煤粉燃烧器以及锅炉制造技术

本发明专利技术公开了一种煤粉燃烧器以及锅炉，涉及煤粉燃烧技术。解决了现有技术存在煤粉气流浓淡分离效果比较差，一氧化碳排放浓度高，煤粉燃尽程度、一氧化碳排放浓度和NOx排放特性间存在制约和矛盾，导致无法有效抑制NOx生成的技术问题。该煤粉燃烧器包括中心风筒、一次风筒以及设置在一次风筒内的双区流场生成结构，其中：一次风筒套设于中心风筒之外；双区流场生成结构能使经过双区流场生成结构并由一次风筒喷出的含粉气流的煤粉浓度呈外淡内浓的状态分布，并能在浓度较低的含粉气流与浓度较高的含粉气流之间形成环形回流区，在浓度较高的气流内部形成中心回流区。该锅炉包括本发明专利技术提供的煤粉燃烧器。本发明专利技术可以更为有效的抑制NOx的生成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤粉燃烧技术，具体涉及一种煤粉燃烧器以及设置该煤粉燃烧器的锅炉。
技术介绍
煤炭市场波动，供电需求下降，大多数电厂通过改变燃煤结构来提高企业效益。同时，燃煤结构的变化即锅炉实际运行煤质与原设计煤质之间的巨大差别，造成燃烧器出口气流流场混乱，难以满足合理的气流流场，燃烧器着火燃烧特性下降，NOx排放特性变差。NOx是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）等多种氮氧化物的统称，主要来源于燃料的燃烧产物，是大气中一种主要的污染物。其中，电站锅炉煤粉等燃料是NOx产生的主要燃烧来源。为了降低煤粉锅炉中的NOx排放量，现有技术提供了多种煤粉燃烧器。申请号为200610021753.6的专利技术专利申请公开了一种旋流煤粉燃烧器，题为《旋流煤粉燃烧器的燃烧优化》的论文对具有该专利公开的技术方案的燃烧器进行了试验研究，并公开了针对该型燃烧器的研究结论。研究结论表明：该型燃烧器在一次风通道内设置2～3级煤粉浓淡分离机构和楔形凹槽的主喷嘴，使得一次风的煤粉气流沿燃烧器径向形成由内向外由淡向浓的分布形态，实现煤粉气流浓淡分离，并通过与二次风气流相互影响，在一次风煤粉气流和四周的二次风气流之间形成环形回流区域。如图1所示：在煤粉燃烧器出口11的下游，从燃烧器轴线10沿径向向外分别为淡煤粉气流14、浓煤粉气流15，环形回流区12和二次风气流13；煤粉气流集中在燃烧器轴线10附近，呈现出四周浓、<br>中心淡的浓度分布状态；浓煤粉气流15外周为带有一定负压的环形回流区12；环形回流区12从炉膛内卷席来的高温烟气直接与浓煤粉气流15接触，将其加热至着火温度以上，使煤粉气流由外向内，由浓至淡逐渐开始着火、燃烧，在进入燃尽区16燃烧并燃尽。同时，在进入燃尽区16之前，该煤粉燃烧器能够使浓煤粉气流15在欠氧的还原性气氛条件下燃烧，抑制NOx的生成。申请号为03111101.7的专利技术专利申请公开了一种中心给粉旋流燃烧器，题为《中心给粉旋流燃烧器气固两相流动的数值模拟》的论文公开了针对该燃烧器的研究结论。研究结论表明：该燃烧器通过多个分离环使一次风的煤粉气流沿燃烧器径向形成由内向外由浓至淡的分布状态，实现煤粉气流浓淡分离；同时利用二次风的旋转作用在燃烧器出口的中心轴线位置形成中心回流区，中心回流区通过卷席高温烟气将煤粉气流点燃；二次风分级送入，实现空气分级燃烧。如图2所示：在煤粉燃烧器出口21的下游，从燃烧器轴线20沿径向向外分别形成中心回流区24、浓煤粉气流22、淡煤粉气流23，以及二次风气流25。在燃烧器轴线20附近的中心回流区24内，从炉膛深处卷吸来的高温烟气加热煤粉气流，使从煤粉燃烧器内射出的煤粉气流由内向外、由浓煤粉气流22向淡煤粉气流23逐渐着火，并燃烧；二次风气流25包覆在已着火的煤粉气流22外部并分级供入，与煤粉气流进入燃尽区26进行混合燃烧。浓煤粉气流22含有煤粉气流中的大多数煤粉，在进入燃尽区26之前，该型燃烧器能够使浓煤粉气流22在欠氧的还原性气氛条件下燃烧，从而抑制NOx的生成。申请号为201010167308.7的专利技术专利申请公开了一种煤粉燃烧器及包括该煤粉燃烧器的煤粉锅炉，该技术通过实际工程项目验证，主要有如下结论：该型燃烧器通过采用多个煤粉分隔筒和煤粉导流筒，将燃烧器的一次风含粉气流强制分隔成浓煤粉气流和淡煤粉气流，使得燃烧器喷口处形成沿径向由内向外由浓到淡的煤粉浓度分布状态，二次风分级供入与煤粉混合燃烧，加上二次风的旋流作用，在浓煤粉气流和煤粉气流间形成环形回流区，利用卷吸的高温烟气实现煤粉的着火、燃烧。如图3所示：在煤粉燃烧器出口31的下游，从燃烧器轴线30沿径向向外分别为浓煤粉气流34、环形回流区32、淡煤粉气流33和二次风气流35；煤粉气流集中在燃烧器轴线30附近，呈现出四周淡、中心浓的浓度分布状态；浓煤粉气流34外周和淡煤粉气流33内沿为带有一定负压的环形回流区32；环形回流区32从炉膛内卷吸来的高温烟气直接与浓煤粉气流34和淡煤粉气流33接触，将两者加热至着火温度以上，并开始着火、燃烧，在进入燃尽区36燃烧并燃尽。同时，在进入燃尽区36之前，该煤粉燃烧器能够使浓煤粉气流34在欠氧的条件下燃烧，抑制NOx的生成。现有技术至少存在以下诸多技术问题：现有技术中，煤粉浓缩器或分隔筒分离性能的优劣直接影响煤粉的浓淡分离效果，进而影响煤粉燃烧器的浓度分布状态对煤粉燃烧初期NOx的抑制性能。现有技术中，通过煤粉浓缩器和分隔筒分离形成的浓煤粉气流和淡煤粉气流在射离燃烧器出口后，由于受到相互间气流的影响，浓煤粉气流和淡煤粉气流在进入燃尽区之前，很容易再次发生混合，破坏浓淡分离效果，影响燃烧器的NOx抑制性能。现有技术中，通过煤粉浓缩器和分隔筒分离形成的浓煤粉气流和淡煤粉气流在射离燃烧器出口后，淡煤粉气流由于受到二次风的影响和自身刚性的特性，很容易与二次风发生混合，在高温烟气的卷席下，再次生成NOx，影响燃烧器的NOx抑制性能。现有技术中，由于燃烧器输送煤粉特性的变化，一次风气流和二次风气流速度和动量随之变化，燃烧器出口形成的环形回流区和中心回流区一定程度推迟了二次风气流与一次风气流的混合时机，使得煤粉燃烧初期形成了欠氧还原性气氛条件，一定程度上抑制NOx的生成；同时，燃烧器出口一次风气流刚性的变化，二次风气流不能很好包覆在外周，造成煤粉燃烧后期二次风气流和一次风气流不能充分混合，生成大量的一氧化碳，影响煤粉的燃尽程度。总之，如何更好地实现煤粉气流的浓淡分离，实现燃烧器出口气流的合理流场，实现燃烧器的强着火和燃尽特性，从而在不影响锅炉安全、经济运行的前提下更好地抑制煤粉锅炉NOx的生成是当前本领域技术人员面临的一个技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种煤粉燃烧器以及设置该煤粉燃烧器的锅炉，解决了现有技术中存在煤粉气流浓淡分离效果较差，一氧化碳排放浓度高，气流流场混乱，一氧化碳排放、煤粉燃尽及NOx排放间的制约和矛盾，导致无法有效深度抑制NOx生成的技术问题。另外，本专利技术提供的优选技术方案还具有燃烧效率高、煤种适应性更强等诸多优点。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器包括中心风筒、一次风筒以及设置在一次风筒内的双区流场生成结构，其中：所述一次风筒套设于所述中心风筒之外；所述双区流场生成结构能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤粉燃烧器，其特征在于，所述煤粉燃烧器包括中心风筒、一次风筒以及设置在一次风筒内的双区流场生成结构，其中：所述一次风筒套设于所述中心风筒之外；所述双区流场生成结构能使经过所述双区流场生成结构并由所述一次风筒喷出的含粉气流的煤粉浓度呈外淡内浓的状态分布，并能在浓度较低的含粉气流与浓度较高的含粉气流之间形成环形回流区，在所述浓度较高的气流内部形成中心回流区。

【技术特征摘要】
1.一种煤粉燃烧器，其特征在于，所述煤粉燃烧器包括中心风
筒、一次风筒以及设置在一次风筒内的双区流场生成结构，其中：
所述一次风筒套设于所述中心风筒之外；
所述双区流场生成结构能使经过所述双区流场生成结构并由所
述一次风筒喷出的含粉气流的煤粉浓度呈外淡内浓的状态分布，并能
在浓度较低的含粉气流与浓度较高的含粉气流之间形成环形回流区，
在所述浓度较高的气流内部形成中心回流区。
2.根据权利要求1所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述双区
流场生成结构包括导流风筒、挡块、喷口段以及能调整煤粉气流刚性
的导流装置，其中：
所述导流风筒介于所述中心风筒的下游段以及所述一次风筒的
下游段之间；
所述挡块固设于所述一次风筒上游段的内壁上，所述导流装置固
设于所述中心风筒的外壁上，且所述导流装置位于所述导流风筒之内，
所述导流风筒的出流端口处设置有所述喷口段，所述喷口段沿所述导
流风筒的出流方向内径尺寸逐渐增大；
所述浓度较低的含粉气流由所述一次风筒的下游段与所述喷口
段之间形成气流通道喷出；
所述浓度较高的含粉气流由所述导流风筒与所述中心风筒的下
游段之间形成气流通道喷出。
3.根据权利要求2所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述挡块
的横截面呈梯形，其包括依次相连的第一坡面、顶面以及第二坡面，
所述第一坡面朝向所述一次风筒的进流端口，所述第二坡面朝向所述
一次风筒的出流端口以及所述导流风筒的进流端口。
4.根据权利要求3所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述挡块
上设置有通风孔或通风槽，所述通风孔或所述通风槽的最大延伸方向
与所述一次风筒的出流方向相一致。
5.根据权利要求3所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述第一
坡...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宏，李明，林淑胜，孙树翁，刘欣，伊磊，王志远，姬亚，甄晓伟，李强，李平，衣军，
申请(专利权)人：烟台龙源电力技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37