[实用新型]旋流煤粉燃烧器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种锅炉用燃烧器，尤其是一种旋流煤粉燃烧器。

背景技术

分级燃烧是降低煤粉燃烧锅炉NOx排放的最有效方法之一，特别是对于燃用烟煤锅炉，通过采用全炉膛深度分级，可以将锅炉NOx排放降低到200mg/m³以下；但是对于燃用贫煤的煤粉锅炉，采用分级燃烧对降低NOx的效果不如燃用烟煤锅炉明显。

分级燃烧的原理是将燃烧用的空气分阶段送入炉膛，先将燃烧用的理论空气量的约70％～80％空气从燃烧器送入，使燃料在缺氧富燃条件下燃烧，此时燃料燃烧速度和燃烧温度峰值降低，燃烧不完全，生成大量CO；同时，燃料中的燃料N分解生成HCN、NH₃等中间产物，它们在缺氧条件下相互复合生成N₂，或将已生成的NOx还原分解生成N₂，从而拟制了燃料型NOx的生成。然后，将燃烧需要空气的剩余部分以燃尽风形式逐步送入，使燃料进入空气过剩区域燃尽。虽然这时空气量过剩，但由于此时火焰温度已比较低，所以也不会生成较多的NOx。

煤粉燃烧既有挥发份的单相燃烧，又有焦炭的多相燃烧；相应的，燃料型NOx就包括挥发份中的N生成的NOx和残留在焦炭中的N生成的NOx两个部分。可以用下面的模型来表示这两个生成过程：

因此，燃料N转变为NOx的全部转变率η_N为：

η_N＝αη₁+(1－η₁)rη₂

式中，α为燃料N释放到挥发份中的份额；(1－α)为燃料N残留在焦炭中的份额；η₁为挥发份中的N向NOx的转变率；r为焦炭燃烧率，η₂为焦炭氮的转化率，rη₂为焦炭中的N向NOx的转变率。

燃料N在煤中是以氮的化合物存在的，N以原子状态与各种碳氢化合物相结合；当煤被加热热解时，燃料N的一部分便随着挥发份释放出来，另外一部分则残留在焦炭内，在焦炭燃烧过程中缓慢地释放出来。煤炭中的燃料N在挥发份与焦炭之间的分配比例与煤种、煤的热解温度和煤的加热速度等因素有关，当煤的挥发份增加、热解温度提高和加热速度加快时，燃料N的释放量增加，即挥发份中的燃料N增加，而焦炭中的燃料N相应减少。

挥发份中的燃料N是在煤的热解阶段析出的，主要是HCN、NH₃等中间产物(注：中间产物在下式中以I表示)，然后这些中间产物与含有氧原子的反应物(注：含有氧原子的反应物在下式中以R表示)反应生成NOx，或者与NO反应而使NO还原分解生成N₂。即：

由于燃料N生成中间产物I的速度是很快的，因而最终的NOx生成量就取决于这两个反应过程的竞争；在富氧条件下，I与R反应生成NOx的反应过程就快一些，而在缺氧富燃条件下，I与NO反应而使NO还原分解生成N₂的反应过程就快一些；分级燃烧就是利用这个特性来降低锅炉NOx排放量的。

焦炭中的燃料N的析出情况比较复杂，它是以与焦炭燃尽速度成比例的速度析出来的；同时，由于燃料N生成NOx反应的活化能较碳的燃烧反应的活化能大，大部分的焦炭NOx是在焦炭燃烧火焰的尾部生成的，此时分级燃烧的燃尽风已经送入，所以组织分级燃烧对于焦炭NOx的影响比较小。

通过上述分析，可以看出燃用贫煤的煤粉燃烧锅炉采用分级燃烧降低NOx效果不明显的主要原因是燃用贫煤时焦炭中残留的燃料N较多，其生成的焦炭NOx大部分是在焦炭燃烧火焰的尾部燃尽风已经送入之后，通过组织分级燃烧对其影响比较小。

为此，就需要探寻分级燃烧以外的适合途径来使得贫煤燃烧时燃料N释放到挥发份中的份额增加，以降低NOx的排放。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够提高煤粉热解温度和加快其加热速度的旋流煤粉燃烧器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：旋流煤粉燃烧器，包括一次风管和布置在一次风管内侧的中心风管和点火油枪，中心风管与一次风管之间设置有一次风旋流器，一次风管外侧设置有内二次风管和内二次风口，内二次风管配备有内二次风风门，内二次风管外侧设置有外二次风管及外二次风口，所述燃烧器的一次风喷口外侧与内二次风管内壁之间设置有由耐火蓄热材料构成的绝热热解室，绝热热解室的出口延伸至外二次风口内侧，内二次风口通往所述的绝热热解室。