500℃，工作于貧燃模式，出口煙氣則通過多通道旋流裝置進入主燃燒室實現無焰燃燒。中國專利申請號200810116374.4公開的用于燃氣輪機的無焰燃燒裝置，通過火焰筒頭部專門設計的回流結構促進回流煙氣、燃料、氧化劑之間的混合實現無焰燃燒。中國專利申請號201010574122.3公開的用于燃氣輪機無焰駐渦燃燒器，通過燃料、一次空氣、二次空氣在凹腔內的混合實現無焰燃燒。中國專利申請號201110023248.6公開的無焰燃燒環形套筒窯，以助燃空氣為工作流體，通過引射器實現無焰燃燒。中國專利申請號20120421560.9公開的引射預燃式無焰燃燒器，利用旋轉射流衰減速度快、中心壓力低的特點強化助燃空氣與燃料的混合以實現無焰燃燒。中國專利申請號201210019166.9公開的適合于液體燃料的無焰燃燒裝置，通過特定的助燃空氣噴口布置以強化爐內攪拌而實現稀薄燃燒。中國專利申請號201310318461.9公開的無焰燃燒緊湊式臥式內燃火管熱水鍋爐，則是采用雙爐膽布置，助燃空氣先與來自下爐膽的部分煙氣混合后流入上爐膽而實現無焰燃燒。中國專利申請號201310624080.3公開的煤粉富氧無焰燃燒系統，利用富氧燃燒著火穩定性好的特點，將富氧燃燒形成高溫煙氣高速入爐實現無焰燃燒。中國專利申請號201620618154.1公開的無焰燃燒裝置，在爐膛內設置引射器，以助燃空氣為工作流體卷吸爐內高溫煙氣實現富氧燃燒。從上述措施來看，迄今還未出現適合于秸稈等劣質高堿生物質燃料的常溫空氣稀薄燃燒實現措施，因此，設計開發結構簡單、適合于秸稈等劣質高堿生物質燃料，同時兼顧秸稈燃燒中存在的收儲運困難、結渣沾污嚴重、高顆粒物排放高等問題的粉狀秸稈常溫空氣稀薄燃燒清潔燃燒器顯得尤其必要。