CN102297425A - 一种煤粉解耦燃烧器及其解耦燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤粉解耦燃烧器及其解耦燃烧方法。所述解耦燃烧器包括沿气流方向依次连接的一次风管(12)、惯性分离器(11)、气流导管和喷口，所述气流导管分成浓侧气流导管(7)和淡侧气流导管(8)两个，淡侧气流导管(8)与三级喷口(1)连通，浓侧气流导管(7)与一级喷口(3)相连；浓侧气流导管(7)上与一级喷口(3)之间的管路上引出与之连通的二级喷口导管(6)，该二级喷口导管(6)与二级喷口(2)连通；所述一级喷口(3)呈渐扩喷口，并且在一级喷口(3)的前端内部上下两侧相对设置一对集粉稳焰器(4)，所述集粉稳焰器(4)沿气流方向横截面面积逐渐变大，气流通道横截面的面积沿气流方向变小，实现了解耦燃烧。

Description

一种煤粉解耦燃烧器及其解耦燃烧方法

技术领域

本发明涉及煤粉燃烧设备领域，具体地，本发明涉及一种煤粉解耦燃烧器及其解耦燃烧方法。

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；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。

目前，已开发的适用于煤粉燃烧锅炉的低NO_x燃烧技术主要有空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术、烟气再循环燃烧技术等。由于前述的耦合排放关系，这几种技术往往只能侧重一个方面问题的解决，不仅不能彻底地解决问题，同时还带来许多其它问题。例如宏观空气分级燃烧技术降低NO_x的效率较低，同时还会使富氧燃烧的阶段拖后，极难燃尽的焦炭和半焦推迟到低温燃烧区去燃尽，致使飞灰可燃物的含量增高，而且炉膛中大范围还原性气氛也使得炉膛结焦和水冷壁的高温腐蚀几率大大增加；燃料分级燃烧技术只有在使用燃气和轻油等以烃类化合物为主的二次燃料时，才有较高的NO_x还原效率和保持较高燃烧效率，但该方案使燃料成本、设备投资和维护费用急剧增加，所以国内应用较少。烟气再循环燃烧技术降低NO_x的效率较低、设备投资和运行维护费用较高，同时也会增加烟气中飞灰可燃物的含量，降低锅炉效率，现在该方案很少采用。

目前已开发的煤粉低氮燃烧器多采用煤粉浓缩后燃烧的方式，一定程度上可降低NO_x的排放，但由于浓缩效率不高，浓缩后的浓煤粉气流的A/C(空气质量与煤粉质量的比值)多在0.8～1.3之间，特别是对于挥发分低于10％～20％的煤，该气流煤粉燃烧时的空气量依然高于或接近煤中挥发分燃烧所需的空气量，挥发分与氧气的气相反应速度较快，因而该燃烧条件必然会使得煤中热解出的氮大量与氧气结合，转化成NO_x。已生成的NO_x虽然可通过控制空气的供给过程，使之利用半焦在还原性气氛中燃烧来部分还原，但此多相反应受气固反应速率限制，该阶段以C、CO等为主的还原剂反应活性较低，气流进入炉膛空间扩大后，还原剂扩散速度以及与NO_x的接触几率极低，因而在炉膛内还原反应难以充分完成，降低NO_x排放的效率较低。

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、气化和煤气燃烧，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。

由此可见，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，不需要前述的空气分级燃烧产生的大范围炉膛还原性气氛。该过程是属于微观上的分级燃烧，只是机理不同于前述的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，人们已对解耦燃烧降低NO_x的机理进行了深入研究，并出现了适用于层状解耦燃烧炉的一系列专利，如一种抑制氮氧化物的无烟燃煤方法及燃煤炉(中国发明专利号：ZL95102081.1)、原煤的层状解耦式燃烧方法及机械层状解耦式燃烧炉(中国发明专利号：ZL01131238.6)、解耦燃烧炉和解耦燃烧方法(中国发明专利申请号：ZL 200810117937.1)和一种预燃式机械炉排解耦燃烧炉及其燃烧方法(中国发明专利申请号：ZL201010526501.5)等。然而，在上述这些专利中，都只适合于层状燃烧技术，仅适用于100t/h以下的层状解耦燃烧炉，难以实现煤粉燃烧的解耦燃烧炉大型化。

专利“低氮氧化物排放煤粉解耦燃烧器及煤粉解耦燃烧方法”(中国发明专利申请号：201110033811.8)发明了一种煤粉解耦燃烧器和煤粉解耦燃烧方法，其煤粉浓缩与稳燃是一体化的结构，浓、淡喷口也采用集中布置，该燃烧器结构煤粉浓淡分离性能不可调节，另外需要锅炉燃烧器安装空间有固定的尺寸空间，不适于多喷口分散布置的炉体结构。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种煤粉解耦燃烧器。

本发明的再一目的在于提供了一种煤粉解耦燃烧方法。

根据本发明的煤粉解耦燃烧器，所述解耦燃烧器包括沿气流方向依次连接的一次风管12、惯性分离器11、气流导管和喷口，

所述气流导管分成浓侧气流导管7和淡侧气流导管8两个，其中，淡侧气流导管8与三级喷口1连通，浓侧气流导管7与一级喷口3相连；浓侧气流导管7上与一级喷口3之间的管路上引出与之连通的二级喷口导管6，该二级喷口导管(6)与二级喷口2连通；

所述一级喷口3呈渐扩喷口，并且在一级喷口3的前端内部上下两侧相对设置一对集粉稳焰器4，所述集粉稳焰器4沿气流方向的横截面的面积逐渐变大，所形成的气流通道横截面的面积沿气流方向逐渐变小，改变集粉稳焰器4的横截面形状以改变气流横截面形状和增加气流的周界。

所述集粉稳焰器4的横截面为三角形、梯形或波浪形。

所述惯性分离器11与气流导管连接处设有可绕分流导板转轴10转动的分流导板9，通过转动分流导板9的转角改变惯性分离器11内后部通流截面的形状和大小。

此外本发明还提供了一种煤粉解耦燃烧方法，所述方法包括以下步骤：

1)一次风风粉混合物由一次风管12进入惯性分离器11，50～90％的煤粉随30％～60％的空气流动到惯性分离器11的外侧，进入浓侧气流导管7，得到较浓煤粉气流，剩余部分煤粉随空气流动到惯性分离器11的内侧，进入淡侧气流导管8，通过三级喷口1进入炉膛，实现风粉混合物第一级的浓淡分离；

2)进入浓侧气流导管7的煤粉气流在进入一级喷口3时，集粉稳焰器4流通截面积逐渐减小，受挤压作用，该气流中40％～90％的空气携带该气流中10～50％的煤粉进入与之连通的二级喷口导管6内，经二级喷口2进入炉膛，该气流中其余空气和煤粉形成高速、超浓煤粉气流，进入一级喷口3，实现风粉混合物第二级的浓淡分离；

3)进入一级喷口3流经集粉稳焰器4后的高速、超浓煤粉气流，在集粉稳焰器4的后端形成回流区，在超浓煤粉气流的双侧形成对炉膛高温烟气的射流卷吸，使超浓煤粉气流在强还原性气氛下发生燃烧放热反应，实现煤粉的快速热解气化，以降低NO_x的生成；

4)步骤3)中的超浓粉气流燃烧热解气化后进入炉膛内，与二级喷口2、三级喷口1喷出的淡粉气流依次混合，在燃烧热和高温回流热烟气的作用下，快速进行剩余煤粉的热解气化，使煤中挥发份充分析出并在还原性气氛下燃烧，以降低NO_x的生成；

5)上述未燃烧完全的气流混合物在炉膛与二次风混合燃尽，实现解耦燃烧。

所述步骤1)中进入浓侧气流导管7内被浓缩的一次风风粉混合物的空气质量与煤粉质量的比值由1.0～3.0减小到0.6～1.8；

所述步骤2)中进入一级喷口3的一次风风粉混合物的空气质量与煤粉质量的比值进一步减小到0.3～1.2。

本发明提供的煤粉解耦燃烧器，如图1所示，其由多个燃烧器喷口和通过导管连通于所述燃烧器喷口的惯性分离器组成；沿由前向后的气流方向依次是惯性分离器、导管和燃烧器喷口。

所述的多个燃烧器喷口分别为三级喷口1、二级喷口2和一级喷口3；所述的三级喷口1通过淡侧气流导管8与惯性分离器11后端的内侧相连通；所述的二级喷口2通过二级喷口导管6与浓侧气流导管7内侧相连通；所述的一级喷口3通过浓侧气流导管7与惯性分离器11后端的外侧相连通。

所述的惯性分离器11前端与一次风管12相连通。所述的惯性分离器11内靠近后端的部位设有转角可调分流导板9和分流导板转轴10，分流导板转轴10连接在转角可调分流导板9的前端，转角可调分流导板9可围绕分流导板转轴10旋转，从而改变惯性分离器11内后部通流截面的形状和大小。

所述的一级喷口3为渐扩喷口，前端截面小，后端截面大。一级喷口3内设有一对集粉稳焰器4；两个集粉稳焰器4分别贴紧所述一级喷口3之内的上、下两侧，集粉稳焰器4前端都靠近浓侧气流导管7，而集粉稳焰器4的后端与一级喷口3的后端保持一定距离。所述集粉稳焰器4之间留有空间，与一级喷口3外壳合围成气流通道。所述集粉稳焰器4为横截面沿气流方向逐渐增大，使得集粉稳焰器4之间的气流通道流通截面积逐渐减小；所述集粉稳焰器4相对一侧的后端可为变截面结构，以改变气流截面形状和增加气流的周界。

本发明提供的煤粉解耦燃烧方法，其步骤为：

一次风风粉混合物由一次风管12进入惯性分离器11，由于煤粉和空气的密度不同，少部分煤粉随空气流动到惯性分离器11的内侧，并进入淡侧气流导管8，大部分煤粉随空气流动到惯性分离器11的外侧，并进入浓侧气流导管7从而实现风粉混合物第一级的浓淡分离，浓侧气流导管7内被浓缩的一次风风粉混合物的空气质量与煤粉质量的比值由原来的1.0～3.0减小到0.6～1.8，煤粉浓度增高。

进入淡侧气流导管8的风粉混合物，最后通过三级喷口1进入炉膛燃烧。

由于集粉稳焰器4流通截面积逐渐减小，受挤压作用，进入浓侧气流导管7的风粉混合物中一部分空气进入了二级喷口导管6内；由于惯性作用，浓侧气流导管7的风粉混合物中大部分煤粉随气流进入一级喷口3内，被集粉稳焰器4收集起来进入炉膛，从而实现风粉混合物第二级的浓淡分离，一级喷口3内集粉稳焰器4之间被浓缩的一次风风粉混合物的空气质量与煤粉质量的比值进一步减小到0.3～1.2，煤粉浓度极高。

进入了二级喷口导管6内的风粉混合物中，最终经二级喷口2进入炉膛燃烧。

由于集粉稳焰器4之间的超浓煤粉气流的射流卷吸作用，集粉稳焰器4的后端形成回流区，炉膛内的高温烟气回流到一级喷口3内卷吸入集粉稳焰器4之间的超浓煤粉气流。由于超浓煤粉气流的着火热很小，截面积很薄，且该超浓煤粉气流上下两侧都受到混合加热，因而很容易被加热透彻，迅速加热到着火温度，在强还原性气氛下发生燃烧放热反应，从而可实现煤粉的快速热解气化。

超浓粉气流、低浓度浓粉气流与淡粉气流分开相继布置，超浓粉气流靠近炉膛高温区，在向火侧，淡粉气流在背火侧。不仅温度场和浓度场分布合理，而且也加大了一次风卷吸高温烟气的表面积，即有利于燃烧器稳燃，由浓到淡相继燃烧也有利于降低NO_x的生成；

随着该超浓粉气流在炉膛内流动，该超浓粉气流相继与前述二级喷口2喷出的低浓度浓粉气流、三级喷口1喷出的淡粉气流及时混合，在燃烧热和高温回流热烟气的作用下，混入气流被相继加热到着火温度，快速进行剩余煤粉的热解气化，使煤中挥发份充分析出并燃烧；未燃尽的半焦在炉膛内与相邻二次风及时混合继续燃烧，充足的氧与煤粉半焦及时在高温区混合可确保其充分燃尽；这样通过逐级着火，氧气逐级供给的方式，完成先在低温还原性气氛下燃烧再在高温氧化性气氛下燃尽的过程，实现同时降低NO_x和可燃物排放的解耦燃烧。

本发明提供的煤粉解耦燃烧器及燃烧方法的突出特点：

1、通过惯性分离器和集粉稳焰器的两级或更多分级的浓淡分离，可达到或超过旋风分离器的煤粉浓缩效率；可将一次风管进入炉膛前的最后一个弯头改为惯性分离器，从而减小***设备压降；

2、燃烧器喷口设计将卷吸热烟气回流的空间从炉膛燃烧器延伸至燃烧器喷口内，一方面是为了延长解耦燃烧初期的还原性气氛下燃烧的时间，增加一次风风粉混合物气流与炉膛内二次风混合的间隔，以降低NO_x的生成；另一方面，一次风的卷吸空间增大和提前，可增强炉膛内高温热烟气的回流运动，保持燃烧区附近较高的温度水平，有利于解耦燃烧的快速进行，快速的解耦燃烧反过来又可提高燃烧区附近的温度，形成良性循环。解耦燃烧初期是在很高的煤粉浓度(A/C在0.2～1.0)下进行的，对于无烟煤等低挥发分煤，浓粉浓度越高越好，即有利于稳燃，也有利于抑制NOx的生成；对于高挥发分的烟煤等，稳燃和抑制NOx的生成较容易，但初始解耦燃烧容易过于强烈，煤粉浓度高可控制燃烧初期氧化剂的含量低于挥发分燃烧反应的化学当量比，而且燃烧的氧化放热反应同时也伴随着热解和气化过程的吸热反应，气流温度并不很高，因而这有利于避免燃烧器喷口的烧损和结焦。

3、两个集粉稳焰器相对布置，形成超浓缩煤粉气流上下两侧卷吸加热，加热速度和深度成倍提高；两个集粉稳焰器相对一侧相距最近的部位可设计为气流厚度渐变的阶梯式变截面结构，增加了浓缩煤粉气流上下两侧的卷吸表面积，大大增加了卷吸能力；气流厚度最薄部位卷吸回流空间最大，热烟气回流量最大；同时，该部位煤粉空气混合气流的行程最长，空气被排挤的最多，因而煤粉浓度最大；由于通道阻力和流程长短不同，再加上流体流过渐缩喷管的效应，燃烧器集粉稳焰器之间的该超浓粉气流的流速大于淡粉气流，浓粉气流单位煤粉气流量的卷吸携带能力更高；由于大部分煤粉冲刷到集粉稳焰器，绝对速度降低，形成与空气流的较大滑移速度，可显著提高二者的传热传质能力；相对布置的两个集粉稳焰器的厚薄渐变的阶梯式变截面结构使浓煤粉气流流量、煤粉浓缩率、平均流速、煤粉相对滑移速度、卷吸回流空间和向两侧气流传热传质速度也呈阶梯式分布，达到厚度最薄的煤粉气流空气质量流量最小、煤粉浓度最高、平均流速最高、煤粉滑移速度最大、卷吸回流空间最大和向两侧气流传热传质速度最慢。由于厚度最薄的煤粉气流的着火温度最低、着火热最小、火焰传播速度最快，而卷吸热烟气的加热能力最强，散热最慢，因而该超浓粉气流的厚度最薄的部分可很容易被加热到着火温度，最先稳定着火燃烧，随后在燃烧热和高温回流热烟气的作用下，周围煤粉气流被相继加热到着火温度，实现逐级着火。

4、采用高浓度煤粉气流上下侧同时卷吸高温烟气的方式，可使煤粉气流快速着火燃烧，煤粉气流燃烧后的反应热进一步剧烈加热气流，可使浓气流温度急速升高到700～1200℃高温，煤粉发生快速热解、气化，挥发分氮比例大幅提高，氧浓度迅速降低。热解气化出的挥发分的燃烧反应，绝大多数是快速的气相反应，可使浓粉气流与淡粉气流混合前完成大部分已析出挥发分在贫氧环境下的燃烧。由于煤热解气化后的挥发分中NH₃、NCH、C_mH_n(碳氢化合物)、CO的强还原性，该阶段挥发分氮氧化生成的NO_x大部分已转化成稳定的N₂。浓粉气流的挥发分燃烧后，与淡粉气流逐步混合，煤粉中焦炭相继燃烧，对氧气的消耗增大，致使淡粉气流与浓粉气流混合后燃烧仍处于贫氧环境下，直至与二次风混合后，贫氧燃烧的条件才有所变化。但由于大部分挥发分已燃烧完，而焦炭氮析出时首先穿过碳粒表面还原性气氛层，同时受焦炭的催化还原作用，因而焦炭氮转化为NO_x的比率很低。燃烧器燃烧较早地完成N₂的转化后，可及时补充二次风，让煤粉及早发生高温富氧反应，延长在炉膛充分燃烧的时间，从而充分燃尽，降低烟气中飞灰可燃物、CO的含量。由上所述，该燃烧方式解除了煤粉燃烧的飞灰可燃物、CO与NO_x的耦合排放问题，实现了二者排放同时降低的解耦燃烧。

5、超浓粉气流、低浓度浓粉气流与淡粉气流分开相继布置，超浓粉气流靠近炉膛高温区，不仅温度场和浓度场分布合理，而且也加大了一次风卷吸高温烟气的表面积，即有利于燃烧器稳燃，由浓到淡相继燃烧也有利于降低NO_x的生成；在背火侧通过淡粉气流将浓粉气流与炉墙隔离，可降低水冷壁附近的还原性气氛，有利于减小炉膛水冷壁高温腐蚀和结焦的发生。

6、该燃烧器适应性强。通过改变惯性分离器中的转角可调分流导板与气流方向的夹角，改变惯性分离器内浓淡两侧通流截面的形状和大小，从而调整浓淡两侧煤粉气流的煤粉浓度和流量，改变燃烧特性以适应不同燃烧煤种和工况。改变集粉稳焰器的设计结构、尺寸和相对间距，也可改变煤粉气流浓度、流速等设计参数，以适应不同设计的锅炉和煤质特性。

7、本发明的燃烧器浓淡喷口的布置灵活性较高，能适宜各种锅炉炉膛结构和燃烧类型。

附图说明

图1本发明的煤粉解耦燃烧器的结构示意图。

附图标识

1、三级喷口        2、二级喷口        3、一级喷口

4、集粉稳焰器      6、二级喷口导管    7、浓侧气流导管

8、淡侧气流导管    9、分流导板        10、分流导板转轴

11、惯性分离器     12、一次风管

具体实施方式

下面对本发明的煤粉解耦燃烧器和解耦燃烧方法进行进一步的说明。

本发明提供的煤粉解耦燃烧器，如图1所示，其由多个燃烧器喷口和通过导管连通于所述燃烧器喷口的惯性分离器组成；沿由前向后的气流方向依次是惯性分离器、导管和燃烧器喷口。

所述的多个燃烧器喷口分别为三级喷口1、二级喷口2和一级喷口3；所述的三级喷口1通过淡侧气流导管8与惯性分离器11后端的内侧相连通；所述的二级喷口2通过二级喷口导管6与浓侧气流导管7内侧相连通；所述的一级喷口3通过浓侧气流导管7与惯性分离器11后端的外侧相连通。

所述的惯性分离器11前端与一次风管12相连通。所述的惯性分离器11内靠近后端的部位设有转角可调分流导板9和分流导板转轴10，分流导板转轴10连接在转角可调分流导板9的前端，转角可调分流导板9可围绕分流导板转轴10旋转，从而改变惯性分离器11内后部通流截面的形状和大小。

所述的一级喷口3为渐扩喷口，前端截面小，后端截面大。一级喷口3内设有一对集粉稳焰器4；两个集粉稳焰器4分别贴紧所述一级喷口3之内的上、下两侧，集粉稳焰器4前端都靠近浓侧气流导管7，而集粉稳焰器4的后端与一级喷口3的后端保持一定距离。所述集粉稳焰器4之间留有空间，与一级喷口3外壳合围成气流通道。所述集粉稳焰器4为横截面沿气流方向逐渐增大，使得集粉稳焰器4之间的气流通道流通截面积逐渐减小；所述集粉稳焰器4相对一侧的后端可为变截面结构，以改变气流截面形状和增加气流的周界。

本发明提供的煤粉解耦燃烧方法，其步骤为：

一次风风粉混合物由一次风管12进入惯性分离器11，由于煤粉和空气的密度不同，少部分煤粉随空气流动到惯性分离器11的内侧，并进入淡侧气流导管8，大部分煤粉随空气流动到惯性分离器11的外侧，并进入浓侧气流导管7从而实现风粉混合物第一级的浓淡分离，浓侧气流导管7内被浓缩的一次风风粉混合物的空气质量与煤粉质量的比值由原来的1.0～3.0减小到0.6～1.8，煤粉浓度增高。

进入淡侧气流导管8的风粉混合物，最后通过三级喷口1进入炉膛燃烧。

由于集粉稳焰器4流通截面积逐渐减小，受挤压作用，进入浓侧气流导管7的风粉混合物中一部分空气进入了二级喷口导管6内；由于惯性作用，浓侧气流导管7的风粉混合物中大部分煤粉随气流进入一级喷口3内，被集粉稳焰器4收集起来进入炉膛，从而实现风粉混合物第二级的浓淡分离，一级喷口3内集粉稳焰器4之间被浓缩的一次风风粉混合物的空气质量与煤粉质量的比值进一步减小到0.3～1.2，煤粉浓度极高。

进入了二级喷口导管6内的风粉混合物中，最终经二级喷口2进入炉膛燃烧。

由于集粉稳焰器4之间的超浓煤粉气流的射流卷吸作用，集粉稳焰器4的后端形成回流区，炉膛内的高温烟气回流到一级喷口3内卷吸入集粉稳焰器4之间的超浓煤粉气流。由于超浓煤粉气流的着火热很小，截面积很薄，且该超浓煤粉气流上下两侧都受到混合加热，因而很容易被加热透彻，迅速加热到着火温度，在强还原性气氛下发生燃烧放热反应，从而可实现煤粉的快速热解气化。

超浓粉气流、低浓度浓粉气流与淡粉气流分开相继布置，超浓粉气流靠近炉膛高温区，在向火侧，淡粉气流在背火侧。不仅温度场和浓度场分布合理，而且也加大了一次风卷吸高温烟气的表面积，即有利于燃烧器稳燃，由浓到淡相继燃烧也有利于降低NO_x的生成；

随着该超浓粉气流在炉膛内流动，该超浓粉气流相继与前述二级喷口2喷出的低浓度浓粉气流、三级喷口1喷出的淡粉气流及时混合，在燃烧热和高温回流热烟气的作用下，混入气流被相继加热到着火温度，快速进行剩余煤粉的热解气化，使煤中挥发份充分析出并燃烧；未燃尽的半焦在炉膛内与相邻二次风及时混合继续燃烧，充足的氧与煤粉半焦及时在高温区混合可确保其充分燃尽；这样通过逐级着火，氧气逐级供给的方式，完成先在低温还原性气氛下燃烧再在高温氧化性气氛下燃尽的过程，实现同时降低NO_x和可燃物排放的解耦燃烧。

Claims (5)

1.一种煤粉解耦燃烧器，所述解耦燃烧器包括沿气流方向依次连接的一次风管(12)、惯性分离器(11)、气流导管和喷口，其特征在于，

所述气流导管分成浓侧气流导管(7)和淡侧气流导管(8)两个，其中，淡侧气流导管(8)与三级喷口(1)连通，浓侧气流导管(7)与一级喷口(3)相连；浓侧气流导管(7)上与一级喷口(3)之间的管路上引出与之连通的二级喷口导管(6)，该二级喷口导管(6)与二级喷口(2)连通；

所述一级喷口(3)呈渐扩喷口，并且在一级喷口(3)的前端内部上下两侧相对设置一对集粉稳焰器(4)，所述集粉稳焰器(4)沿气流方向的横截面的面积逐渐变大，所形成的气流通道横截面的面积沿气流方向逐渐变小，通过改变集粉稳焰器(4)的横截面形状以改变气流横截面形状和增加气流的周界。

2.根据权利要求1所述的煤粉解耦燃烧器，其特征在于，所述惯性分离器(11)与气流导管连接处设有可绕分流导板转轴(10)转动的分流导板(9)。

3.根据权利要求1所述的煤粉解耦燃烧器，其特征在于，所述集粉稳焰器(4)的横截面为三角形、梯形或波浪形。

4.一种基于权利要求1所述煤粉解耦燃烧器的煤粉解耦燃烧方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)一次风风粉混合物由一次风管(12)进入惯性分离器(11)，50～90％的煤粉随30％～60％的空气流动到惯性分离器(11)的外侧，进入浓侧气流导管(7)，得到较浓煤粉气流，剩余部分煤粉随空气流动到惯性分离器(11)的内侧，进入淡侧气流导管(8)，通过三级喷口(1)进入炉膛，实现风粉混合物第一级的浓淡分离；

2)进入浓侧气流导管(7)的煤粉气流在进入一级喷口(3)时，集粉稳焰器(4)流通截面积逐渐减小，受挤压作用，该气流中40％～90％的空气携带该气流中10～50％的煤粉进入与之连通的二级喷口导管(6)内，经二级喷口(2)进入炉膛，该气流中其余空气和煤粉形成高速、超浓煤粉气流，进入一级喷口(3)，实现风粉混合物第二级的浓淡分离；

3)进入一级喷口(3)流经集粉稳焰器(4)后的高速、超浓煤粉气流，在集粉稳焰器(4)的后端形成回流区，在超浓煤粉气流的双侧形成对炉膛高温烟气的射流卷吸，使超浓煤粉气流在强还原性气氛下发生燃烧放热反应，实现煤粉的快速热解气化，以降低NO_x的生成；

4)步骤3)中的超浓粉气流燃烧热解气化后进入炉膛内，与二级喷口(2)、三级喷口(1)喷出的淡粉气流依次混合，在燃烧热和高温回流热烟气的作用下，快速进行剩余煤粉的热解气化，使煤中挥发份充分析出并在还原性气氛下燃烧，以降低NO_x的生成；

5)上述未燃烧完全的气流混合物在炉膛与二次风混合燃尽，实现解耦燃烧。

5.根据权利要求4所述的煤粉解耦燃烧方法，其特征在于，

所述步骤1)中进入浓侧气流导管(7)的高速、超浓煤粉的空气质量与煤粉质量的比值为0.6～1.8；

所述步骤2)中进入一级喷口(3)的高速、超浓煤粉的空气质量与煤粉质量的比值为0.3～1.2。

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