鍋爐用燃燒器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可改善在富氧燃燒工況下火焰燃燒穩(wěn)定性、燃盡特性的鍋爐用燃燒器，其包括燃燒器本體和設置在燃燒器本體內(nèi)的一次風管和煤粉濃縮器，在燃燒器噴口內(nèi)側布置有穩(wěn)燃體，還包括出口端與所述一次風管的中心線同軸的氧氣注入管，氧氣注入管的出口采用噴射孔式結構，氧氣注入管的氧氣噴射孔布置于穩(wěn)燃體內(nèi)，氧氣注入管與穩(wěn)燃體連接并相對固定，氧氣注入管或穩(wěn)燃體與平移驅(qū)動機構連接，所述平移驅(qū)動機構是沿氧氣注入管的中心線所在方向在設定調(diào)節(jié)行程內(nèi)調(diào)整氧氣注入管和穩(wěn)燃體相對于燃燒器噴口的位置，應用該燃燒器能改善富氧燃燒條件下火焰燃燒的穩(wěn)定性，并具有較好的火焰可調(diào)節(jié)性，同時可以兼顧空氣燃燒條件下的燃燒穩(wěn)定性。
【專利說明】鍋爐用燃燒器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種鍋爐燃燒器，尤其是一種用于富氧燃燒鍋爐的直流燃燒器?！颈尘凹夹g】
[0002]二氧化碳因具有溫室效應被普遍認為是導致全球氣候變暖的重要原因之一，隨著全球氣候變暖，國際上碳減排的呼聲日益高漲，中國政府面臨極其巨大的減排壓力，并對國際社會作出了碳減排的承諾。。中國的國情決定在相當長的時間內(nèi)中國能源將來自化石燃料，化石能源利用是最重要的CO2排放源，如果將全球溫室氣體排放量按行業(yè)統(tǒng)計，發(fā)電行業(yè)是最大的排放源，而燃煤發(fā)電又是發(fā)電行業(yè)中CO2排放的最主要來。為實現(xiàn)CO2減排，在常規(guī)空氣燃燒技術的基礎上研究了一種富氧燃燒技術，富氧燃燒是一種針對化石燃料發(fā)電的CO2減排解決方案。
[0003]富氧燃燒是在現(xiàn)有電站鍋爐系統(tǒng)基礎上，用高濃度的氧代替常規(guī)的助燃空氣，同時通過煙氣再循環(huán)來獲得富含80%以上體積濃度的CO2煙氣，以較小的代價冷凝壓縮后實現(xiàn)CO2的永久封存或資源化利用，較為容易實現(xiàn)大規(guī)?；疌O2富集和減排，并且由于這種新型燃燒方式與現(xiàn)有電站燃燒方式在技術具有良好的承接性，也容易被電力行業(yè)接受。這種燃燒方式的主要特點是采用煙氣再循環(huán)，以煙氣中的CO2替代助燃空氣中的氮氣，與氧一起參與燃燒，這樣可大幅度提高煙氣中的CO2濃度，CO2無需額外分離即可利用和處理。該燃燒方式還具有高效脫硫脫硝的效能，可望形成一種污染物綜合排放低的“無煙? ”的環(huán)境友好的發(fā)電方式。已有的分析表明，和其他碳捕獲方式相比，富氧燃燒技術在投資成本、運行成本、CO2減排成本、大型化和與現(xiàn)有技術的兼容度等方面都具有優(yōu)越性。
[0004]在燃料的燃燒過程中，氮氧化物的生成是燃燒反應的一部分。燃燒生成的氮氧化物主要是NO和NO2,統(tǒng)稱為NOx。在鍋爐燃料的燃燒過程中生成的NOx，其生成形式主要有熱力型NOx、瞬時反應型NOx和燃料型NOx。對富氧燃燒鍋爐而言,如果結構設計不合理,或系統(tǒng)配置不當，空氣混入爐內(nèi)，易出現(xiàn)熱力型氮氧化物的產(chǎn)生；或者由于燃燒器配風不合理和爐內(nèi)不合理的化學當量比也可能使得燃料氮在火焰前鋒內(nèi)就急劇轉化為氮氧化物，即便在后期采用分級燃燒也無法有效降低氮氧化物的排放。
[0005]富氧燃燒由于采用鍋爐排除的煙氣進行再循環(huán)，并注入一定比如的純氧作為燃煤的助燃劑，即煙氣中80%的N2被80% CO2所取代，而且CO2具有明顯的滅火特性，這使得煤的著火穩(wěn)定性和燃盡性能在富氧條件比在常規(guī)空氣燃燒條件下變得困難，火焰的傳播速度也比在空氣條件下變慢；同時由于煙氣中的CO2比重增加使得燃燒空氣的理論燃燒最高溫度偏低，這樣極易造成富氧燃燒情況下火焰的不穩(wěn)定。因此解決富氧條件下煤的著火穩(wěn)定性和燃盡特性是發(fā)展富氧燃燒技術的關鍵。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可改善在富氧燃燒工況下火焰燃燒穩(wěn)定性、燃盡特性的鍋爐用燃燒器。[0007]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:鍋爐用燃燒器，包括燃燒器本體和設置在燃燒器本體內(nèi)的一次風管和煤粉濃縮器，在燃燒器噴口內(nèi)側布置有穩(wěn)燃體，還包括氧氣注入管，氧氣注入管的出口端與所述一次風管的中心線同軸，氧氣注入管的出口采用噴射孔式結構，氧氣注入管的氧氣噴射孔布置于穩(wěn)燃體內(nèi)。
[0008]所述氧氣注入管與穩(wěn)燃體連接并相對固定，氧氣注入管或穩(wěn)燃體與平移驅(qū)動機構連接，所述平移驅(qū)動機構是沿氧氣注入管的中心線所在方向在設定調(diào)節(jié)行程內(nèi)調(diào)整氧氣注入管和穩(wěn)燃體相對于燃燒器噴口的位置。
[0009]所述穩(wěn)燃體的出口左右區(qū)域?qū)ΨQ開有缺口，單個缺口弧長所對應的圓心角為30?70°，單個缺口在其中心線方向所對應的長度為穩(wěn)燃體的全長的1/6?1/3。
[0010]所述燃燒器噴口的出口角度為7?10°。
[0011]所述煤粉濃縮器采用多級慣性煤粉濃縮器。
[0012]所述燃燒器為直流燃燒器。
[0013]或者，所述燃燒器為旋流燃燒器。
[0014]本實用新型的有益效果是:改善了富氧燃燒鍋爐在富氧燃燒條件下火焰燃燒的穩(wěn)定性，并具有較好的火焰可調(diào)節(jié)性，同時可以兼顧空氣燃燒條件下的燃燒穩(wěn)定性，若用于直流燃燒器，可確保四角切圓富氧燃燒系統(tǒng)獲得良好的爐內(nèi)空氣動力場、火焰充滿度、達到優(yōu)良的火焰穩(wěn)定和燃盡性能及防結渣性能，保證富氧燃燒鍋爐的安全穩(wěn)定高效運行。該燃燒器可用于富氧燃燒鍋爐，也可用于空氣燃燒鍋爐；可用于直流燃燒器改進，也可用于旋流燃燒器改進。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的鍋爐用燃燒器的結構示意圖。
[0016]圖2是圖1的A向視圖。
[0017]圖3是本實用新型中穩(wěn)燃體上開設缺口的示意圖。
[0018]圖4是本實用新型中燃燒器出口角度的示意圖。
[0019]圖中標記為:1- 一次風管，2-氧氣注入管，3-煤粉濃縮器，4-燃燒器出口，5-穩(wěn)燃體，6-氧氣噴射孔，7-周界風，8-燃燒器本體，50-缺口，α -出口角度，β -圓心角，L-調(diào)節(jié)行程。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0021]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實用新型的鍋爐用燃燒器包括燃燒器本體8和設置在燃燒器本體8內(nèi)的一次風管I和煤粉濃縮器3，在燃燒器出口 4內(nèi)側布置有穩(wěn)燃體5，還包括氧氣注入管2，氧氣注入管2的出口端與所述一次風管I的中心線同軸，氧氣注入管2的出口采用噴射孔式結構，氧氣注入管2的氧氣噴射孔6布置于穩(wěn)燃體5內(nèi)，氧氣注入管2與穩(wěn)燃體5相連接，且同時與平移驅(qū)動機構連接，所述平移驅(qū)動機構是沿氧氣注入管2的中心線所在方向在設定調(diào)節(jié)行程內(nèi)調(diào)整氧氣注入管2與穩(wěn)燃體5相對于燃燒器出口 4的位置。在一次風正中間布置用于純氧注入的氧氣注入管，其出口位于燃燒器出口因穩(wěn)燃體所形成的回流區(qū)內(nèi)，利于在一次風中心區(qū)域形成一個穩(wěn)定的高溫燃燒火焰，改善了火焰穩(wěn)定性，也有利于燃燒器的燃盡特性；因為富氧燃燒工況及空氣燃燒工況煙氣量不一樣，空氣燃燒工況煙氣量較大，而富氧燃燒工況煙氣量略小，為了保證空氣燃燒及富氧燃燒均有較好的燃燒效果，變化一次風出口流通截面，配備了平移驅(qū)動機構后，沿氧氣注入管2的中心線所在方向，在設定調(diào)節(jié)行程內(nèi)能根據(jù)煙氣的供應來調(diào)整氧氣注入管2與穩(wěn)燃體5相對于燃燒器出口 4的位置，達到增減流通截面的作用，從而實現(xiàn)一次風速度的調(diào)節(jié)，使得該燃燒器具有火焰可調(diào)節(jié)性，達到燃燒穩(wěn)定性調(diào)節(jié)的作用。所述的平移驅(qū)動機構通常選擇設置在燃燒器的后端，即靠近氧氣注入管的入口一端的位置，平移驅(qū)動機構可以采用常規(guī)的一些機構，例如，氣缸，或者齒輪齒條等，圖中未加以明示。
[0022]如圖3所示，所述穩(wěn)燃體5的出口區(qū)域左右對稱開有缺口 50，通過該缺口 50可以很容易的實現(xiàn)少量煤粉較早的進入注氧區(qū)域，使得較早就實現(xiàn)一個穩(wěn)定高效的高溫火焰，根據(jù)有關理論模型計算，得到以下具有較佳效果的值得推薦的缺口參數(shù):單個缺口 50弧長所對應的圓心角β為30?70°，單個缺口 50在其中心線方向所對應的長度為穩(wěn)燃體5的全長的1/6?1/3。穩(wěn)燃體5的缺口所對應的圓心角的角度范圍選擇為30?70°主要是因為:若該缺口區(qū)域過大，將造成進入煤粉過多，使得穩(wěn)燃器出口溫度過高，燒損穩(wěn)燃體5，同時也無法達到所需的形成回流區(qū)的效果。若該缺口區(qū)域過小，容易造成提前進入的煤量不夠，達不到所需的形成穩(wěn)定火焰的效果。
[0023]如圖4所示，所述燃燒器出口 4的出口角度α為7?10。，設置了所述適當?shù)某隹诮嵌群螅瑒t調(diào)節(jié)穩(wěn)燃體5和氧氣注入管2的位置以增減流通截面的作用表現(xiàn)得更為突出。
[0024]如圖1所示，所述煤粉濃縮器3采用多級慣性煤粉濃縮器，通過氣固兩相的慣性濃縮達到噴口煤粉濃度濃淡分離的效果。
[0025]實施例:
[0026]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實用新型的鍋爐用直流燃燒器包括燃燒器本體8和設置在燃燒器本體8內(nèi)的一次風管I和煤粉濃縮器3，在燃燒器出口 4內(nèi)側布置有穩(wěn)燃體5，還包括與所述一次風管I的中心線同軸的氧氣注入管2，氧氣注入管2的出口采用噴射孔式結構，氧氣注入管2的氧氣噴射孔6布置于穩(wěn)燃體5內(nèi)，氧氣注入管2的前端與穩(wěn)燃體5相連接，氧氣注入管2的后端與平移驅(qū)動機構連接，所述平移驅(qū)動機構是沿氧氣注入管2的中心線所在方向在設定調(diào)節(jié)行程內(nèi)調(diào)整氧氣注入管2與穩(wěn)燃體5相對于燃燒器出口 4的位置，控制所述氧氣注入管2的風率比例為占總需氧量的5?10%，同時氧氣注入管2的入口壓力保證在0.1?0.2MPa左右，使其出口流速能夠達到60?70m/s，氧氣在燃燒器出口 4的內(nèi)側注入，在因拋物面型穩(wěn)燃體5而形成的回流區(qū)內(nèi)，一次風中心區(qū)域易于形成一個穩(wěn)定的高溫燃燒火焰，同時因純氧的比例較小，該區(qū)域始終為富燃料區(qū)，不會造成NOx的升聞。
[0027]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，拋物面型穩(wěn)燃體5能增加高溫煙氣回流量，加強煤粉氣流的著火穩(wěn)定性，穩(wěn)燃體5的內(nèi)口大致呈球形，外形呈拋物面形，以盡可能的減少煤粉的磨損。穩(wěn)燃體5的占空比約為0.3，能夠形成一個非常穩(wěn)定而且較大的回流區(qū)，穩(wěn)燃體5的出口區(qū)域左右對稱(相對于水平濃淡的左右)開有缺口 50，單個缺口 50弧長所對應的圓心角β為50°，缺口的長度方向約為整個穩(wěn)燃體裝置的1/4，可以很容易的實現(xiàn)少量煤粉較早的進入注氧區(qū)域，使得切換到富氧燃燒工況后較早就能得到穩(wěn)定高效的高溫火焰。穩(wěn)燃體5與氧氣注入管2連接為一體，并配有平移驅(qū)動機構，能夠沿氧氣注入管2的中心線所在方向?qū)崿F(xiàn)相對于基準點前后直線位移±0.2m,即調(diào)節(jié)行程L為與燃燒器出口 4平齊直至其內(nèi)側距燃燒器出口 4有0.4m處，同時燃燒器出口 4的出口角度α為10°，配備該平移驅(qū)動機構使得該燃燒器具有火焰可調(diào)節(jié)性。
[0028]的煤粉濃縮器3采用多級慣性煤粉濃縮器，其內(nèi)部的第一塊葉片采用尾體式結構，消除葉片導致的低流速回流區(qū)，防止煤粉在回流區(qū)內(nèi)沉積；第二和第三塊葉片采用開縫直板形式，使得濃淡側風量比1.1?1.30，煤粉濃縮比> 2，甚至達到3以上，從而通過燃燒器的濃淡調(diào)節(jié)實現(xiàn)NOx的較低排放。
[0029]煤粉濃縮器3采用普通鋼材材質(zhì)，為防止?jié)饪s器各部件出現(xiàn)較快的磨損，延長各部件的使用壽命，對濃縮器的內(nèi)表面貼防磨陶瓷片，對其葉片的迎風面、檔板的兩面都進行貼防磨陶瓷片處理，提高這些易磨損表面的表面硬度和耐磨性。煤粉濃縮3器內(nèi)的防磨陶瓷片采用高強耐磨的進口氧化鋁防磨陶瓷。
【權利要求】
1.鍋爐用燃燒器，包括燃燒器本體(8)和設置在燃燒器本體(8)內(nèi)的一次風管(I)和煤粉濃縮器(3)，在燃燒器出口(4)內(nèi)側布置有穩(wěn)燃體(5)，其特征是:還包括氧氣注入管(2)，氧氣注入管(2)的出口端與所述一次風管(I)的中心線同軸，氧氣注入管(2)的出口采用噴射孔式結構，氧氣注入管(2)的氧氣噴射孔(6)布置于穩(wěn)燃體(5)內(nèi)。
2.如權利要求1所述的鍋爐用燃燒器，其特征是:所述氧氣注入管(2)與穩(wěn)燃體(5)連接并相對固定，氧氣注入管(2)或穩(wěn)燃體(5)與平移驅(qū)動機構連接，所述平移驅(qū)動機構是沿氧氣注入管(2)的中心線所在方向在設定調(diào)節(jié)行程(L)內(nèi)調(diào)整氧氣注入管(2)和穩(wěn)燃體(5)相對于燃燒器出口(4)的位置。
3.如權利要求1或2所述的鍋爐用燃燒器，其特征是:所述穩(wěn)燃體(5)的出口區(qū)域左右對稱開有缺口(50)，單個缺口(50)弧長所對應的圓心角(β )為30?70°，單個缺口(50)在其中心線方向所對應的長度為穩(wěn)燃體(5)的全長的1/6?1/3。
4.如權利要求1或2所述的鍋爐用燃燒器，其特征是:所述燃燒器出口(4)的出口角度(α )為 7 ?10°。
5.如權利要求1或2所述的鍋爐用燃燒器，其特征是:所述煤粉濃縮器(3)采用多級慣性煤粉濃縮器。
6.如權利要求1或2所述的鍋爐用燃燒器，其特征是:所述燃燒器為直流燃燒器。
7.如權利要求1或2所述的鍋爐用燃燒器，其特征是:所述燃燒器為旋流燃燒器。
【文檔編號】F23D1/00GK203823749SQ201420196270
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權日:2014年4月22日
【發(fā)明者】陳燦, 張定海, 毛宇, 孔紅兵, 胡修奎, 霍鎖善 申請人:東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司