[发明专利]一种旋流燃烧器低氮氧化物低负荷稳燃装置

说明书

技术领域

本发明属于电厂旋流燃烧器技术领域，特别涉及一种旋流燃烧器低氮氧化物低负荷稳燃装置。

背景技术

由于国内煤价上涨，大部分电厂改燃发热量低的劣质煤种，旋流燃烧器的稳燃性能尤其是低负荷稳燃能力变差，煤粉着火困难，燃烧不稳定，甚至发生灭火现象，严重危害锅炉安全经济运行。目前提高旋流燃烧器稳燃性能的措施主要有：加装浓缩环、改进中心扩口形状、加装稳燃齿或稳燃环等。

浓缩环一般加装在带有中心风管的一次风管道内。通过一次风管内的浓缩环，可以实现径向煤粉浓淡分离，得到内浓外淡的煤粉浓度分布。其原理是利用浓缩构件对煤粉气流的导向作用，强迫煤粉气流改变流动方向，通过颗粒惯性远大于空气惯性的性质，实现煤粉气流的浓缩和分流，将一次风粉混合物分成煤粉浓度相差适当的两股。增大煤粉浓度可以降低煤粉的着火温度，对稳燃有利。

在一次风管中加装稳燃齿或稳燃环是许多进口锅炉用于稳定燃烧的技术。齿形或齿环形稳燃器有装在一次风粉气流外缘的，也有装在内缘的。德国Babcock公司DS燃烧器上的齿环稳燃器装在一次风粉气流外侧。此外法国Steinmüler公司的SM2IV型燃烧器，美国(加拿大)B&W公司的典型DRB2XCL燃烧器等也均将齿形稳燃器装在一次风粉气流外侧。稳燃齿或稳燃环由一圈小齿(或再加一圆环)组成。其目的是在齿的背流面形成许多小涡流，以稳定煤粉气流的着火。附着在一次风粉气流外侧的齿形或齿环形稳燃器形成的回流区，处于一、二次风之间的环形区域，回流区的温度不高，仅靠这一回流区难于稳定煤粉的着火燃烧，但它有适当阻止一次风与二次风过早混合和阻挡煤粉(特别是粗煤粉)向二次风扩散的趋势，还可以让适量煤粉颗粒进入高温内回流区，对煤粉稳燃有一定作用；附着在一次风内侧的齿形或齿环形稳燃器有助于高温烟气的回流，对煤粉气流的着火燃烧有一定作用。

改进中心扩口(锥)形状就是将普通圆环型中心扩口(锥)更换为齿形或花瓣型结构。中心管扩口(锥)的作用是在燃烧器喷口附近形成较大的中心回流区，加大扩口(锥)角度可加宽回流区，增大回流区与高温烟气的接触面积。哈尔滨工业大学提出把普通圆环形中心扩口(锥)改为齿形结构，使煤粉颗粒体积流量峰值更加靠近燃烧器中心，增加中心回流区中煤粉密度，提高中心回流区边界附近湍流脉动强度和中心扩口下出口射流的回流强度，从而强化煤粉气流的燃烧反应。东南大学提出的花瓣稳燃器为一扩锥型结构，出口边界为花瓣形曲线，增加一次风粉气流与回流高温烟气接触边界。该设计除形成中心回流区外，还能在其背面形成径向和轴向两种回流区，强烈的回流可以加强煤粉气流与高温烟气的对流混合，对低挥发性煤和低负荷时的燃烧有利。

但以上三种方式各自存在无法避免的缺陷：

浓缩环形成了内浓外淡的煤粉浓度分布，只适合于带有中心风管的旋流燃烧器。对于不带中心风管的旋流燃烧器，采用浓缩环反而加剧了燃烧的不稳定性。

旋流燃烧器加装稳燃齿和稳燃环主要缺点，一是齿太小，其在背流面所形成的小涡流可能不稳定，稳燃效果不显著；二是不利于降低NO_X生成；三是齿和齿环均非流线形，流动阻力大，容易遭受煤粉气流的磨损，寿命短；四是容易造成结焦掉焦现象。对于不带中心风管的旋流燃烧器加装齿形稳燃器则会引导风粉气流向轴心方向发展，妨碍中心回流区的形成。

齿形或花瓣型稳燃器的缺点：一是当扩口设计较大时会引导煤粉气流向外扩散造成煤粉气流与二次风混合过早，影响煤粉着火和稳燃，二是当煤粉气流速度较大时煤粉颗粒与稳燃器表面的撞击几率增大，从而容易使煤粉颗粒从气流中分离出来造成不完全燃烧损失。

发明内容

本发明提供了一种旋流燃烧器低氮氧化物低负荷稳燃装置，主要目的是解决不带中心风管的旋流燃烧器燃用劣质煤种时的着火及稳燃问题，保证锅炉低负荷运行时煤粉气流仍然能快速着火稳定燃烧充分燃尽，实现煤粉浓淡燃烧降低NO_X生成量，同时防止燃烧器喷口结焦结渣以及防止燃烧器加装一般稳燃装置后的煤粉沉积及结焦。