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CN200968599Y - 一种低污染自预热粉煤燃烧器 - Google Patents

一种低污染自预热粉煤燃烧器 Download PDF

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CN200968599Y CN200620134283.XU CN200620134283U CN200968599Y CN 200968599 Y CN200968599 Y CN 200968599Y CN 200620134283 U CN200620134283 U CN 200620134283U CN 200968599 Y CN200968599 Y CN 200968599Y
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张宗旺
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SHANXI LANTIAN ENVIRONMANTAL ENGINEERING Co Ltd
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Abstract

一种低污染自预热粉煤燃烧器。属于能源利用领域，广泛适用于燃煤工业窑炉、环保高效煤粉锅炉。由煤粉烧嘴(12)和煤粉预燃室(9)两个主要部分组成。包括输送煤粉中心管(1)、一次风总管(2)、带旋流器的一次主风管(3)、带煤气烧嘴旋流器的一次辅风管(4)、二次主风旋流器(5)、二次风通道(6)、环状煤粉喷嘴(7)、二次辅风旋流器(8)、二次风总管(10)、二次主风导向锥(11)。结构上中心管、一次主风、一次辅风、二次主风和二次辅风同轴布置。煤粉燃烧过程是分级、分段燃烧，既能保证煤粉的高效燃烧，又可有效控制燃烧过程的最高温度，减少NOx的发生量。本燃烧器煤粉燃烧充分、火焰稳定，有良好的煤种适应能力；能实现低负荷下的稳定运行；控制简单，运行费用低廉。

Description

一种低污染自预热粉煤燃烧器
技术领域
本实用新型属于能源利用领域，特别涉及一种煤粉燃烧器。
背景技术
一般的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(装置)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。煤炭在我国具有广泛的资源和价格优势，煤粉燃烧技术的逐步成熟、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，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。
发明内容
本实用新型的目的是设计一种高燃烧效率、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。也可以通过采取适当的布置方案，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。
一种低污染自预热粉煤燃烧器，主要由煤粉烧嘴12和煤粉预燃室9两个部分构成，其特征在于煤粉烧嘴与预燃室同轴布置，并安装在预燃室头部的中心位置上。
煤粉烧嘴12包括输送煤粉中心管1、一次风总管2、带旋流器的一次主风管3、带煤气烧嘴旋流器的一次辅风管4和环状煤粉喷嘴7，输送煤粉中心管1与一次主风管3同轴嵌套布置。一次风总管2连接一次主风管3和一次辅风管4，一次主风管3入口安有旋流器，出口安有环状煤粉喷嘴，煤粉中心管1穿过一次风总管2在环状煤粉喷嘴前与一次主风管相通，一次风通过旋流器分成一次主风和一次辅风。一次主风经旋流器起旋成螺旋运动形式，来自中心管1的煤、气混合物在环状煤粉喷嘴前与螺旋运动的一次主风混合，经煤粉喷嘴喷出。煤粉喷嘴设计成变径环状结构，由一次主风管来风方向直径逐渐变小，其最终中心孔截面面积为一次主风管截面面积的20～60％，适应不同煤种和煤质的稳燃需求。带煤气烧嘴旋流器的一次辅风管与输送煤粉中心管1轴线同向，在大于一次主风管的圆周上等间距或呈环缝状布置，该圆周半径为一次主风管的1.5～2倍。每个带煤气烧嘴旋流器的一次辅风管中心可通入燃气，周边为带旋流叶片的一次辅风通道，一次辅风管4具有燃气点火的功能。经过旋流装置由一次辅风管4出来的辅风既能给煤粉一次燃烧区辅助供氧，还具有稳定煤粉火焰的作用，同时又对二次主风起到了隔绝作用，确保二次主风不过早和预燃室的燃气混合。呈圆周等间距布置的一次辅风管4的数量，可根据使用的煤粉的点火燃烧性质调整，对难着火煤粉，可适当增加其数量，以提高点火强度。
由于一次主风采用螺旋运动的方式，可在靠近煤粉喷嘴出口位置的后段火焰形成一定体积和形状的低氧区域，抑制煤粉燃烧峰值温度较高造成NOx的大量生成，同时利于已生成NOx的还原。而由于煤粉喷嘴的结构特点，使得小粒径煤粉在煤粉喷嘴外侧圆周富集，旋转运动的一次主风、一次辅风在煤粉喷嘴和一次辅风喷嘴间造成一个低压的空间，在该处形成气流的再循环，高温燃烧气体被抽回，改善了煤粉的点燃性能，起到稳定煤粉火焰的作用。一次辅风又能较好的阻隔二次主风过早参与煤粉的燃烧，实现分级、分段的燃烧状态。
煤粉预燃室9为内外嵌套双层结构，包括二次主风旋流器5，二次风通道6，二次辅风旋流器8，二次风总管10，二次主风导向锥11。由二次风总管10进来的二次风通过二次风通道在预燃室出口端分为二次主风和二次辅风，二次主风折向预燃室相反的一端，经二次主风旋流器5旋流后由二次主风导向锥11导向进入预燃室。二次辅风旋流器8在预燃室端壁上沿圆周方向呈环缝布置，二次辅风经二次辅风旋流器8以20°～45°角度作用于预燃室喷出的高温气流。
二次风(占总助燃风量的70～80％)可吸收预燃室壳体的热量，达到预热二次助燃风和保护预燃室金属壳体的作用。二次主风进入预燃室后，沿预燃室内壁以螺旋方式向前运动，不断吸收预燃室内壁的热量和高温气流的辐射热，温度不断升高。这种经过预热的二次主风，在预燃室出口的前后位置上与中心气流相遇、混合，参与煤粉的二次燃烧；二次辅风作用于预燃室喷出的高温气流，干预高温气流内的供氧状态和未燃尽煤粉表面的燃烧反应动力学条件，加快煤粉的燃烧速度。
由于采用了上述的燃烧器结构和供气、供煤措施，本实用新型具有如下的实用效果：
(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，并促进已生产NOx的还原；
(3).高温废气在燃烧室(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).通过一次风量、二次风量与供煤粉量的匹配调整，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为本实用新型结构示意图；
图2为煤粉烧嘴端面示意图；
图3为煤粉预燃室端面示意图。
1是中心输煤管，2是一次风总管，3是带旋流器的一次主风管，4是带煤气烧嘴旋流器的一次辅风管，5是二次主风旋流器，6是二次风通道，7是环状煤粉喷嘴，8是二次辅风旋流器，9是预热室，10是二次风总管，11是二次主风导向锥，12是煤粉烧嘴。
具体实施方式
本实用新型安装时，将中心风管1连接煤粉输送管，一风总管连接一次风机或压力空气，二次风管连接二次风机或压力空气，煤粉预燃室插入卧式工业窑炉或煤粉锅炉的一端，并固定在煤粉炉体上。
本实用新型操作程序如下：首先开启二次风吹净燃烧室内积存的可燃粉剂。30秒左右后，开启一次风机或(使用压力空气时)打开一次风供气阀，然后打开点火燃气开关阀，并由点火电极点燃；当点火火焰温度达到要求的界限值时，开始通过中心管给煤粉烧嘴供煤，实施煤粉点火操作。在煤粉被点燃并于烧嘴前端形成稳定火焰时，切断点火燃气，完全靠煤粉自己燃烧。煤粉燃烧过程中，可根据供粉量调节一次风和二次风的流量和比例，实现煤粉充分燃烧和废烟气氧势的控制；另外也可通过调整一次风和二次风的比例，调节煤粉火焰的位置，以适应不同煤种的燃烧特点，实现煤粉的可控燃烧。
本实用新型由于采取了助燃空气分级分段供给、煤粉的螺旋前行、二次风吸收预燃室本体热量及高温气流的辐射热而提高自身的温度、二次辅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，满足大型锅炉的供热需求。

Claims (5)

1.一种低污染自预热粉煤燃烧器，其特征在于粉煤燃烧器由煤粉烧嘴(12)和煤粉预燃室(9)两个部分构成，煤粉烧嘴与煤粉预燃室同轴布置，并安装在煤粉预燃室头部的中心位置上。
2.如权利要求1所述的低污染自预热粉煤燃烧器，其特征在于煤粉烧嘴
(12)包括输送煤粉中心管(1)、一次风总管(2)、带旋流器的一次主风管(3)、带煤气烧嘴旋流器的一次辅风管(4)和环状煤粉喷嘴(7)；输送煤粉中心管(1)与一次主风管(3)同轴嵌套布置，一次风总管(2)连接一次主风管(3)和一次辅风管(4)，一次主风管(3)入口安有旋流器、出口安有环状煤粉喷嘴，煤粉中心管(1)穿过一次风总管(2)在环状煤粉喷嘴前与一次主风管相通，一次风通过旋流器分成一次主风和一次辅风。
3.如权利要求1所述的低污染自预热粉煤燃烧器，其特征在于煤粉预燃室(9)为内外嵌套双层结构，包括二次主风旋流器(5)，二次风通道(6)，二次辅风旋流器(8)，二次风总管(10)，二次主风导向锥(11)；由二次风总管(10)进来的二次风通过二次风通道在预燃室出口端分为二次主风和二次辅风，二次主风折向预燃室相反的一端，经二次主风旋流器(5)旋流后由二次主风导向锥(11)导向进入预燃室。
4.如权利要求1或2所述的低污染自预热粉煤燃烧器，其特征在于煤粉喷嘴设计成变径环状结构，由一次主风管来风方向直径逐渐变小，其最终中心孔截面面积为一次主风管截面面积的20～60％；带煤气烧嘴旋流器的一次辅风管
(4)与输送煤粉中心管(1)轴线同向，在大于一次主风管的圆周上等间距或呈环缝状布置，大于一次主风管的圆周半径为一次主风管的1.5～2倍，每个带煤气烧嘴旋流器的一次辅风管(4)中心可通入燃气，周边为带旋流叶片的一次辅风通道。
5.如权利要求1或3所述的低污染自预热粉煤燃烧器，其特征在于二次辅风旋流器(8)在煤粉预燃室(9)端壁上沿圆周方向呈环缝布置，二次辅风经二次辅风旋流器(8)以20°～45°角度作用于煤粉预燃室喷出的高温气流。
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