[发明专利]具有周界风的低氮氧化物排放旋流煤粉燃烧器

说明书

技术领域：本发明涉及旋流煤粉燃烧器，具体为一种具有周界风的低氮氧化物排放旋流煤粉燃烧器。

背景技术:氮氧化物(NOX)是造成大气污染的主要污染源之一，氮氧化物的危害主要包括:①NOX对人体及动物的致毒作用；②对植物的损害作用；③NOX是形成酸雨、酸雾的主要原因之一；④NOX与碳氢化合物形成光化学烟雾；⑤NOX亦参与臭氧层的破坏。据统计全球每年排入到大气的NOX总量达5000万吨，而且还在持续增长。其中燃用大量煤碳燃料的火力发电厂又是生产氮氧化合物的主要来源之一。随着人民对环境改善需求意识的提高，国家在“十二五”期间对烟气氮氧化物(NOx)排放标准要求日益严格，因此国内火力发电厂迫切需要采用新技术来降低锅炉氮氧化物(NOx)排放量。目前，燃煤锅炉控制NOx排放的技术主要分为锅炉内低氮燃烧技术和锅炉外烟气脱硝技术，炉内低氮燃烧技术主要是通过改变燃烧器布置及结构形式达到降低氮氧化物生成量的目的从而降低氮氧化物的排放，炉内低氮燃烧技术可以减轻炉外烟气脱硝的压力，能达到节约成本和环保的最大化。第一代旋流燃烧器：二次风通过燃烧器集中送入炉内，一次风粉混合物没有浓缩，一次风旋转，通过一、二次风的旋转形成中心回流区。第二代旋流燃烧器：二次风通过燃烧器分两级或两级以上送入炉内，一次风粉混合物没有浓缩，一次风为直流，但喷口装有盘式扩流锥，通过扩流锥及二次风的旋转形成中心回流区。第三代旋流燃烧器：在一次风中加入扩流锥(均流器)，将一次风中的煤粉扩散至一次风管的外侧(靠近二次风)，在一次风四周形成环形浓煤粉燃烧区，燃烧器中心区域煤粉浓度低。此旋流燃烧器将一次风中的煤粉扩散至一次风管的外侧，在一次风四周形成环形浓煤粉燃烧区，燃烧器中心区域煤粉浓度低，可以降低氮氧化合物。但一、二次风进入炉膛后迅速混合燃烧，高温的中心回流区的还原性气氛减弱，煤粉在高温的中心回流区的停留时间短，抑制氮氧化合物生成的效果较差，不能满足现有降低氮氧化合物要求。同时，并未设置相应周界风，防止锅炉水冷壁高温腐蚀和结渣效果较差。

发明内容:本发明的目的是要提供一种能够有效防止水冷壁高温腐蚀和结渣，同时保证燃烧器还原区气氛，降低NOx排放的具有周界风的低氮氧化物排放旋流煤粉燃烧器。本发明的目的是这样实现的：它包含由中心风管、均流环、一次风管、一次风喷口、稳燃齿、周界风管、内二次风管、外二次风管、外二次风挡板、外二次风控制器、内二次风旋流器、内二次风控制器A、内二次风挡板、内二次风控制器B、周界风挡板、周界风控制器、入口弯头、法兰、入口浓缩器、出口浓缩器、一次风扩口、周界风扩口、内二次风扩口、外二次风扩口、万向节组成，其特征在于：所述的燃烧器一次风喷口固定于一次风管前端，一次风喷口长度200～600mm。所述的燃烧器均流环分别与中心风管与一次风管固定连接且装于中心风管与一次风管之间，均流环固定于一次风管出口0～600mm处，均流环占一次风管水平段长度10％～30％。所述的稳燃齿固定于一次风管喷口内侧，与一次风喷口前端一齐。所述的入口浓缩器、出口浓缩器，分别固定在燃烧器一次风管内侧入口处及出口处，入口浓缩器固定在一次风管水平段中间70％～90％处，出口浓缩器固定在一次风管水平段中间20％～50％处，入口浓缩器两个斜度角α1为25°～65°、α2为25°～65°，出口浓缩器两个斜度角α3为25°～65°、α4为25°～65°，入口浓缩器斜面长度H1为30～200mm，出口浓缩器斜面长度H2为50～600mm。所述的燃烧器周界风固定在燃烧器一次风管出口端的外侧面上，周界风挡板安装在燃烧器周界风管右端周界风入口处，周界风控制器与周界风挡板采用万向节连接。所述的燃烧器二次风进入燃烧器后设计分为内二次风、外二次风两部分，内二次风管固定在燃烧器一次风管出口端的外侧面上，内二次风管开有多个进气孔，内二次风挡板安装在燃烧器内二次风管右端内二次风入口处，通过调节内二次风控制器B，即可对内二次风管的风量进行调节，内二次风旋流器固定在燃烧器内二次风管内，通过调节内二次风控制器A，即可对内二次风的旋流强度进行调节，内二次风控制器B与内二次风挡板采用万向节连接，内二次风控制器A与内二次风旋流器采用万向节连接，从而适应煤种和负荷的变化。所述的燃烧器外二次风管固定在燃烧器内二次风管的外侧面上，外二次风挡板固定在燃烧器外二次风管入口内，外二次风挡板与外二次风管间隙d1为1～5mm，外二次风控制器与外二次风挡板采用万向节连接。所述的燃烧器一次风扩口、周界风扩口、内二次风扩口、外二次风扩口分别固定在一次风喷口、周界风管、内二次风管、外二次风管前端。一次风扩口、周界风扩口、内二次风扩口、外二次风扩口与一次风管中心轴之间的夹角为β1、β2、β3、β4分别为15°～45°,所述的燃烧器入口弯头与一次风管采用法兰连接。本发明的优点是：结构简单、成本低廉，操作使用方便、维修快捷方便；有效的增加高温中心回流区的煤粉量，使中心回流区的还原性气氛加强，延长煤粉在高温中心回流区的停留时间，有效抑制燃料型氮氧化合物的生成，同时，在一次风喷口、周界风喷口、内二次风管、外二次风管的出口处设置锥环形喷口，推迟了一、二次风之间的混合时间，更加延长了煤粉在还原性气氛中心回流区內的停留时间，从而有效地降低燃料型氮氧化合物的生成。在降低氮氧化合物排放浓度上，在保证锅炉其它运行参数不降低的情况下，锅炉燃用烟煤煤质氮氧化合物排放可降到200mg/Nm³(6％O²)以下，锅炉燃用贫煤煤质氮氧化合物排放可降到400mg/Nm³(6％O²)，锅炉燃用煤质介于烟煤与贫煤之间氮氧化合物可保证在200～400mg/Nm³(6％O²)之间。在稳燃效果上，由于设置有中心风管，可使燃烧器一次风管出口煤粉燃烧区域双面燃烧，同时在一次风管喷口前端内侧加装稳燃齿，可以保证燃烧的稳定性。防结渣和高温腐蚀上，在一次风管外布置占总风量一定份额的周界风(周界风不大于总风量6％)，提供高炉膛水冷壁处氧化性气，起到了防止炉膛结焦和高温腐蚀的作用，并且内、外二次风风量及旋流强度动态可调，可以控制燃烧回流区大小起到防止高温腐蚀和结渣的作用。中心风管外表面、入口弯头内表面、一次风管内表面、一次风喷口、稳燃齿、均流环、入口浓缩器表面、出口浓缩器表面、一次风扩口、周界风扩口、内二次风扩口、外二次风扩口采用高温耐磨材料，该材料为耐磨陶瓷或多元高合金金属材料，提高了燃烧器工作面高温耐磨性能，延长了燃烧器使用寿命。本专利煤粉燃烧器适应不同煤质的燃烧需要，目的是能够有效防止水冷壁高温腐蚀和结渣，同时保证燃烧器还原区气氛，降低NOx排放。