專利名稱：一種帶助燃方式的穩(wěn)定型低污染煤粉燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種煤粉燃燒器， 尤其是一種根據(jù)煤粉燃燒以及燃燒過程N(yùn)Ox降低理論開發(fā)，用于鍋爐或其他能源設(shè)備，具有超級穩(wěn)定性的煤粉燃燒器。
背景技術(shù)：
我國是以煤炭為主要能源的國家，其中電力消耗煤炭占主要的成分，在重工業(yè)和電力工業(yè)燃料和動力消耗中，我國的煤炭消耗約占80％以上，煤炭燃料以煤粉燃燒為主。
在煤粉燃燒獲取熱能過程中，與燃燒器有關(guān)的問題有兩部分一是燃燒穩(wěn)定性、安全性與整體的燃燒效率；二是燃燒過程低NOx的控制。
燃燒過程形成的大量的氣體污染，以煙氣中SO2和NOx對大氣破壞最為嚴(yán)重。目前，SO2的治理已經(jīng)得到普遍重視，相對來說，NOx的污染控制還有待加強(qiáng)，主要原因是NOx排放治理費(fèi)用太高，國際上流行的煙道尾氣處理方法雖然成熟，并且在國內(nèi)某些電廠得到示范應(yīng)用，但一次性成本投入和運(yùn)行費(fèi)用機(jī)器昂貴，因此，煙氣NOx處理對中國的電廠來說僅僅是某些點(diǎn)綴，而不是雪中送炭的基本配置。因此需要通過燃燒過程達(dá)到控制和減小NOx排放的目的。
燃燒穩(wěn)定性、安全性和燃燒效率問題主要是涉及到設(shè)備在燃燒負(fù)荷調(diào)整時，燃燒過程具有較好的穩(wěn)定性，而不至于產(chǎn)生燃燒的熄火或爆炸等事故；在高負(fù)荷時，燃燒器要能是燃燒過程維持較高的燃燒效率。
針對上述2個主要方面，國內(nèi)相繼開發(fā)出了不同技術(shù)特征的新型燃燒器，主流技術(shù)主要是在煤粉燃燒器的一次風(fēng)出口段內(nèi)部，加裝改變煤粉流動結(jié)構(gòu)的非流線體結(jié)構(gòu)件，造成煤粉氣流的局部分離與回流，從而造成煤粉氣流的煤粉局部濃度的升高，并將鍋爐爐膛高溫?zé)煔饩砦M(jìn)來，使得煤粉氣流的著火條件得到優(yōu)化，由此形成著火的提前和燃燒的穩(wěn)定性提高。該類型燃燒器具有分級燃燒特征，有降低NOx排放機(jī)理，并在實(shí)踐中取得了一定的實(shí)際效果。
這樣的燃燒器在實(shí)際鍋爐的燃燒技術(shù)改造中存在諸多問題首先是目前，電力行業(yè)面臨的問題已經(jīng)超越了當(dāng)初開發(fā)該燃燒器之初低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒的要求，需要鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行，以滿足國家和地區(qū)對電力的需要，因此，以低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒為目標(biāo)的燃燒技術(shù)不再適合目前鍋爐燃燒器的目標(biāo)需求，因?yàn)樵诟哓?fù)荷時，燃燒器存在燃燒效率問題，尤其是接近滿負(fù)荷時，該類型燃燒器造成燃燒效率的降低更大；
其次，該類燃燒器在遇到燃燒負(fù)荷調(diào)整時，基本上是被動的適應(yīng)，對其適應(yīng)能力和范圍有較大的影響。
再次，該類燃燒器存在一定的壽命問題，由于非流線體設(shè)置在煤粉通道，長期受煤粉的沖刷，造成非流線體的磨損變形，導(dǎo)致穩(wěn)定燃燒效果的減弱直到徹底損壞；而在高負(fù)荷條件下，非流線體的設(shè)置改善了燃燒，有時使得燃燒提前太多，使燃燒進(jìn)入燃燒器內(nèi)部，造成高溫變形，或燃燒器的燒毀。
綜上所述，對于煤粉燃燒器和動力用煤粉鍋爐，開發(fā)一種能適合實(shí)際用途的超級穩(wěn)定型煤粉燃燒器，同時具有低污染特性，不僅具有理論價值與知道意義，同時也為電站設(shè)備與操作提供更先進(jìn)的設(shè)備，降低電場的污染，具有重大的實(shí)際價值。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服目前煤粉燃燒器存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、便于加工與制造、運(yùn)行和維護(hù)方便的新型煤粉燃燒器，不僅使燃燒器具有不同負(fù)荷下燃燒的穩(wěn)定性，同時能夠使得燃燒過程具有降低NOx生成的特性，具有最大程度的環(huán)保性能。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的它是在一般煤粉燃燒器一次風(fēng)通道內(nèi)部靠近出口處設(shè)置一個或數(shù)個氣態(tài)或液態(tài)易燃燃料管道，讓易燃燃料與煤粉預(yù)先混合，進(jìn)入爐膛后由易燃燃料先著火，然后引燃煤粉主燃燒燃料形成煤粉燃料的穩(wěn)定燃燒；同時，通過易燃燃料與煤粉燃料不同組分燃燒的時間差，造成明顯的分級燃燒，使燃燒過程的NOx生成排放降低到最小程度。
這種帶助燃方式的穩(wěn)定型低污染煤粉燃燒器，它由做主燃燒器的一次風(fēng)管道和用于輔助燃燒的易燃燃料管道共同構(gòu)成；一次風(fēng)管道為一般煤粉燃燒器用一次風(fēng)管道；易燃燃料管道為設(shè)置于上述一次風(fēng)口內(nèi)部噴口附近或與一次風(fēng)口外壁緊貼、出口方向呈一定夾角的耐磨材料管道。
設(shè)置于煤粉氣流管道噴口內(nèi)部的易燃燃料管道為耐磨材料制作的圓管、橢圓管、扁平管或方形管道。
設(shè)置的內(nèi)部易燃燃料管道，可以是一個或數(shù)個在內(nèi)部均勻布置；其外部可以是流線體保護(hù)套，或封閉流線體，或?qū)⒐艿劳庑沃谱鞒闪骶€體。
設(shè)置的內(nèi)部易燃燃料管道出口為直筒形、或四周輻射開孔、或四周旋流狀開孔或內(nèi)設(shè)旋流片。
設(shè)置于外部的易燃燃料管道一個或數(shù)個布置在一次風(fēng)噴口周圍，最佳效果是將其布置在燃燒器向火側(cè)；易燃燃料管道與一次風(fēng)噴口有一個夾角，夾角的較佳范圍是0°～75°。
所用外部易燃燃料外管道噴口形狀為扁縫、扁平、方形、圓形或橢圓，單根使用時，以扁縫為佳，其次為圓形。
所用易燃燃料管道頭部可以安裝易燃燃料的預(yù)混型燃燒器。
所適用易燃燃料為天然氣、煤氣、甲烷、氫氣類常見高熱值易燃?xì)怏w燃料。
所用燃料適合汽油、柴油、重油、渣油類常見經(jīng)濟(jì)型液態(tài)燃料。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)該燃燒器結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，安裝和維護(hù)容易，具有燃燒穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，能保持燃燒的穩(wěn)定性；同時，能最大程度的降低NOx的排放，具有低污染排放特性。使用該煤粉燃燒器不僅可以獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益，而更具有極大的環(huán)保公益效益。
對于以穩(wěn)定燃燒為主兼顧降低NOx排放的燃燒器，尤其是以針對難以燃燒的劣質(zhì)煤粉的穩(wěn)定燃燒的燃燒器，考慮采用外助燃的方式，即將易燃燃料管道設(shè)置于一次風(fēng)外壁，減小易燃燃料與煤粉氣流的混合，加快易燃燃料的點(diǎn)燃，從而強(qiáng)制性的實(shí)現(xiàn)煤粉的外部點(diǎn)燃，實(shí)現(xiàn)煤粉的穩(wěn)定燃燒。在實(shí)際操作中，可以根據(jù)實(shí)際操作需要，通過調(diào)整易燃燃料管道與煤粉氣流管道的角度，調(diào)節(jié)易燃燃料與煤粉氣流在爐膛內(nèi)的混合程度，達(dá)到調(diào)整助燃強(qiáng)度和降低NOx排放的效果。同時，也可以根據(jù)實(shí)際煤粉的品質(zhì)，在不需要考慮低NOx燃燒控制的情況下，將易燃燃料噴管改進(jìn)成燃燒器直接助燃。


圖1本實(shí)用新型的具有較佳結(jié)果的典型結(jié)構(gòu)示意圖圖2為實(shí)施例一中具有較佳實(shí)施效果的結(jié)構(gòu)圖3為實(shí)施例一中另一具有較佳實(shí)施效果的結(jié)構(gòu)圖4本實(shí)用新型的具有較佳效果的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的原理結(jié)構(gòu)和實(shí)施例。
實(shí)施例一圖1是本實(shí)用新型具有較佳實(shí)施實(shí)施結(jié)果的典型結(jié)構(gòu)示意圖。一個或數(shù)個易燃燃料管道都由外部輸送管4、易燃燃料內(nèi)管道3和易燃燃料管口2組成。
在本實(shí)施方案中，氣體或液體易燃燃料通過外部燃料輸送管4接入易燃燃料內(nèi)管道3由易燃燃料口2噴入一次風(fēng)管道1，隨后與煤粉氣流混合后形成混合燃料，進(jìn)入爐膛后，由于易燃燃料的高著火特性，混合燃料中的易燃燃料受爐內(nèi)高溫?zé)煔饧訜岫氏戎?，隨后引發(fā)和強(qiáng)化煤粉本身的著火。
通過改造設(shè)計，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的燃燒過程為，混合燃料噴入爐膛后，其中的易燃燃料受鍋爐煙氣的加熱和引燃首先著火而釋放大量的熱量，周圍空間溫度迅速提高，快速加熱所在空間的煤粉，煤粉受熱后，快速熱解出其中的揮發(fā)份，揮發(fā)份很快開始燃燒，繼續(xù)釋放熱量，直到焦碳的著火燃燒。其中，由于易燃燃料燃燒時，所消耗的氧氣O2是一次風(fēng)空氣所攜帶，在遇到二次風(fēng)之前，燃燒處于缺氧燃燒狀態(tài)，此時，揮發(fā)份所釋放的含N組分在燃燒時也處于缺氧狀態(tài)，因此雖然有劇烈的燃燒，但由于相對小的空氣系數(shù)，使得化學(xué)反應(yīng)氣氛處于還原狀態(tài)，不利于NOx的生成，并將含N化合物還原成N2，有效地在燃燒過程中抑制了NOx的生成。
本實(shí)施方案中，所考慮的側(cè)重點(diǎn)是通過易燃燃料和煤粉的分階段燃燒過程實(shí)現(xiàn)燃料的分級燃燒，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化穩(wěn)定燃燒工況下的低NOx生成與排放。
在本實(shí)施方案中，為使液體或氣體燃料有較好的擴(kuò)散分布，對氣體燃料管口2采用環(huán)狀開口或旋流片；對液體燃料，則采用霧化噴口，將燃料霧化。所采用的易燃燃料內(nèi)管道3所用材料是耐磨材料，即耐磨合金鋼、合金材料或非金屬耐磨材料。
本實(shí)施方案中，為減小煤粉氣流對易燃燃料管道的沖刷磨損，考慮到易燃燃料內(nèi)管道3在一次風(fēng)管道1內(nèi)部不需要非流線型鈍體特征，因此將處于一次風(fēng)管道1內(nèi)的易燃燃料內(nèi)管道3部分制作成流線型，因此，易燃燃料內(nèi)管道3采用耐磨材料以后，可以保持長期的使用效果而不磨損變形或失效。圖2為本實(shí)施例中具有較佳實(shí)施效果的結(jié)構(gòu)，易燃燃料內(nèi)管道3外形結(jié)構(gòu)為流線型結(jié)構(gòu)。圖3為本實(shí)施例中具有較佳實(shí)施效果的結(jié)構(gòu)，即對易燃燃料內(nèi)管道2設(shè)置保護(hù)套5的典型實(shí)施例結(jié)構(gòu)，該保護(hù)套5外緣呈流線型，該結(jié)構(gòu)使易燃燃料內(nèi)管道3不受煤粉沖氣流刷而具有較高的使用壽命，同時，易燃燃料內(nèi)管道3的進(jìn)出操作更加方便。
在本方案中，單純考慮助燃效果而不考慮控制NOx的排放時，可以將上述易燃燃料管道改變成上述所用燃料的燃燒器。
實(shí)施例二圖4是本實(shí)用新型的又一較佳結(jié)果實(shí)施例，即外置方式的實(shí)施方案。易燃燃料管道由輸送管4、易燃燃料外管道和噴口2組成。
在本實(shí)施方案中，采用外置的一個或多個易燃燃料管道噴口2緊貼一次風(fēng)管道1的出口，最佳位置是將易燃燃料噴口位置設(shè)置于燃燒器的向火側(cè)，減小易燃燃料與煤粉氣流的混合程度，以使易燃燃料盡快著火，該實(shí)施方案對于難以點(diǎn)燃的無煙煤煤粉燃料更加有效。
在該實(shí)施例中，易燃燃料外管道3與一次風(fēng)管道1有一個夾角a，a以小于75°為宜。該夾角a為0°時，即易燃燃料外管道3與一次風(fēng)管道1呈平行狀態(tài)，此時，易燃燃料與煤粉氣流混合最小，夾角越大，混合越多。實(shí)際操作中，夾角a可以根據(jù)燃燒條件與要求即煤質(zhì)、燃燒負(fù)荷以及燃燒的煙氣環(huán)保指標(biāo)需要等進(jìn)行調(diào)整。由于噴口位置位于向火側(cè)，一方面，易燃燃料受到的稀釋較少，具有較高的濃度，本身就有利于著火；另外，其向火側(cè)的布置，使得該易燃燃料更加容易受爐內(nèi)煙氣的加熱而快速著火。該著火的易燃燃料快速點(diǎn)燃附近的煤粉氣流從而使得煤粉能夠快速燃燒。由于易燃燃料與煤粉燃料的隔離，使得可以對易燃燃料管道進(jìn)行預(yù)熱等處理，從而提高易燃燃料的著火性能。
在本實(shí)施例中，噴口2的形狀為扁縫、扁平、方形、圓形或橢圓，單根使用時，以扁縫為佳，其次為圓形。
同實(shí)施例一類似，考慮輔助強(qiáng)化燃燒時，將上述易燃燃料管道改造成輔助燃燒器，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度輔助燃燒。
最后，應(yīng)該說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本使用新型的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對本新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解依然可以對本使用新型進(jìn)行修改或等同替換，而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的任何修改或局部替換，均涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種帶助燃方式的穩(wěn)定型低污染煤粉燃燒器，其特征在于它由做主燃燒器的一次風(fēng)管道和用于輔助燃燒的易燃燃料管道共同構(gòu)成；一次風(fēng)管道為一般煤粉燃燒器用一次風(fēng)管道；易燃燃料管道為設(shè)置于上述一次風(fēng)口內(nèi)部噴口附近或與一次風(fēng)口外壁緊貼、出口方向呈一定夾角的耐磨材料管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶助燃方式的穩(wěn)定型低污染煤粉燃燒器，其特征在于設(shè)置于煤粉氣流管道噴口內(nèi)部的易燃燃料管道為耐磨材料制作的圓管、橢圓管、扁平管或方形管道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶助燃方式的穩(wěn)定型低污染煤粉燃燒器，其特征在于設(shè)置的內(nèi)部易燃燃料管道，可以是一個或數(shù)個在內(nèi)部均勻布置；其外部可以是流線體保護(hù)套，或封閉流線體，或?qū)⒐艿劳庑沃谱鞒闪骶€體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶助燃方式的穩(wěn)定型低污染煤粉燃燒器，其特征在于設(shè)置的內(nèi)部易燃燃料管道出口為直筒形、或四周輻射開孔、或四周旋流狀開孔或內(nèi)設(shè)旋流片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶助燃方式的穩(wěn)定型低污染煤粉燃燒器，其特征在于設(shè)置于外部的易燃燃料管道一個或數(shù)個布置在一次風(fēng)噴口周圍，最佳效果是將其布置在燃燒器向火側(cè)；易燃燃料管道與一次風(fēng)噴口有一個夾角，夾角的較佳范圍是0°～75°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶助燃方式的穩(wěn)定型低污染煤粉燃燒器，其特征在于所用外部易燃燃料外管道噴口形狀為扁縫、扁平、方形、圓形或橢圓，單根使用時，以扁縫為佳，其次為圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶助燃方式的穩(wěn)定型低污染煤粉燃燒器，其特征在于所用易燃燃料管道頭部可以安裝易燃燃料的預(yù)混型燃燒器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶助燃方式的穩(wěn)定型低污染煤粉燃燒器，其特征在于所適用易燃燃料為天然氣、煤氣、甲烷、氫氣類高熱值易燃?xì)怏w燃料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶助燃方式的穩(wěn)定型低污染煤粉燃燒器，其特征在于所用燃料適合汽油、柴油、重油、渣油類經(jīng)濟(jì)型液態(tài)燃料。
專利摘要一種帶助燃方式的穩(wěn)定型低污染煤粉燃燒器，是通過在一般煤粉一次風(fēng)噴口內(nèi)部或外緣設(shè)置氣態(tài)或液態(tài)易燃燃料引入管道來實(shí)現(xiàn)的。在一次風(fēng)中混合部分氣態(tài)或液態(tài)易燃燃料，通過易燃燃料的提前燃燒，引燃煤粉燃料并形成煤粉燃料的分級燃燒，降低NO
文檔編號F23D1/00GK2883932SQ200520146939
公開日2007年3月28日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者徐福州 申請人:徐福州