[發明專利]一種富氧多重火焰旋流煤粉燃燒器

有效

• 申請號: 201910614963.3
• 申請日: 2019-07-09
• 公開（公告）號: CN110319437B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 邢春禮;孫銳;閆永宏;朱文堃;孫劉濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F23D1/02
• 分類號: F23D1/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 董玉嬌

一種富氧多重火焰旋流煤粉燃燒器,涉及清潔能源燃燒技術領域。解決了現有旋流煤粉燃燒器難以滿足劣質煤、特別是難燃煤的高效低NOx燃燒，以及煤種、煤質適應性差的問題。本發明一次風煤粉氣流通過錐型內、外濃縮器進行濃縮、使一次風煤粉氣流由外到內重整為淡、濃、淡同心環狀分布，在一次風管道下游所對應的中心回流區外邊界層內側附近，形成多重分裂火焰后，點燃濃煤粉氣流環，繼而，火焰向下游和外側迅速傳播的同時被分級噴入的雙調二次風及時冷卻、氣化、燃盡，避免NOx的生成，使得3個同心分布的煤粉氣流環充分的燃燒。本發明主要用于劣質煤、特別是難燃煤及混煤高效低NOx煤粉燃燒。

技術領域

本發明涉及清潔能源燃燒技術領域，具體地涉及一種主要適用于劣質煤、其它煤種及混煤的旋流燃燒器。

背景技術

我國是世界上最大的煤炭生產國和進口國,煤炭在我國能源消費結構中將長期占據主體地位，現中國一次能源構成中，煤炭比例仍達70％以上，較世界平均水平高出40個百分點，預計到2030年，煤炭占一次能源消費總量的比重仍超過50％，消費量將達45億噸左右。我國發電及供熱平均綜合利用效率僅為40％左右，比發達國家低10個百分點，燃煤排放的SO₂占90％、NOx占75％、總懸浮顆粒物占60％、CO₂占75％。我國已探明的可開采煤炭儲量中，劣質煤達50﹪左右，僅無煙煤和貧煤的比例就接近30﹪，而褐煤提質或低溫熱解生產的大量焦炭也亟需新型燃燒、氣化技術以清潔、高效地利用。煤直接燃燒發電的火電占我國發電總量70％以上，煤炭提供了電力燃料80％，其中，絕大部分火電廠燃用劣質煤。此外，我國動力用煤的煤質不穩定，常常達不到設計用煤標準。煤炭特別是難燃煤，包括低揮發分無煙煤、低揮發分貧煤、焦炭的清潔高效利用技術研發在不斷增加的CCS國際背景下日益迫切。

煤粉燃燒技術是煤炭的清潔高效利用技術中的關鍵技術之一。傳統的基于直流燃燒器的四角切圓煤粉燃燒技術，由于著火困難、熱偏差等很難應用于劣質煤尤其是難燃煤即低揮發分無煙煤、貧煤、焦炭的清潔高效燃燒；傳統的基于旋流燃燒器的煤粉燃燒技術，由于穩燃困難、高NOx排放等，也不適于劣質煤尤其是難燃煤的清潔高效燃燒。盡管國內外研發了各種各樣的燃煤技術，表現在難燃的低揮發分無煙煤、貧煤、焦炭的煤粉燃燒上，由于實現著火穩燃、高效、低NOx、不結渣和負荷響應快等的理化約束往往互相矛盾，因此，同時實現著火穩燃、高效、低NOx、不結渣和負荷響應快等的劣質煤燃燒、特別是難燃煤燃燒的技術研發依然面臨挑戰。

現有技術提供了一種旋流煤粉燃燒器，采用易燃煤中心給粉，雙旋文丘里管式二次風的結構，旨在利用易燃煤的著火穩燃燃燒器結構實施旋流煤粉燃燒的著火穩燃，該技術既存在回流區可能過熱不利于低NOx燃燒又存在二次風的過早混入一次風內不利于著火穩燃問題，對于劣質煤特別是低揮發分無煙煤、貧煤和焦炭，難以實現高效低NOx燃燒；并且，雙旋文丘里管式二次風所造成外回流區易造成火焰貼近水冷壁；此外，中心易燃煤的供給需特設供粉系統，而所供給的易燃煤量也沒有進行科學地定量評估。

現有技術提供了一種旋流煤粉燃燒器，一次風經內濃、外淡濃縮后中心噴入中心回流區，有利于著火穩燃，但集中火焰峰面難以冷卻的特點對于抑制熱力型NOx發生比較困難，難以應用于劣質煤特別是難燃煤清潔高效燃燒。

現有技術提供了一種旋流煤粉燃燒器，一次風經文丘里管外濃內淡濃縮分離后，濃煤粉氣流噴入回流區外邊界層內，淡煤粉氣流中心噴入，由于火焰會被二次風及時冷卻有利于降低NOx排放，但對于劣質煤特別是難燃煤，由于濃煤粉氣流不能被高溫中心回流區直接加熱以及文丘里管式的濃縮效果較差，著火穩燃比較困難。

并且，現有煤粉燃燒技術都沒有針對性地提供適應煤種、煤質變化的有效設計。

綜上所述，現有旋流煤粉燃燒器或旋流燃燒技術難以滿足劣質煤特別是難燃煤高效低NOx燃燒。

發明內容