CN201680364U - 中小型工业锅炉用高效低NOx粉煤燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效低NOx煤粉燃烧器，属于煤粉燃烧技术领域。所述的煤粉燃烧器主要由一次风管、二次风室、三次风室、钝体、预燃室组成。来自一次风管的直流煤粉气流经钝体的作用向外扩散，在预燃室预燃后，经燃烧器喷口喷出，分步与旋流二次风、三次风相遇并混合。二次风采取强旋流方式，以利于燃烧器前端形成适当的高温烟气回流区域，稳定煤粉火焰；三次风采用适当旋流强度和流速，以控制三次风与中心烟气流的混合时机以及控制煤粉火焰的长度。本实用新型具有分级供气、稳燃、低NOx、高效、适合负荷大幅度变化和多煤种的特点，可广泛适用于燃煤工业窑炉、环保高效煤粉工业锅炉。

Description

中小型工业锅炉用高效低NOx粉煤燃烧器

技术领域

本实用新型属于煤粉燃烧技术领域，具体涉及一种带钝体及预燃室的新型中小型工业锅炉用高效低NOx煤粉燃烧器。

背景技术

煤炭在我国具有广泛的资源和价格优势。煤粉燃烧技术逐步成熟，在国内外电站锅炉上良好的应用效果及其燃烧和环保控制方面的优势，为煤粉在工业窑炉和中小型工业锅炉上的应用提供了宽广的空间。工业窑炉煤粉燃烧器的煤粉燃烧效率、环保效果等有较大的局限性；而用于电站锅炉的煤粉燃烧器，需要有较大的空间，无法适应中小型锅炉的炉膛状况；又由于油价的上涨和燃气供应条件的限制，以燃油和燃气为燃料的锅炉一般运行成本较高，经济上是不合理的，并受地域的限制。因而研制结构和功能合理、环保效果好的煤粉燃烧器也日益显示出它的必要性和紧迫性。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，设计一种煤气快速点火、高燃烧效率、低NOx发生量、结构简单、控制方便、满足一般工业窑炉和中小型工业锅炉实用要求的粉煤燃烧器。本实用新型提供的粉煤燃烧器可以在同一台锅炉上安装多台该种燃烧器，以满足大型锅炉的要求。

本发明提供的低污染高效煤粉燃烧器主要由一次风管、二次风室、三次风室、钝体、三次风旋流叶片、二次风旋流叶片、预燃室、三次风调节板、二次风调节板和煤气点火器套管组成。所述的一次风管前端连接预燃室的入口端，在所述预燃室内壁上设置有钝体，所述的煤气点火器套管与预燃室连通，在所述预燃室的外空间依次套有二次风室和三次风室，在二次风室和三次风室的入口端分别设置有二次风调节板和三次风调节板，所述的二次风调节板和三次风调节板可以绕固定在二次风室和三次风室内的固定轴转动，在所述的预燃室与二次风室外套管之间形成二次风通道，二次风室外套管与三次风室之间形成三次风通道，在所述的二次风通道和三次风通道内分别设置有轴向二次风旋流叶片、三次风旋流叶片。

一次风管、钝体与二次风室、三次风室同轴布置。常温或预热空气输送来的煤粉经由一次风管喷出，在预燃室内钝体的作用下，于钝体背风面形成一定体积的烟气回流区域；而在预燃室内扩张煤粉气流的外边缘，因射流的卷吸作用，形成小粒径煤粉的循环回流区，该回流区有利于煤气点火枪点燃煤粉；退出煤气点火枪后，由于钝体背风面回流区的存在及预燃室外壁的加热，可实现煤粉的提前点火、预燃，并对煤粉的稳定燃烧起到一定的作用，对于 一些难燃煤粉也有较好的效果。

经过预燃室点火及一定程度预燃的煤粉烟气气流由预燃室出口喷出，并与具有强旋流强度的二次风相遇及混合燃烧；由于二次风的强旋流作用，在火焰中心形成较大体积的中心高温烟气回流区，强化煤粉火焰的稳定效果，又由于一次风和二次风只占总风量的35～55％，能有效降低煤粉火焰的最高温度及保证燃烧能在缺氧状态下进行，可有效控制NOx的生成量，并使已生成的NOx部分被还原，实现效果良好的低NOx燃烧效果。

燃烧不足的氧气由三次风提供，三次风采用相对二次风较低的旋流角度，以控制三次风与中心烟气流的混合位置及时机，在保证煤粉充分燃烧的基础上，又能获得卷吸炉膛深处的更高温度的高温烟气，进一步稳定煤粉火焰，适应燃烧较低热值煤粉的需求。本燃烧器的结构特征是：一次风管、二次风管和三次风管同轴布置。煤粉燃烧特征是：分级供风、分段燃烧，钝体、预燃室与高温烟气回流区相互配合，既能保证煤粉的稳定高效燃烧，又可有效控制燃烧过程的最高温度，减少NOx的发生量。

本实用新型的优点在于：

1、旋流运动和分级燃烧使得煤粉燃烧更充分，火焰更稳定；

2、低氧区域的存在可以有效抑制NOx的形成，并促进已生成的NOx的还原；

3、高温烟气在燃烧室(如：锅炉空腔)内垂直截面上分布均匀，并无炉壁结渣和高温腐蚀现象发生；

4、有良好的煤种适应能力；

5、通过供煤粉量与二次风量、三次风量的匹配调整，能实现低负荷下的稳定运行；

6、控制简单，运行费用低廉。

附图说明

图1为煤粉燃烧器结构示意图；

图2为煤粉燃烧器正面结构示意图。

图中：

1-一次风管        2-二次风室        3-三次风室        4-钝体

5-三次风旋流叶片  6-二次风旋流叶片  7-预燃室          8-二次风缩口

9-三次风调节板    10-二次风调节板   11-煤气点火器套管

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型提供了一种中小型工业锅炉用高效低NOx煤粉燃烧器，如图1、图2所示，所述的燃烧器包括一次风管1、二次风室2、三次风室3、钝体4、三次风旋流叶片5、二次风旋流叶片6、预燃室7、三次风调节板9、二次风调节板10、煤气点火器套管11。采用煤 气或液化石油天然气点火，点火枪由套管11伸入预燃室7，点燃煤粉气流。

所述的一次风管1前端连接预燃室7的入口端，用于将煤粉吹送入预燃室7内部；所述预燃室7的入口端直径等于一次风管1的直径，预燃室7从入口端到出口端之间具有扩张段和直管段两部分，扩张段与直管段之间平滑过渡连接；在所述预燃室7内壁上设置有钝体4，钝体4为圆锥结构，圆锥顶点位于一次风管1喷口前端面上，圆锥型钝体4与一次风管1同轴线，圆锥底面直径为一次风管1内径的1/2～1.0倍。所述的煤气点火器套管11与预燃室7连通，用于点燃预燃室7内的煤粉；在所述预燃室7的外空间套有二次风室2和三次风室3，在二次风室和三次风室3的入口段分别设置有二次风调节板10和三次风调节板9，所述的二次风调节板10和三次风调节板9可以绕固定在二次风室2和三次风室3内的固定轴转动，从而调节进入二次风室2和三次风室3内的风量。在所述的预燃室7外套管与二次风室2外套管之间形成二次风通道，二次风室2外套管与三次风室3外套管之间形成三次风通道，在所述的二次风通道和三次风通道内分别设置有轴向二次风旋流叶片6、三次风旋流叶片5，二次风旋流叶片6、三次风旋流叶片5可以分别将二次风室2和三次风室3内的直流风变成旋流风，旋流风可以卷吸炉膛内的高温气体。所述的一次风管1、二次风室2、三次风室3和钝体4同轴线设置。

所述的预燃室7的扩张段的扩张角为40°～70°，直管段长度为150～250mm，直管段直径为一次风管1内径的3～3.5倍。

所述的一次风管1为水平直管，一次风管1连接煤粉输送管，同时连有一次风机或压力空气。工作时，首先开启助燃风机吹净炉膛内积存的可燃粉剂，5分钟后，开启一次风机或(使用压力空气时)打开一次风供气阀；然后点燃煤气点火枪并由煤气点火器套管11***预燃室7内，点燃预燃室7内的煤粉。在煤气点火枪火焰稳定后，将常温或预热一次风输送来的煤粉经由一次风管1喷出，煤粉被输送到预燃室7当中，实施点火操作。

一次风管1提供的煤粉在钝体4的作用下，于钝体4背风面形成一定体积的烟气回流区域，而在预燃室7内扩张段煤粉气流的外边缘，因射流的卷吸作用，形成小粒径煤粉的循环回流区，该回流区有利于煤气点火枪点燃煤粉。在煤粉被点燃并于燃烧器前端形成稳定火焰时，切断点火燃气，完全靠煤粉自己燃烧。

所述的助燃风由三部分组成，第一部分是一次风管1提供的一次风，第二部分是二次风室2提供的二次风，第三部分是三次风室3提供的三次风。

煤粉燃烧过程中，可通过控制二次风调节板10和三次风调节板9的旋转，调节二次风和三次风的流量和比例，实现煤粉充分燃烧和废烟气氧势的控制；二次风采取强旋流方式，以利于燃烧器前端形成适当的高温烟气回流区域，稳定煤粉火焰。二次风缩口8设置在所述的二次风室2在靠近预燃室7出口端，如图1所示，二次风缩口8的角度为斜边与水平夹角 α为15°～20°，宽度h为50～100mm。

燃烧器工作时，二次风室2提供的二次风量为总风量的25～40％内可调，三次风室3提供的三次风采用适当旋流强度和流速，以控制三次风与中心烟气流的混合时机以及控制煤粉火焰的长度，其旋流角为30°～40°，三次风量为总风量的45～60％内可调。一次风管1提供一次风为预燃室7供给煤粉，一次风量为总风量的10～15％内可调。上述一次风量、二次风量和三次风量根据不同煤种的需要，在相应的范围内调节，但是总风量保持100％。

二次风室2和三次风室3分别连接助燃风管，助燃风管连接二次风机或压力空气，为燃烧器提供助燃空气，即二次风和三次风。燃烧器前端***工业窑炉或煤粉工业锅炉的一端，并固定在炉体上。

本实用新型由于采取了钝体4稳燃、预燃室7煤粉预燃烧、助燃空气分级分段供给、二次风卷吸高温烟气、三次风对煤粉二次燃烧区域里未燃尽煤粉燃烧反应动力学条件的干预和改善、简单灵活的控制方法，因而具有无油点火、燃烧稳定、低NOx、高效、适合负荷大幅度变化和对煤种限制少的特点，广泛适用于一般的燃煤工业窑炉和中小型环保高效煤粉锅炉，同时也可采用多台布置的方式，满足大型锅炉的需求。

Claims (7)

1.一种中小型工业锅炉用高效低NOx煤粉燃烧器，其特征在于：所述的煤粉燃烧器主要由一次风管、二次风室、三次风室、钝体、三次风旋流叶片、二次风旋流叶片、预燃室、三次风调节板、二次风调节板和煤气点火器套管组成，所述的一次风管前端连接预燃室的入口端，在所述预燃室内壁上设置有钝体，所述的煤气点火器套管与预燃室连通，在所述预燃室的外空间依次套有二次风室和三次风室，在二次风室和三次风室的入口端分别设置有二次风调节板和三次风调节板，所述的二次风调节板和三次风调节板可以绕固定在二次风室和三次风室内的固定轴转动，在所述的预燃室与二次风室外套管之间形成二次风通道，二次风室外套管与三次风室之间形成三次风通道，在所述的二次风通道和三次风通道内分别设置有轴向二次风旋流叶片、三次风旋流叶片。

2.根据权利要求1所述的中小型工业锅炉用高效低NOx煤粉燃烧器，其特征在于：所述的一次风管、二次风室、三次风室和钝体同轴线设置。

3.根据权利要求1所述的中小型工业锅炉用高效低NOx煤粉燃烧器，其特征在于：所述的钝体为圆锥结构，圆锥顶点位于一次风管喷口前端面上，圆锥底面直径为一次风管内径的1/2～1.0倍。

4.根据权利要求1所述的中小型工业锅炉用高效低NOx煤粉燃烧器，其特征在于：所述的预燃室的入口端直径等于一次风管的直径，预燃室从入口端到出口端之间具有扩张段和直管段两部分，扩张段与直管段之间平滑过渡连接；预燃室扩张段的扩张角为40°～70°，直管段长度为150～250mm，直径为一次风管内径的3～3.5倍。

5.根据权利要求1所述的中小型工业锅炉用高效低NOx煤粉燃烧器，其特征在于：在所述的二次风室靠近预燃室出口端设置二次风缩口，二次风室缩口角度为斜边与水平夹角α为15°～20°，缩口宽度h为50～100mm。

6.根据权利要求1所述的中小型工业锅炉用高效低NOx煤粉燃烧器，其特征在于：所述二次风室产生的二次风旋流角为30°～40°，三次风室产生三次风的旋流角为30°～40°。

7.根据权利要求1或6所述的中小型工业锅炉用高效低NOx煤粉燃烧器，其特征在于：一次风管需要的一次风量为总风量的10～15％；二次风室需要的二次风量为总风量的25～40％；三次风室需要三次风量为总风量的45～60％。 

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