CN105972588B - 一种抽高温烟气预燃式低NOx燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抽高温烟气预燃式低NOx燃烧器，包括预燃室，预燃室前端开设高温炉烟入口，并安装有高能点火装置；预燃室的侧面开设煤粉一次风入口，后端出口连接一次风管，且预燃室出口的直径减缩；一次风管的外侧依次套设内二次风套筒、外二次风套筒以及三次风套筒，三次风套筒的末端设置三次风扩口。本发明能够降低氮氧化物的排放量，从源头减少雾霾、光化学烟雾、酸雨等的形成，为大气污染治理作出贡献，为地球生态环境及人类生活环境的改善作出贡献。本发明通过使用尾部烟道的高温炉烟降低了燃烧器点火***所需要的油和燃气的需求量，为企业节约成本、提高经济效益和节能减排作出贡献。

Description

一种抽高温烟气预燃式低NOx燃烧器
【技术领域】
本发明属于燃烧装置技术领域，涉及一种抽高温烟气预燃式低NOx燃烧器。
【背景技术】
虽然新能源的研究和发展速度逐渐加快，但目前我国的能源结构仍以煤炭为主体，开采的煤炭大部分用于火力发电，火电发电量占全国总发电量的80.4％。煤炭燃烧产生的氮氧化物、硫氧化物和粉尘等污染物对人们的身体健康和生活环境造成了严重影响，火力发电的污染问题已经受到人们的重视。
氮氧化物是主要的大气污染物之一，主要是指NO和NO2，而煤粉在高温下燃烧产生的氮氧化物大部分为NO。大气中的氮氧化物是形成光化学烟雾的主要因素，而且也是PM2.5粒子的主要来源，形成全国范围的雾霾的主要因素之一。此外氮氧化物遇水会转化为硝酸或亚硝酸，形成酸雨，腐蚀建筑物等而且会危害人体健康。因此NOx等污染物的排放标准逐年严格。目前氮氧化物的控制方法主要有烟气脱硝和燃烧脱硝两大类。目前常用的烟气脱硝方法主要包括选择性催化还原法和选择性非催化还原法。燃烧脱硝技术则包括低NOx燃烧器、空气分级燃烧和烟气再循环等方法。
煤粉燃烧装置是火电生产的主要设备，因此，如何提高煤粉燃烧的稳定性，同时降低NOx的排放是煤粉燃烧装置研究的重点。煤粉低温预燃技术是近几年发展起来的低NOx燃烧技术，煤粉进入燃烧器前，先流入还原气氛的燃烧室。在燃烧室内由于高温条件，一次风内携带的煤粉直接在预燃室内燃烧，燃料中的氮有机化合物受热首先热解为氰化氢(HCN)、氨(NH3)和CN等中间产物。由于预燃室内空气中氧气含量非常有限，氧气优先与中间产物(HCN、NH3和CN)反应生成H2O、N2和CO2，降低助燃空气的氧浓度同时降低氮氧化物的生成。此外分级配风布置技术，使进入炉膛的混合气中的氧气比例小，保证煤粉在低氧环境中燃烧，降低火焰温度，不仅可以降低燃料型NOx生成而且会减少热力型NOx的生成，在局部形成还原性气氛，有效降低NOx的排放。
【发明内容】
本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供一种燃烧稳定性好、NOx排放低的抽高温烟气预燃式低NOx燃烧器，该燃烧装置
一种抽高温烟气预燃式低NOx燃烧器，包括预燃室，预燃室前端开设高温炉烟入口，并安装有高能点火装置；预燃室的侧面开设煤粉一次风入口，后端出口连接一次风管，且预燃室出口的直径减缩；一次风管的外侧依次套设内二次风套筒、外二次风套筒以及三次风套筒，三次风套筒的末端设置三次风扩口。
本发明进一步的改进在于：
所述内二次风套筒、外二次风套筒以及三次风套筒的侧面分别设置内二次风入口、外二次风入口以及三次风入口。
所述预燃室由预燃室外壳体和预燃室内壳体构成，高能点火装置采用油枪或燃气点火枪。
所述高温炉烟入口包括围绕燃烧器轴线成中心对称分布的四个喷口。
所述预燃室的出口直径d与预燃室入口直径D的比为0.25～0.5。
所述预燃室的长度l与预燃室入口的直径D的比为0.6～0.9。
所述燃烧器总长度L与预燃室入口的直径D的比为2.5～3。
所述高温炉烟与一次风进入的动量比为1.2～1.5。
所述预燃室出口收缩的角度α为45～55°。
所述所述一次风管的前端伸入到预燃室内。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用抽取烟道内的高温炉烟的方法，以围绕燃烧器轴线对称布置的喷口送入预燃室与一次风混合。在预燃室内煤粉经高温炉烟快速加热热解及燃烧，燃料中的氮有机化合物受热首先热解为氰化氢(HCN)、氨(NH3)和CN等中间产物，这些中间产物在少量氧气条件下可以与氧气反应生成N2，从而达到降低燃料型NOx生成的效果，有效降低NOx的排放。在二次风和三次风的布置上采用分级布置方式，保证氰化氢等中间产物在低氧环境下进行燃烧，不仅降低了火焰温度，而且在氧气不充足条件下氰化氢等会优先与氧气反应生成H2O、N2和CO2，有效降低了热力型NOx和燃料型NOx的排放。
本发明能够降低氮氧化物的排放量，从源头减少雾霾、光化学烟雾、酸雨等的形成，为大气污染治理作出贡献，为地球生态环境及人类生活环境的改善作出贡献。本发明通过使用尾部烟道的高温炉烟降低了燃烧器点火***所需要的油和燃气的需求量，为企业节约成本、提高经济效益和节能减排作出贡献。
【附图说明】
图1是本发明抽高温烟气预燃式低NOx燃烧装置的整体结构示意图。
其中，1-高能点火装置；2-高温炉烟入口；3-一次风管；4-一次风入口；5- 内二次风套筒；6-内二次风入口；7-外二次风套筒；8-外二次风入口；9-三次风套筒；10-三次风入口；11-三次风扩口；12-预燃室外壳体；13-预燃室内壳体；14- 预燃室。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明由高能点火器装置(油枪或点火***)、高温炉烟喷口、预燃室、中芯管、煤粉一次风入口、内二次风入口、内二次风套筒、外二次风入口、外二次风套筒、三次风入口、三次风套筒、三次风扩口等构成。该抽高温烟气预燃式低NOx燃烧装置由于利用700～800℃的高温炉烟对煤粉进行点燃作用，因此可以有效减少用于点火助燃的油或燃气的使用用量，可为锅炉运行节省一笔可观的成本。
本发明利用700～800℃的高温炉烟代替传统价格昂贵的油、气点火装置，使煤粉在预燃室内部分燃烧及热解，燃料中的氮有机化合物受热首先热解为氰化氢等中间产物，并在低氧条件下与氧气反应生成N2，有效降低氮氧化物的生成量。
由于抽取高温炉烟预燃，煤粉在预燃室内燃烧，可有效降低进入炉膛的助燃空气中氧浓度。因此输送煤粉以及未燃烧的挥发分等进入炉膛的混合气体中几乎不含有氧气，利于组织煤粉在炉膛内高温低氧燃烧，形成还原性气氛，进一步减少NOx污染物的排放。
为了提高煤粉燃烧的稳定性及加热效果，高温炉烟喷口设计为围绕燃烧器轴线成中心对称分布的四个喷口。预燃室出口直径d与预燃室入口直径D的比在 0.25～0.5的范围内。预燃室长度l与预燃室入口直径D的比在0.6～0.9的范围内。燃烧器总长度L与预燃室入口直径D的比在2.5～3的范围内。预燃室出口收缩一定角度α，角度范围在45～55度。为了保证预燃室的低氧环境及燃烧的稳定性，高温炉烟与一次风进入的动量比在1.2～1.5的范围内。由于预燃室内的氧气几乎被煤粉燃烧消耗尽。因此输送煤粉、炭烟、未燃烧的挥发分等进入炉膛的混合气体中几乎不含有氧气，利于组织煤粉在炉膛内高温低氧燃烧，进一步减少NOx污染物的排放。
内二次风、外二次风、三次风等采用分级配风，保证炉内主燃区为低氧环境，使进入炉膛的氰化氢等可以在低氧条件下与氧气反应生成N2、CO2和H2O，进一步降低NOx的生成量。内二次风采取旋流进入燃烧器，使火焰与内二次风混合充分，保证燃烧的稳定性；而外二次风与三次风采用与火焰成平行方式流动，减弱了二者的混合强度，从而有效地降低火焰的中心温度，并且保证燃烧器内的低氧环境，使热解产物氰化氢等与O2反应生成N2，减少NOx的生成。
本发明的工作过程：
本发明可以应用对冲燃烧锅炉旋流燃烧器，也可以应用于切圆燃烧锅炉的直流燃烧器，在使用时可以全部或部分替代点火时所需要的油或燃气。首先将一次风(先不送煤粉)通入一次风管3内流动，对燃烧器进行1分钟以上的吹扫。然后将高能点火装置1和油枪(燃气点火枪)送入指导点火位置。由一次风入口4 送入煤粉和空气的混合物，待其进入预燃室14后，将800℃左右的炉烟从高温炉烟入口2(或使用高能点火装置)送入预燃室14形成火焰引燃。内二次风入口6、外二次风入口8，三次风入口10分级配风方式保证煤粉燃烧过程中的低氧燃烧环境，在氧气不充足的情况下，使煤粉热解产生的氰化氢等在低氧条件下与氧气反应生成N2、CO2和H2O，降低NOx的生成量。三次风扩口11起到使煤粉稳定燃烧的作用。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抽高温烟气预燃式低NOx燃烧器，其特征在于，包括预燃室(14)，预燃室(14)前端开设高温炉烟入口(2)，并安装有高能点火装置(1)；预燃室(14)的侧面开设煤粉一次风入口(4)，后端出口连接一次风管(3)，且预燃室(14)出口的直径减缩；一次风管(3)的外侧依次套设内二次风套筒(5)、外二次风套筒(7)以及三次风套筒(9)，三次风套筒(9)的末端设置三次风扩口(11)；
所述内二次风套筒(5)、外二次风套筒(7)以及三次风套筒(9)的侧面分别设置内二次风入口(6)、外二次风入口(8)以及三次风入口(10)；
所述预燃室(14)由预燃室外壳体(12)和预燃室内壳体(13)构成，高能点火装置(1)采用油枪或燃气点火枪。
2.根据权利要求1所述的抽高温烟气预燃式低NOx燃烧器，其特征在于，所述高温炉烟入口包括围绕燃烧器轴线成中心对称分布的四个喷口。
3.根据权利要求1所述的抽高温烟气预燃式低NOx燃烧器，其特征在于，所述预燃室(14)的出口直径d与预燃室入口直径D的比为0.25～0.5。
4.根据权利要求1所述的抽高温烟气预燃式低NOx燃烧器，其特征在于，所述预燃室(14)的长度l与预燃室(14)入口的直径D的比为0.6～0.9。
5.根据权利要求1所述的抽高温烟气预燃式低NOx燃烧器，其特征在于，所述燃烧器总长度L与预燃室(14)入口的直径D的比为2.5～3。
6.根据权利要求1所述的抽高温烟气预燃式低NOx燃烧器，其特征在于，所述高温炉烟与一次风进入的动量比为1.2～1.5。
7.根据权利要求1所述的抽高温烟气预燃式低NOx燃烧器，其特征在于，所述预燃室出口收缩的角度α为45～55°。
8.根据权利要求1所述的抽高温烟气预燃式低NOx燃烧器，其特征在于，所述一次风管(3)的前端伸入到预燃室(14)内。
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