專利名稱：一種采用階梯型噴口的中心給粉旋流煤粉燃燒器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種中心給粉旋流煤粉燃燒器，屬于燃燒技術領域。
背景技術：
燃煤燃燒過程中排放的NOx氣體危害大，且較難處理，它不僅刺激人的呼吸系統， 損害動植物，破壞臭氧層，而且也是引起溫室效應、酸雨和光化學反應的主要物質之一。我國是燃煤大國，煤炭使用過程產生的氮氧化物占全國氮氧化物排放量的67%。2007年火電廠排放的氮氧化物總量已增至840萬噸，比2003年的597. 3萬噸增加了近40. 6%，約占全國氮氧化物排放量的35% 40%。開展降低電站煤粉鍋爐控制NOx排放的治理工作具有十分重要的意義。電站煤粉鍋爐控制NOx排放的技術措施可以分為兩大類一是尾部控制，從煙氣中脫除NOx，即在煤粉產生的含有NOx的煙氣中噴入脫硝劑，脫除煙氣中的NOx。由于煙氣脫硝的初期投資及運行成本高，并且初期投資及運行成本與入口的NOx濃度有關，因此大多數電廠在控制NOx的時候，通常先采用燃燒中脫硝來降低煙氣中NOx的濃度，根據燃燒脫硝后的NOx濃度再確定是否采用煙氣脫硝。二是源頭控制，采用低NOx燃燒技術(低NOx燃燒器和爐內空氣分級燃燒)減少NOx的生成，該方法利用的是NOx的還原反應，當氧氣濃度較低的時候，在火焰中形成一個低氧燃燒的區域，煤粉中的含氮成分產生的燃料型NOx被還原成氮氣。例如，中國專利申請號為CN03111101.7、申請日為2003年2月觀日的發明專利申請即為利用上述技術的燃燒器。由于現有的燃燒器的一次風噴口和內二次風噴口齊平設置，或者一次風噴口與內、外二次風噴口三者齊平設置，使得一次風與內二次風之間及內二次風與外二次風之間無法形成預混段，一次風與內二次風在進入爐膛前，在燃燒器內無法實現提前混合，不能形成穩定的中心回流區，煤粉在中心回流區內的停留時間減少，不利于煤粉穩定燃燒及抑制 NOx的生成。
發明內容
本發明為了解決現有的燃燒器的一次風噴口和內二次風噴口齊平設置，或者一次風噴口與內、外二次風噴口三者齊平設置，使得一次風與內二次風之間及內二次風與外二次風之間無法形成預混段，一次風與內二次風在進入爐膛前，在燃燒器內無法實現提前混合，不能形成穩定的中心回流區，煤粉在中心回流區內的停留時間減少，不利于煤粉穩定燃燒及抑制NOx的生成的問題，進而提供一種采用階梯型噴口的中心給粉旋流煤粉燃燒器。本發明創造的設計要點是一次風噴口長度L3、內二次風噴口的長度L2和外二次風噴口的長度Ll并不全部相同，呈階梯型布置。本發明為解決上述問題采取的技術方案是一種采用階梯型噴口的中心給粉旋流煤粉燃燒器，所述燃燒器包括噴口、一次風道、內旋流器、內二次風道、外旋流器、外二次風道和一個或多個錐形煤粉分離器；噴口包括外二次風噴口、內二次風噴口和一次風噴口 ；一次風道、內二次風道及外二次風道由里至外依次套裝在一起，且一次風道、內二次風道及外二次風道同軸設置，一次風道內設有一個或多個錐形煤粉分離器，錐形煤粉分離器的出風口朝向爐膛的方向設置，且多個錐形煤粉分離器的出風口直徑由一次風道的進風口端向爐膛的方向逐漸減小，內二次風風道內裝有內旋流器，外二次風風道內裝有外旋流器，一次風道的出風口端固接有一次風噴口，內二次風道的出風口端固接有內二次風噴口，外二次風道的出風口端固接有外二次風噴口，設定一次風噴口的長度為L3、內二次風噴口的長度為L2、外二次風噴口的長度為Ll，外二次風噴口、內二次風噴口及一次風噴口的位置關系是下述三種位置關系中的任意一種外二次風噴口、內二次風噴口及一次風噴口相距爐膛由近至遠呈階梯型設置，即 L3 < L2 < Ll ；內二次風噴口與一次風噴口平齊設置，且外二次風噴口與內二次風噴口相距爐膛由近至遠呈階梯型設置，即L3 = L2 < Ll ；內二次風噴口與外二次風噴口平齊設置，且外二次風噴口與一次風噴口相距爐膛由近至遠呈階梯型設置，即L3 < L2 = Li。本發明的有益效果是當一次風噴口的長度L3、內二次風噴口的長度L2、外二次風噴口的長度Ll依次遞增時，燃燒器噴口處呈梯型布置，從而在一次風與內二次風、內二次風與外二次風之間形成預混段；或者當內二次風噴口與一次風噴口平齊設置，外二次風噴口與內二次風噴口相距爐膛由近至遠呈階梯型設置時，在內二次風與外二次風之間形成混合段；或者當內二次風噴口與外二次風噴口平齊設置，外二次風噴口與一次風噴口相距爐膛由近至遠呈階梯型設置時，在一次風與內二次風之間形成混合段。因為預混段的出現， 使內二次風和一次風在進入爐膛前，在燃燒器內提前混合，有利于形成穩定的中心回流區， 延長煤粉在回流區內的停留時間，形成適中的中心回流區，有利于煤粉的穩定燃燒及有效的抑制NOx的生成。本發明可以廣泛應用于電站鍋爐，煤粉燃燒器氮氧化物排放量低、煤種適應范圍寬。
圖1是本發明的整體結構主視圖，圖中L3 < L2 < Ll ；圖2是本發明的整體結構主視圖，圖中L3 = L2 < Ll ；圖3是本發明的整體結構主視圖，圖中L3 < L2 = Ll ；圖4是本發明的整體結構主視圖，圖中表示了內二次風風道擋板A和外二次風風道擋板B;圖5是本發明的整體結構主視圖，圖中表示了內旋流器調節手柄C和外旋流器調節手柄D ；圖6是本發明的整體結構主視圖，噴口為向爐膛方向漸擴的錐環形噴口 ；圖7是本發明的整體結構主視圖，噴口為向爐膛方向漸縮的錐環形噴口。圖1 圖5中的噴口均為直筒形噴口 10。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1-圖7說明，本實施方式的一種采用階梯型噴口的中心給粉旋流煤粉燃燒器，所述燃燒器包括噴口、一次風道4、內旋流器6、內二次風道7、外旋流器8、外二次風道9和一個或多個錐形煤粉分離器5 ；噴口包括外二次風噴口 1、內二次風噴口 2和一次風噴口 3 ；—次風道4( 一次風粉混合物經由燃一次風道4噴入爐內)、內二次風道 及外二次風道9由里至外依次套裝在一起，且一次風道4、內二次風道7及外二次風道9同軸設置，一次風道4內設有一個或多個錐形煤粉分離器5，錐形煤粉分離器5的出風口朝向爐膛的方向設置，且多個錐形煤粉分離器5的出風口直徑由一次風道4的進風口端向爐膛的方向逐漸減小，內二次風風道7內裝有內旋流器6，外二次風風道9內裝有外旋流器 8，一次風道4的出風口端固接有一次風噴口 3，內二次風道7的出風口端固接有內二次風噴口 2，外二次風道9的出風口端固接有外二次風噴口 1，設定一次風噴口 3的長度為L3、內二次風噴口 2的長度為L2、外二次風噴口 1的長度為Li，外二次風噴口 1、內二次風噴口 2及一次風噴口 3的位置關系是下述三種位置關系中的任意一種外二次風噴口 1、內二次風噴口 2及一次風噴口 3相距爐膛由近至遠呈階梯型設置，即 L3 < L2 < Ll ；內二次風噴口 2與一次風噴口 3平齊設置，且外二次風噴口 1與內二次風噴口 2 相距爐膛由近至遠呈階梯型設置，即L3 = L2 < Ll (只有內二次風與外二次風的混合段)；內二次風噴口 2與外二次風噴口 1平齊設置，且外二次風噴口 1與一次風噴口 3 相距爐膛由近至遠呈階梯型設置，即L3 < L2 = Ll (只有一次風與內二次風的混合段)。煤粉顆粒在流經錐形煤粉分離器5后被分為兩部分，中間區域形成濃煤粉區，靠近管壁區域形成淡煤粉區，通過一次風噴口 3噴入爐膛內，二次風通過二次風風箱進入內二次風風道7和外二次風風道9，經內旋流器6和外旋流器8使二次風產生旋轉，其中內、外二次風旋轉方向一致。由一次風噴口 3出來的煤粉氣流先與由內二次風噴口 2出來的內二次風旋轉氣流混合，煤粉氣流與內二次風旋轉氣流經過預混后共同進入外二次風噴口 1，與外二次風噴口 1出來的外二次風旋轉氣流進行預混，然后經過濃淡分離的煤粉氣流、內二次風旋轉氣流和外二次風旋轉氣流一起噴入爐膛。該燃燒器通過增加兩個預混段，有助于在燃燒區域形成穩定的中心回流區，延長煤粉在中心回流區內的停留時間，使煤粉穩定燃燒及有效抑制NOx的生成。在燃燒器一次風通道4中安裝一個或多個錐形煤粉分離器5，使煤粉集中于燃燒器的中心并噴入爐內，增加在高溫的中心回流區的煤粉量，使中心回流區的還原性氣氛加強，延長煤粉在高溫的中心回流區的停留時間，可有效抑制燃料型NOx的生成。
具體實施方式
二 結合圖4說明，本實施方式所述燃燒器還包括內二次風風道擋板A和外二次風風道擋板B ；內二次風風道擋板A安裝在內二次風風道7的進風口處，且內二次風風道擋板A位于內旋流器6的前面；外二次風風道擋板B安裝在外二次風風道9的進風口處，且外二次風風道擋板B位于外旋流器8的前面(通過內二次風風道擋板A和外二次風風道擋板B分別調節內二次風和外二次風的風量)。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖5說明，本實施方式所述燃燒器還包括內旋流器調節手柄C和外旋流器調節手柄D ；內旋流器調節手柄C安裝在內旋流器6上，外旋流器調節手柄 D安裝在外旋流器8上(通過轉動內旋流器調節手柄C，改變內旋流器葉片的角度；通過轉動外旋流器調節手柄D，改變外旋流器葉片的角度，從而改變內、外二次風的旋流強度)。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式的內旋流器6的葉片和外旋流器8的葉片組合是以下四種組合中的任意一種內旋流器6的葉片和外旋流器8的葉片均沿所在旋流器的軸向設置；內旋流器6的葉片和外旋流器8的葉片均沿所在旋流器的切向設置；內旋流器6的葉片沿內旋流器6的軸向設置，外旋流器8的葉片沿外旋流器8的切向設置；內旋流器6的葉片沿內旋流器6的切向設置，外旋流器8的葉片沿外旋流器8的軸向設置。通過不同的組合，可以改變旋流強度，適應不同煤種及風量的需求。其它組成及連接關系與具體實施方式
一、二或三相同。
具體實施方式
五結合圖1-圖7說明，本實施方式的噴口為直筒形噴口 10、向爐膛方向漸擴的錐環形噴口 11或者向爐膛方向漸縮的錐環形噴口 12。通過改變噴口的形式， 改變氣流及煤粉的噴入強度，適應不同煤種及風量的需求。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。此外，上述五個具體實施方式
可以隨意組合兩種及兩種以上，根據不同的煤種及二次風風量進行調節，從而達到形成穩定回流區的目的，降低NOx的生成。
權利要求
1.一種采用階梯型噴口的中心給粉旋流煤粉燃燒器，所述燃燒器所述燃燒器包括噴口、一次風道G)、內旋流器(6)、內二次風道(7)、外旋流器(8)、外二次風道(9)和一個或多個錐形煤粉分離器(5)；噴口包括外二次風噴口(1)、內二次風噴口( 和一次風噴口 ⑶；一次風道G)、內二次風道⑵及外二次風道(9)由里至外依次套裝在一起，且一次風道G)、內二次風道⑵及外二次風道(9)同軸設置，一次風道⑷內設有一個或多個錐形煤粉分離器(5)，錐形煤粉分離器(5)的出風口朝向爐膛的方向設置，且多個錐形煤粉分離器(5)的出風口直徑由一次風道⑷的進風口端向爐膛的方向逐漸減小，內二次風風道(7) 內裝有內旋流器(6)，外二次風風道(9)內裝有外旋流器(8)，一次風道的出風口端固接有一次風噴口(3)，內二次風道(7)的出風口端固接有內二次風噴口 O)，外二次風道(9) 的出風口端固接有外二次風噴口(1)，設定一次風噴口( 的長度為L3、內二次風噴口(2) 的長度為L2、外二次風噴口(1)的長度為Li，外二次風噴口(1)、內二次風噴口( 及一次風噴口(3)的位置關系是下述三種位置關系中的任意一種外二次風噴口(1)、內二次風噴口( 及一次風噴口 C3)相距爐膛由近至遠呈階梯型設置，即 L3 < L2 < Ll ；內二次風噴口( 與一次風噴口( 平齊設置，且外二次風噴口(1)與內二次風噴口(2)相距爐膛由近至遠呈階梯型設置，即L3= L2 < Ll ；內二次風噴口( 與外二次風噴口(1)平齊設置，且外二次風噴口(1)與一次風噴口(3)相距爐膛由近至遠呈階梯型設置，即L3< L2 = Li。
2.根據權利要求1所述的一種采用階梯型噴口的中心給粉旋流煤粉燃燒器，其特征在于所述燃燒器還包括內二次風風道擋板(A)和外二次風風道擋板(B)；內二次風風道擋板 (A)安裝在內二次風風道(7)的進風口處，且內二次風風道擋板(A)位于內旋流器(6)的前面；外二次風風道擋板(B)安裝在外二次風風道(9)的進風口處，且外二次風風道擋板(B) 位于外旋流器(8)的前面。
3.根據權利要求1所述的一種采用階梯型噴口的中心給粉旋流煤粉燃燒器，其特征在于所述燃燒器還包括內旋流器調節手柄(C)和外旋流器調節手柄(D)；內旋流器調節手柄 (C)安裝在內旋流器(6)上，外旋流器調節手柄(D)安裝在外旋流器(8)上。
4.根據權利要求1、2或3所述的一種采用階梯型噴口的中心給粉旋流煤粉燃燒器，其特征在于內旋流器(6)的葉片和外旋流器(8)的葉片組合是以下四種組合中的任意一種 內旋流器(6)的葉片和外旋流器(8)的葉片均沿所在旋流器的軸向設置；內旋流器(6)的葉片和外旋流器(8)的葉片均沿所在旋流器的切向設置；內旋流器(6)的葉片沿內旋流器 (6)的軸向設置，外旋流器⑶的葉片沿外旋流器⑶的切向設置；內旋流器(6)的葉片沿內旋流器(6)的切向設置，外旋流器(8)的葉片沿外旋流器(8)的軸向設置。
5.根據權利要求1所述的一種采用階梯型噴口的中心給粉旋流煤粉燃燒器，其特征在于噴口為直筒形噴口(10)、向爐膛方向漸擴的錐環形噴口(11)或者向爐膛方向漸縮的錐環形噴口(12)。
全文摘要
一種采用階梯型噴口的中心給粉旋流煤粉燃燒器，它涉及一種中心給粉旋流煤粉燃燒器。針對現有燃燒器的一次風噴口和內二次風噴口齊平設置，或者一次風噴口與內、外二次風噴口三者齊平設置，使一次風與內二次風及內、外二次風之間無法形成預混段，一次風與內二次風在進入爐膛前，在燃燒器內無法實現提前混合，不能有利于形成穩定的中心回流區，不利于煤粉穩定燃燒及抑制NOx生成問題。本發明的外二次風噴口的長度L1、內二次風噴口的長度L2和一次風噴口的L1呈階梯型設置，且L3＜L2＜L1或L3＝L2＜L1或者L3＜L2＝L1。本發明由于在一次風與內二次風之間和/或內二次風與外二次風之間形成預混段，利于形成穩定的中心回流區，能有效的抑制NOx的生成。本發明用于電站煤粉鍋爐中。
文檔編號F23D1/02GK102506424SQ201110286489
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者曾令艷, 朱群益, 李爭起, 李晶, 賈金釗, 遆曙光, 陳智超 申請人:哈爾濱工業大學