CN101329063A - 一种煤粉燃烧器 - Google Patents
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Abstract
一种煤粉燃烧器，属于电站燃煤锅炉和工业燃烧锅炉的助燃装置，解决现有燃烧器气流容易发生偏转，降低NOx作用不明显的问题。本发明由四层同轴套管构成的通道和进风侧管组成，通道由内向外依次为油枪管、内二次风管、一次风管、外二次风管，各层套管出口均为扩口，内二次风和外二次风环形通道内装有轴向直叶片；内二次风侧管、一次风侧管分布在主管道两侧同一平面，与主管道夹角为30°～90°；两根外二次风侧管装设于主管道两侧，与主管道垂直且对冲布置。本发明采用多通道配风和旋流来调整燃烧器喷口处的煤粉富集区区域和富集程度，形成在O2和CO2循环燃烧条件下既能促进燃烧又能抑制NOx生成的氧气浓度和煤粉浓度，达到高效燃烧和低NOx排放的功效。
Description
技术领域
本发明属于电站燃煤锅炉和工业燃烧锅炉的助燃装置。
背景技术
全球性的CO2大量排放对全球气候造成了巨大影响，来自火电厂的CO2排放是最主要的来源之一；国内外对CO2的排放和治理进行了大量研究，O2和CO2循环燃烧技术是目前在技术和经济上最可行的CO2减排技术，但对O2和CO2气氛下的煤粉燃烧器的研究还非常欠缺。资料调查表明，目前国内外还没有工业规模的O2和CO2循环燃烧电厂，对这项新的燃烧技术也在试验研究阶段，加拿大CANMET能源技术中心在其燃烧系统的基础上设计的O2和CO2气氛下燃烧的燃烧器分别从不同的环形同轴通道进风，其中二次风采用切向叶片使气流产生旋转，其他各通道气流直接通过垂直侧管进入中心套管，这样设计的燃烧器容易使气流发生偏转，而且对降低NOx的作用不明显，见E.H.Chui，A.J.Majeski，M.A.Douglas，Y.Tan，K.V.Thambimuthu，Numerical investigation of oxy-coalcombustion to evaluate burner and combustor design concepts，EnergyVolume 29，Issues 9-10，，6th International Conference on GreenhouseGas Control Technologies，July-August 2004，Pages 1285-1296.。
发明内容
本发明提供一种煤粉燃烧器，解决现有燃烧器气流容易发生偏转，降低NOx作用不明显的问题，以应用于O2和CO2燃烧技术，提高燃烧效率，降低烟气中的NOx排放量。
本发明的一种煤粉燃烧器，由四层同轴套管构成的通道和进风侧管组成，所述四层同轴套管由内向外依次为油枪管、内二次风管、一次风管、外二次风管；所述进风侧管包括与内二次风管连通的内二次风侧管、与一次风管连通的一次风侧管和与外二次风管连通的外二次风侧管；其特征在于：
所述通道各层套管出口均为扩口；
所述内二次风管和油枪管形成的内二次风环形通道内装有均匀分布的轴向直叶片；所述外二次风管和一次风管形成的外二次风环形通道内装有均匀分布的轴向直叶片；
所述内二次风侧管、一次风侧管分布在主管道两侧同一平面，与主管道夹角为30°～90°；内二次风管与内二次风侧管连接处、一次风管与一次风侧管连接处均增大内径；两根外二次风侧管装设于主管道两侧，与主管道垂直且对冲布置，空间与内二次风侧管和一次风侧管正交。
所述的煤粉燃烧器，其特征在于：
所述内二次风管的粗细相连处以及一次风管的粗细相连处都采用锥角45°连接；
所述油枪管、内二次风管、一次风管、外二次风管，各层套管扩口与中心轴线夹角10°～30°，所述外二次风管的扩口短于其余各层套管的扩口。
所述的煤粉燃烧器，其特征在于：
所述内二次风环形通道内的轴向直叶片个数为4～8个，外二次风环形通道内的轴向直叶片个数为6～12个；沿中心轴线距出口距离为外二次风管外径的0.2～1.5倍位置安装，轴向直叶片与中心轴线夹角为15°～45°。
本发明为了增大气流实际旋流强度和扩展角、改善回流区和气流混合及分布，油枪管、内外二次风管及一次风管均增设普通扩口，扩口均外二次风管的扩口较其余扩口要短，以产生更大的扩散旋转气流。
本发明能够应用于O2和CO2循环燃烧技术，通过多通道的配风技术可以方便的调节燃烧器出口处的煤粉富集区区域和富集程度，形成既能促进燃烧又能抑制NOx生成的氧气浓度和煤粉浓度。旋流叶片和扩口的设计可以改善火焰形状、射程及火焰冲刷炉壁等情况；能够改善回流区，使火焰着火和燃烧稳定；能够增大气流混合，对传热、传质、燃尽率也能增强。本发明能在O2和CO2气氛下获得高效率和低污染的燃烧条件，达到高效燃烧和低NOx排放的效果。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明的俯视图。
图中1.油枪管入口1、内二次风管入口2、一次风管入口3、外二次风管入口4、油枪管出口5、内二次风管出口6、一次风管出口7、外二次风管出口8、内二次风管轴向直叶片9、外二次风管轴向直叶片10。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明包括四层同轴的套管，由内向外分别是油枪管、内二次风管、外二次风管。油枪管入口1、油枪管及油枪管出口5构成最内侧的一个通道，用于伸入油枪点火或助燃。内二次风管入口2、内二次风管及内二次风管出口6构成第二层通道，在O2和CO2循环燃烧中用于通入纯O2直接参与燃烧。一次风管入口3、一次风管及一次风管出口7构成第三层通道，在O2和CO2循环燃烧中用于通入CO2作为一次风输送煤粉。外二次风管入口4、外二次风管及外二次风管出口8构成第四层通道，在O2和CO2循环燃烧中用于通入CO2或循环烟气稀释后的O2，这样既有利于保护扩口免于高温烧坏，又有利于调节不同O2和CO2浓度配比燃烧。
为了增大气流实际旋流强度和扩展角、改善回流区和气流混合及分布，油枪管出口5、内二次风管出口6、一次风出口7和外二次风管出口8均设计成扩口，扩口与中心轴线夹角β选取15°，外二次风管出口8的扩口较其余扩口要短，以产生更大的扩散旋转气流。
如图1所示，内二次风环形通道内安装了6个内二次风管轴向直叶片9，外二次风环形通道内安装了9个外二次风管轴向直叶片10，以使气流产生旋转。安装位置沿中心轴线距离出口为外二次风管外径的0.5倍，采用均布安装方式，轴向叶片与中心轴线的夹角为逆时针旋转30°。
如图1、图2、图3所示，内二次风管入口2所在的内二次风侧管和一次风管入口3所在的一次风侧管均采用与主管道夹角α为45°且分别布置在主管的两侧的连接方式，主要是为了削减侧管与主管相连转折处的阻力，有利于旋转气流沿轴中心向前运动。外二次风入口4所在的外二次风侧管采用对冲布置的方式，空间与内二次风侧管和一次风侧管正交；从图2给出的侧视图可以看出四个侧管的布置图。内二次风、一次风、外二次风侧管与各自相连的主管内径有适度变化，相连进气部分的管道内径适度增大，主要是调节其气流的流动状况、减少内部的局部阻力损失和摩擦阻力损失，同时在主管道的内径扩大段和内径不变段采用45°锥角的连接方式进行连接。
各个通道中的配风决定了煤粉的富集程度和O2的富集程度，通过调整叶片的高度、倾斜角度和安装位置，以及扩口的角度β，可以调整回流区大小和旋流条件，使得煤粉在燃烧器出口合适的区域进行富集，形成合理的富燃区，既有利于煤粉的着火和稳定燃烧，又可以抑制煤中氮元素向NOx转化，加之O2和CO2循环燃烧没有N2的参与，因而可以大大减少NOx的生成，从而达到高效清洁燃烧。
使用本发明能使煤粉在O2和CO2循环燃烧条件下稳定着火和燃烧，并且能够将煤粉燃烧中的烟气NOx排放明显减少，锅炉排放烟气中的NOx达到国家环保标准。若在应用本发明的同时结合燃尽风(OFA)技术，并且对叶片的高度、倾斜角度和安装位置，以及扩口的角度β进行合理调整，则煤粉锅炉在O2和CO2循环燃烧条件下的NOx排放还将进一步降低。
Claims (3)
1.一种煤粉燃烧器，由四层同轴套管构成的通道和进风侧管组成，所述四层同轴套管由内向外依次为油枪管、内二次风管、一次风管、外二次风管；所述进风侧管包括与内二次风管连通的内二次风侧管、与一次风管连通的一次风侧管和与外二次风管连通的外二次风侧管；其特征在于：
所述通道各层套管出口均为扩口；
所述内二次风管和油枪管形成的内二次风环形通道内装有均匀分布的轴向直叶片；所述外二次风管和一次风管形成的外二次风环形通道内装有均匀分布的轴向直叶片；
所述内二次风侧管、一次风侧管分布在主管道两侧同一平面，与主管道夹角为30°～90°；内二次风管与内二次风侧管连接处、一次风管与一次风侧管连接处均增大内径；两根外二次风侧管装设于主管道两侧，与主管道垂直且对冲布置，空间与内二次风侧管和一次风侧管正交。
2.如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其特征在于：
所述内二次风管的粗细相连处以及一次风管的粗细相连处都采用锥角45°连接；
所述油枪管、内二次风管、一次风管、外二次风管，各层套管扩口与中心轴线夹角10°～30°，所述外二次风管的扩口短于其余各层套管的扩口。
3.如权利要求1或2所述的煤粉燃烧器，其特征在于：
所述内二次风环形通道内的轴向直叶片个数为4～8个，外二次风环形通道内的轴向直叶片个数为6～12个；沿中心轴线距出口距离为外二次风管外径的0.2～1.5倍位置安装，轴向直叶片与管轴夹角为15°～45°。
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| CN101718432B (zh) * | 2010-01-08 | 2011-08-10 | 邬照锋 | 旋流喷射式煤粉燃烧器 |
| CN102607029A (zh) * | 2012-03-15 | 2012-07-25 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种蓄热式加热炉 |
| CN102679338A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-09-19 | 山西蓝天环保设备有限公司 | 降低烟气NOx含量的煤粉高效燃烧器 |
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