[发明专利]一种分流增浓的煤粉解耦燃烧器及燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤粉燃烧设备领域，具体涉及一种分流增浓的煤粉解耦燃烧器及燃烧方法。

背景技术

在煤粉燃烧的实际应用中，随着煤粉空气混合物在燃烧阶段的燃烧温度和氧浓度的提高，煤粉更易快速、充分燃尽，烟气中飞灰可燃物(未燃尽碳和CO)的含量降低，但同时高温富氧又会使燃烧过程中生成的NO_x大幅提高；另一方面，煤粉空气混合物在燃烧阶段的燃烧温度和氧浓度越低越有利于抑制氮氧化物NO_x生成，但煤粉更不易燃尽。因而，解除煤粉燃烧的飞灰可燃物与NO_x的耦合排放问题是燃烧技术上长期存在的技术难点。

解耦燃烧技术可以实现解除煤炭燃烧的飞灰可燃物与NO_x的耦合排放关系，是同时降低飞灰可燃物和NO_x排放的有效方法。其机理是：将煤炭燃烧过程分为两个阶段，第一阶段，煤炭在很高的还原性气氛下发生热解、气化和燃烧，充分利用煤炭自身的热解和气化产物将燃料型NO_x转化为更为稳定的N₂；第二阶段创造高温富氧但不产生热力型NO_x的环境，再确保煤炭的充分燃尽。

解耦燃烧抑制NO_x排放的关键过程，在燃烧初期热解气化产生的挥发份氮的转化过程，该过程主要在一次风内部、二次风混合前的较小空间范围进行，一次风与二次风混合后即开始燃尽阶段。该过程是属于微观上的分级燃烧，机理不同于宏观上的空气分级燃烧，解耦燃烧的还原剂充分利用了热解气化产物，反应活性更高。

目前，根据解耦燃烧原理已开发了多种解耦燃烧器，专利“一种浓侧分级的煤粉解耦燃烧器及燃烧方法”（中国专利申请号：201120569682.X）公开了一种煤粉解耦燃烧器，该燃烧器结构示意图如图1所示，其包括喷口1、分流隔板2以及集粉稳焰器3；其将煤粉浓缩与稳燃功能集于一体，不仅可以提高解耦燃烧的效果，结构也较为简单，可以和任意一种煤粉浓缩装置对接，灵活性较高，对燃用不同煤种的适应性增强。但该燃烧器仍有些不足，比如，浓侧煤粉气流流经集粉稳焰器后，虽然使得风粉得到进一步分离，得到超浓煤粉气流和次浓煤粉气流两部分，但浓侧煤粉气流仅两侧局部进行了风粉分离，分离出的风都也集中汇入进中部的次浓煤粉气流中，使得次浓煤粉气流的煤粉浓度较分离前降低，显然不利于抑制NO_x生成；其次，超浓煤粉气流和次浓煤粉气流两部分没有分离开流动，而是紧密相连，在流动中混合较快，必然降低了再次浓淡分离抑制NO_x生成的效果。另外，该燃烧器的浓粉侧和淡粉侧距离也较近，浓粉气流与淡粉气流混合也较快。特别是对于贫煤和无烟煤，挥发分浓度较低，析出较慢，还原性气氛时间缩短是十分不利于抑制NO_x生成的。还有，煤粉气流流经集粉稳焰器时，被集粉稳焰器收集的煤粉大多集中于集粉稳焰器的表面，随着气流受挤压向侧向与浓粉气流分离开流动时，会将部分汇集的煤粉带到低浓度区，从而降低了集粉稳焰器分离风粉的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分流增浓的煤粉解耦燃烧器，该燃烧器通过将煤粉气流中部分气流和汇集的煤粉分离开流动，来增加煤粉气流的煤粉浓度，不仅煤粉浓缩效果好、浓粉气流加热速度快，而且推迟了浓粉气流和淡粉气流的混合，结构也进一步简化，性能得到进一步提升。

为了实现上述目的本发明提供的一种分流增浓的煤粉解耦燃烧器，所述燃烧器包括喷口1、分流隔板2和不少于两个的集粉稳焰器3。其中，分流隔板2倾斜设置于喷口1的中部，且分流隔板2的上下两端（即垂直于气流方向的安装端）和喷口1的外壳体连接；喷口1由分流隔板2分隔开为分别通流淡侧气流5和浓侧气流6的两个气流通道。沿气流方向，集粉稳焰器3后端的横截面为由喷口1边缘至中心逐渐缩小的阶梯状结构。

所述集粉稳焰器3位于通浓侧气流6的通道一侧；所述分流隔板2为倾斜布置，使得分流隔板2与喷口1的壳体围成的浓侧气流6的通道沿气流流向的流通截面积逐渐增大；分流隔板2可对淡侧气流5进行导向，使淡侧气流5偏离浓侧气流6流动，推迟二者的混合。

优选的，所述的分流隔板2沿气流方向的后端距喷口外壳体的后端留有距离，以增加高温烟气回流的距离；分流隔板2沿气流方向的后端截面面积大于前端，且后端截面为波形等不规则形状，以增大炉膛高温烟气的回流量，以及增大煤粉气流与炉膛高温烟气的接触面积，提高烟气对气流的加热速度。