[發明專利]一種高效低NOx雙渦旋流煤粉燃燒器

在審

• 申請號: 202010432808.2
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111594830A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 孫銳;邢春禮;閆永宏;朱文堃
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F23D1/02
• 分類號: F23D1/02;F23L9/00;F23K3/02
• 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

一種高效低NOx雙渦旋流煤粉燃燒器，涉及清潔能源燃燒技術領域。解決了現有的旋流煤粉燃燒器煤種適應性差，抑制NOx排放技術不完備，難以實現高效低NOx煤粉燃燒的問題。本發明通過燃料分級，即：將傳統的一次風煤粉氣流分設為煤質相同或煤質不同的內、外兩股；濃淡分離，即：利用內、外錐型濃縮器對內、外一次風煤粉氣流進行濃淡分離；分級配風，即：各自獨立控制的內、外二次風分別與內、外一次風煤粉氣流匹配、協同噴入爐內，中心管提供中心風；基于內渦旋流煤粉氣流的絕對著火穩燃持續點燃外渦旋流煤粉氣流，有效減低各種NOx發生；本發明主要用于實現煤粉著火穩燃、高效低NOx燃燒。

技術領域

本發明涉及清潔能源燃燒技術領域。

背景技術

當今，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，中國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。中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SO₂占90％、NOx占75％、總懸浮顆粒物占60％、CO₂占75％。中國已探明可開采煤炭儲量中，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中國發電總量70％以上，煤炭提供了火電燃料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。煤炭清潔高效利用技術研發在不斷增加的CO₂捕集需求的國際背景下日益迫切。中國火電近期目標：平均供電標準煤耗降到315克/千瓦時，S0₂排放濃度控制在30mg/Nm3，NOX排放濃度控制在50mg/Nm3，這也是我國新型燃煤技術研發的內在動力。

旋流煤粉燃燒技術是煤炭清潔高效利用技術中的關鍵技術之一，與傳統的直流煤粉燃燒技術比較，由于不存在熱偏差問題、著火穩燃性能優越、受熱面布置方便等優良特性被廣泛應用；但也存在煤種適應性差、煤質要求較高、尤其是氮氧化物(NOx)排放高的問題，這也是旋流煤粉燃燒技術一段時間內難以列入中國超凈排放技術清單的技術原因。盡管國內外研發了各種各樣的旋流煤粉燃燒技術，表現在同時實現著火穩燃、高效、低NOx、不結渣和低負荷性能優良等的清潔高效煤粉燃燒利用上，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、文丘里管式內、外二次風的結構設計，旨在利用易燃煤的著火穩燃實施旋流煤粉燃燒的一次風著火穩燃。該技術既存在因易燃煤供粉量不確定而使內回流區可能過熱不利于熱力型NOx抑制問題、對燃料型NOx的抑制沒有實施針對性的技術措施又存在二次風的過早混入一次風內不利于一次風著火穩燃之虞，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，對于難燃煤，文丘里管式內外二次風所造成強外回流區易造成火焰貼近水冷壁；此外，對中心易燃煤的供給方式和供給量沒有進行科學地評估。

現有技術也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，但集中火焰難以冷卻的固有特點對于抑制熱力型NOx的發生比較困難。

現有技術還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，著火穩燃和抑制燃料型NOx排放性能具有局限性，煤種適應性較差。

綜上所述，現有旋流煤粉燃燒器或旋流煤粉燃燒技術因煤種適應性差、抑制NOx排放技術不完備難以滿足高效低NOx煤粉燃燒。因此，以上問題亟需解決。

發明內容

本發明是為了解決現有的旋流煤粉燃燒器煤種適應性差，抑制NOx排放技術不完備難以實現高效低NOx煤粉燃燒的問題，提供一種高效低NOx雙渦旋流煤粉燃燒器。