[发明专利]一种浓缩煤粉燃烧设备

说明书

本发明属于锅炉燃烧技术领域，尤其是一种浓缩煤粉燃烧设备。

在电力工业煤粉锅炉燃烧技术中，通常要求是高效率、稳燃、防结渣和低污染。首先，为节省能源，需保证高效率燃烧；其次是低负荷稳燃，由于我国电厂用煤的煤质普遍较差，且煤质多变，稳燃问题很突出，特别是低负荷稳燃，常常不得不投油助燃，增加了发电成本。目前，解决这两个问题的重要措施之一是提高燃烧区域温度，但这又容易引起结渣，影响锅炉运行的可靠性，且将使NO_X排放量增加，为了降低NO_X排放量，通常是提高燃烧区一次风的煤粉浓度，推迟一、二次风的混合，但这又不利于防止结渣，且影响燃烧效率。因此，这些要求往往相互矛盾。中国专利CN87106630号、CN89200682号公开的燃烧器，只能从某一面解决上述问题，如后者的变异煤粉浓度燃烧器主要是利用转弯管道中的浓缩管把一次风在水平方向上分成浓淡两股，由于在浓淡两股射流之间设置了夹心风口和夹心风，因而起不到降低NO_X排放的作用，又如日本三菱重工(Mitsubishi HeavyIndustries)采用肘形煤粉分离器在垂直方向把一次风分成浓淡两股，虽然改善了稳燃和降低了NO_X排放，但没能很好地解决结渣问题。

本发明针对现有技术存在的问题进行了改进，其目的是提供一种结构简单，能够同时解决煤粉燃烧的高效率，稳燃，防结渣和低污染四个主要问题的浓缩煤粉燃烧设备。

本发明是通过下列方式予以实现的：一种浓缩煤粉燃烧设备，包括锅炉炉膛及其四角切向设置的一次风管道和离心式的煤粉浓缩器，其特征在于：所说的煤粉浓缩器出口分别设有浓煤粉气流火嘴和淡煤粉气流火嘴，它们切向设置有锅炉炉膛的四角(每层的一次风管道和煤粉浓缩器为四个而浓、淡煤粉气流火嘴为8个，四角火嘴的结构形状等均相同)，浓、淡煤粉气流火嘴二者在同一水平面上，形成夹角α，并且四角上的浓、淡煤粉气流火嘴中心线的延长线在锅炉炉膛内分别形成一对同心的并被称为向火侧的浓煤粉气流内侧假想切圆和背火侧的淡煤粉气流外侧假想切圆，一次风煤粉气流经锅炉炉膛四角切向设置的一次风管道和煤粉浓缩器，形成浓度差别很大的浓、淡两股煤粉气流，浓、淡煤粉气流分别通过锅炉炉膛四角的向火侧和背火侧的浓、淡煤粉气流火嘴切向射入锅炉炉膛内，相应形成内侧假想切圆燃烧和外侧假想切圆燃烧，并在浓煤粉气流火嘴下游形成了着人稳定区域和在水冷壁附近形成了氧化性气氛区域，上述两股浓、淡煤粉气流也在同一水平面上并形成夹角α。

所说的浓、淡煤粉气流火嘴间的夹角和自它们喷出的浓、淡煤粉气流之间的夹角α在0°≤α≤15°，这里α角的选定与使用目的，锅炉容量，所用煤种，火嘴的气流速度及其火嘴结构特征等有关，根据具体的使用要求来具体确定。本发明的工作原理及过程是：利用一次风管道把煤粉气流输送到高浓缩比的煤粉浓缩器，在惯性力的作用下，高浓缩比的煤粉浓缩器把一次煤粉气流分成浓煤粉气流和淡煤粉气流，浓煤粉气流的煤粉量占一次风煤粉总量的大部分，淡煤粉气流的煤粉量占一次风煤粉总量的一小部分，浓煤粉气流在向火侧四角切向射入锅炉炉膛，相应形成内侧假想切圆燃烧，淡煤粉气流在背火侧四角切向射入锅炉炉膛，相应形成外侧假想切圆燃烧，它们位于同一水平面，并形成夹角α，即在射流轴线方向上自浓煤粉气流沿顺时针到淡煤粉气流形成一水平夹角α。由于浓煤粉气流形成的内侧假想切圆燃烧，所需着火热少，又直接卷吸邻角火焰的高温烟气，因而可实现及时着火和稳定燃烧，故在每个浓煤粉气流火嘴下的下游形成着火稳定区域，因浓煤粉气流的气粉比远小于燃烧的化学当量比，所以能有效抑制NO_X的形成，可大幅度地降低NO_X排放。淡煤粉气流由其火嘴在浓煤粉气流和锅炉炉膛水冷壁之间四角切向射入形成外侧假想切圆燃烧，由于浓、淡煤粉气流火嘴在同一水平面上，在射流轴线上二者的夹角α(0°≤α≤15°)能够保证浓、淡两股煤粉气流的适时混合，可实现及时着火，稳燃及燃尽，淡煤粉气流的气粉比远大于煤粉燃烧的化学当量化，从而可抑制NO_X形成，降低NO_X排放。淡煤粉气流合煤粉量很少，在水冷壁附近形成了氧化性气氛区域，因而可大幅度地提高灰的熔化温度，同时淡煤粉气流形成的外侧假想切圆起到了阻止燃烧的煤粒冲刷水冷壁的气屏作用，因此可有效地实现防结渣的现象。另外，浓、淡两股煤粉气流的总一次风率又接近挥发分燃烧的化学当量比，从而能够保证高效率燃烧。