[发明专利]一种自预热及煤粉分段燃烧的低NOx燃烧装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于煤粉燃烧技术领域，特别是涉及一种自预热及煤粉分段燃烧的低NOx燃烧装置及方法。

背景技术

煤炭是我国能源资源的主要形式，在可预见的未来，煤炭作为工业锅炉的基本燃料很难被燃油和燃气大范围取代。我国现有工业锅炉60万台左右，并以每年约8000台的速度增长；我国工业锅炉85%为燃煤锅炉，年用煤量约7亿吨，占全国年用煤总量的20％左右，其每年的总能耗和污染排放均位居全国第二。我国的燃煤工业锅炉中，29MW以下的中小型占大部分，并以层燃炉为主。近年来出现的煤粉工业锅炉因其具有即开即停、易实现自动调控、热效率高、节省煤耗的优点，已成为旧的燃煤工业锅炉房改造和新建燃煤工业锅炉的主要选项之一。煤粉工业锅炉尤其是中小型锅炉具有燃烧空间狭小、水冷度高的特殊性，稳燃、燃尽问题突出，只能燃用优质的烟煤或褐煤煤粉，并普遍存在飞灰含碳偏高的现象，无法适用资源更丰富及地域更宽广的中等质量煤种；在污染物排放方面，尽管SO₂处理及粉尘收集已有成熟可靠技术保障，但是NOx的排放却是个很难克服的挑战。由于煤粉工业锅炉房受系统投资和运行成本的制约，无法像大型煤电锅炉配套复杂的烟气炉外NOx处理系统，而现行的低氮燃烧技术在这一特殊环境下效果不良，导致烟气中的NOx与国家排放标准有较大的差距。

基于我国能源资源的特点及煤粉工业锅炉的节能优势，开发煤种适应性强、稳燃效果好、燃尽率与大型煤电锅炉相当、NOx含量能达到或接近国家排放标准的适用燃烧技术和方法，对于促进煤粉工业锅炉的推广和技术的提高、节能减排，具有现实的紧迫性。

发明内容

本发明公开了一种自预热及煤粉分段燃烧的低NOx燃烧装置及方法，旨在提供一种具有预燃、烟气循环及部分助燃空气自预热的高效低污染的煤粉分段燃烧方法，以解决工业锅炉现行煤粉燃烧装置的火焰稳定性不良、煤种适应能力有限、飞灰燃尽效果不佳、烟气NOx含量偏高等问题。

本发明的技术方案是：一种自预热及煤粉分段燃烧的低NOx燃烧装置，包括连接在锅炉卫燃带上的预燃室，在预燃室的前端设有中心管及中心管外侧同轴套设的一次风管，中心管和一次风管之间的通道为一次风环形通道，一次风管外侧设有二次风环形通道，在预燃室外侧套设有三次风环形通道，三次风环形通道的出口端设有三次风环形喷口与预燃室、锅炉卫燃带连通，其中三次风在其通道内经过一定程度的预热，沿着与燃烧装置轴线成5~15°角度的方向或沿着与燃烧装置轴线平行的方向由三次风喷口导入锅炉炉膛，在锅炉的卫燃带及炉膛与来自预燃室的未燃尽煤粉火焰强烈混合与燃烧。

作为一种优选实施方式，在中心管内部同轴设有燃气导管与预燃室连通，中心管与燃气导管之间的空间构成中心风环形通道。

作为一种优选实施方式，在二次风环形通道外侧还设有循环烟气环形通道。

作为一种优选实施方式，在三次风环形通道内，预燃室的外侧，设有换热鳞片。

作为一种优选实施方式，在二次风环形通道和/或三次风环形通道的进风口内设有调节板。

作为一种优选实施方式，在一次风环形通道和/或二次风环形通道内设有切向旋流叶片或轴向旋流器。