一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器制造技术

本发明专利技术公开了一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器，包括第一级等离子体点火装置、第二级等离子体调节器和水蒸汽供气系统。第一级等离子体点火装置包括一次风管道、内燃烧室、浓淡分离器、旋流发生器、第一级水蒸汽进气管道、中心风管道和第一级等离子体发生器；第二级等离子体调节装置包括第二级水蒸汽进气管道、第二级等离子体发生器、内二次风进气管道和外二次风进气管道。本发明专利技术通过两级水蒸汽等离子体发生器解决燃烧难以稳定和NOx污染物排放高的问题。特别适用于贫煤、无烟煤等难以着火点燃、NOx生成量高的煤种，具有低氮稳燃的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃煤锅炉领域，更具体地，涉及一种旋流燃烧器。
技术介绍
目前，电站锅炉启动和低负荷稳燃过程中，需要消耗大量的燃料油，等离子体辅助点火技术能解决高挥发分煤种的点火和稳燃问题，节省燃油所带来的成本费用。已有文献和工业实际表明，对于低挥发分煤，等离子体点火技术很难点着，导致等离子体点火技术在无烟煤等难燃煤种中很难广泛使用，同时，采用空气作为反应气，空气中的N2等离子体化后极易被氧化成氮氧化物(NOx)，增加了NOx的生成量，不利于锅炉的低氮减排。在专利CN201010577320中的电弧等离子体中采用的是纯氧，纯氧虽然能解决等离子体反应气不含N2的问题，但纯氧价格相较来贵，且从根本上没有解决其它途径生成NOx的难题。本专利采用的是补充水蒸汽的方法，可通过等离子体态水蒸汽特殊的性质和通入的位置及比例来解决NOx生成量高的问题。同时，本专利技术的研究表明，等离子体态水蒸汽对于无烟煤等低挥发分煤的着火有促进作用。在旋流燃烧器中，由于它自身结构的原因，一次风和二次风混合比较强烈，热NOx和燃料型NOx在火焰的贫氧区域内并不能及时被反应，其氮氧化合物排放较高。为改进旋流燃烧器的低氮性能，通常采用分级配风，浓淡燃烧技术，调节二次风的旋度和风量等方法。这些方法目前已经取得了较好低氮效果，如专利CN201110295483的低温等离子体旋流煤粉炉炉内深度分级低NOx燃烧系统。但为了进一步降低锅炉的NOx的排放，本专利采取了在第一级等离子体发生器补充水蒸汽和在一次风和二次风之间的环形的贫氧区域内通入高活性的水蒸汽等离子体这种分级降低NOx的方法，使得锅炉中生成的NOx含量大大降低。稳燃和低氮这两个问题，我们不能孤立地解决。在上述的大多数专利中，虽然燃烧稳定性得到了提高，但是NOx生成量却变得更多。在本专利中，采用这种强稳燃低氮旋流燃烧器，可以兼顾煤粉的燃烧性能和低氮效果，使得锅炉达到最优工况，这样大大节约了能源，同时还能减少环境污染。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器，其能有效的实现稳燃和低氮设计思路，同时充分利用水蒸汽资源，达到节能减排的效果。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器，其特征在于，包括第一级等离子点火装置、第二级等离子调节器和水蒸汽供气系统，其中，所述第一级等离子体点火装置包括一次风管道、内燃烧室、浓淡分离器、旋流发生器、第一级水蒸汽进气管道、中心风管道和第一级等离子体发生器，所述一次风管道用于通一次风；所述内燃烧室和浓淡分离器均位于所述一次风管道内并且均固定安装在所述一次风管道的内壁上；所述内燃烧室与一次风管道的内壁之间存在通风间隙，并且所述通风间隙处布置旋流发生器；所述浓淡分离器用于将一次风分离成浓粉流和淡粉流，浓粉流进入所述内燃烧室燃烧并最终喷入炉膛，淡粉流流入所述通风间隙并最终喷入炉膛；所述第一级水蒸汽进气管道的一端伸入所述第一级等离子体发生器内，以用于向所述第一级等离子体发生器内通入水蒸汽，所述水蒸汽来源于水蒸汽供气系统；所述中心风管道的一端伸入所述第一级等离子体发生器内，以用于供应空气或高纯氧；所述第一级等离子体发生器用于产生等离子体火炬，第一级等离子体发生器的点火端穿过所述内燃烧室的侧壁后伸入所述内燃烧室内，以用于使浓粉流和混合气在所述内燃烧室内燃烧形成火焰；所述第二级等离子体调节装置包括第二级水蒸汽进气管道、第二级等离子体发生器、内二次风进气管道、外二次风进气管道，所述第二级水蒸汽进气管道套接在所述一次风管道外侧，以用于供应水蒸汽，所述水蒸汽由所述水蒸汽供气系统提供；所述第二级等离子体发生器包裹镶嵌于所述第二级水蒸汽进气管道内，以用于产生等离子体流；内二次风进气管道套接在所述第二级水蒸汽进气管道外，以用于向内燃烧室内产生的火焰通入内二次风，所述外二次风进气管道套接在所述内二次风进气管道外，以用于向内燃烧室内产生的火焰通外二次风；所述内二次风进气管道和外二次风进气管道内分别设置有旋流发生器。优选地，所述第二级等离子调节装置还包括均风器，所述均风器设置在第二级水蒸汽进气管道内，其包括基块及贯通设置在基块上的多个通风孔，以用于使水蒸汽在第二级水蒸汽进气管道内均匀流动。优选地，所述水蒸汽供气系统包括可调节的第一供气装置和第二供气装置。所述第一供气装置包括水蒸汽联箱、过滤器、第一调节阀、第一截止阀、第一流量器，所述水蒸汽联箱用于储存水蒸汽，其包括箱体及设置在箱体上的水位计，压力计和温度计，其内的水蒸汽来源可为电厂疏水扩容器和除氧器的排气，所述过滤器的一端与所述水蒸汽联箱连接，其另一端分为两路，每路依次连接着所述第一调节阀、第一截止阀、第一流量器，并且分别为所述第一级水蒸汽进气管道和第二级水蒸汽进气管道提供水蒸汽，所述第一调节阀用于调节水蒸汽的流量；所述的第二供气装置包括第二调节阀、第二截止阀、第二流量器，其内的水蒸汽来源于干燥煤粉的三次风乏汽，所述第二调节阀用于调节所述三次风乏气的流量，其上依次连接所述第二截止阀和第二流量器，所述第二流量器与所述第一级水蒸汽进气管道连接，以用于为所述第一级水蒸汽进气管道提供水蒸汽。优选地，所述第二级等离子发生器包括阳极板和阴极板，所述阳极板和阴极板布置在第二级水蒸汽进气管道内，其形状均呈圆筒状，所述阴极板伸入所述阳极板内并且所述阴极板的外径小于所述阳极板的内径，以将流过二者的水蒸汽电离成等离子活性体。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1)水蒸汽等原料取材方便，资源合理利用；2)实现煤的高效燃烧、稳定着火、低氮排放目标，通过二级调节调控最优工况；3)工业实用性强，利于目前工业上旋流燃烧器的改造。4)通过两级水蒸汽等离子体发生器解决燃烧难以稳定和NOx污染物排放高的问题。特别适用于贫煤、无烟煤等难以着火点燃、NOx生成量高的煤种，具有低氮稳燃的效果。附图说明图1为两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器结构示意图；图2为水蒸汽输送管道原理图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器，其特征在于，包括第一级等离子体点火装置、第二级等离子体调节器和水蒸汽供气系统，其中，所述第一级等离子体点火装置包括一次风管道、内燃烧室、浓淡分离器、旋流发生器、第一级水蒸汽进气管道、中心风管道和第一级等离子体发生器，所述一次风管道用于通一次风；所述内燃烧室和浓淡分离器均位于所述一次风管道内并且均固定安装在所述一次风管道的内壁上；所述内燃烧室与一次风管道的内壁之间存在通风间隙，并且所述通风间隙处布置旋流发生器；所述浓淡分离器用于将一次风分离成浓粉流和淡粉流，浓粉流进入所述内燃烧室燃烧并最终喷入炉膛，淡粉流流入所述通风间隙并最终喷入炉膛；所述第一级水蒸汽进气管道的一端伸入所述第一级等离子体发生器内，以用于向所述第一级等离子体发生器内通入水蒸汽，所述水蒸汽来源于水蒸汽供气系统；所述中心风管道的一端伸入所述第一级等离子体发生器内，以用于供应空气或高纯氧；所述第一级等离子体发生器用于产生等离子体火炬，第一级等离子体发生器的点火端穿过所述内燃烧室的侧壁后伸入所述内燃烧室内，以用于使浓粉流和混合气在所述内燃烧室内燃烧形成火焰；所述第二级等离子体调节装置包括第二级水蒸汽进气管道、第二级等离子体发生器、内二次风进气管道、外二次风进气管道，所述第二级水蒸汽进气管道套接在所述一次风管道外侧，以用于供应水蒸汽，所述水蒸汽由所述水蒸汽供气系统提供；所述第二级等离子体发生器包裹镶嵌于所述第二级水蒸汽进气管道内，以用于产生等离子体流；内二次风进气管道套接在所述第二级水蒸汽进气管道外，以用于向内燃烧室内产生的火焰通入内二次风，所述外二次风进气管道套接在所述内二次风进气管道外，以用于向内燃烧室内产生的火焰通外二次风；所述内二次风进气管道和外二次风进气管道内分别设置有旋流发生器。...

【技术特征摘要】
1.一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器，其特征在于，包括第
一级等离子体点火装置、第二级等离子体调节器和水蒸汽供气系统，其中，
所述第一级等离子体点火装置包括一次风管道、内燃烧室、浓淡分离
器、旋流发生器、第一级水蒸汽进气管道、中心风管道和第一级等离子体
发生器，所述一次风管道用于通一次风；所述内燃烧室和浓淡分离器均位
于所述一次风管道内并且均固定安装在所述一次风管道的内壁上；所述内
燃烧室与一次风管道的内壁之间存在通风间隙，并且所述通风间隙处布置
旋流发生器；所述浓淡分离器用于将一次风分离成浓粉流和淡粉流，浓粉
流进入所述内燃烧室燃烧并最终喷入炉膛，淡粉流流入所述通风间隙并最
终喷入炉膛；所述第一级水蒸汽进气管道的一端伸入所述第一级等离子体
发生器内，以用于向所述第一级等离子体发生器内通入水蒸汽，所述水蒸
汽来源于水蒸汽供气系统；所述中心风管道的一端伸入所述第一级等离子
体发生器内，以用于供应空气或高纯氧；所述第一级等离子体发生器用于
产生等离子体火炬，第一级等离子体发生器的点火端穿过所述内燃烧室的
侧壁后伸入所述内燃烧室内，以用于使浓粉流和混合气在所述内燃烧室内
燃烧形成火焰；
所述第二级等离子体调节装置包括第二级水蒸汽进气管道、第二级等
离子体发生器、内二次风进气管道、外二次风进气管道，所述第二级水蒸
汽进气管道套接在所述一次风管道外侧，以用于供应水蒸汽，所述水蒸汽
由所述水蒸汽供气系统提供；所述第二级等离子体发生器包裹镶嵌于所述
第二级水蒸汽进气管道内，以用于产生等离子体流；内二次风进气管道套
接在所述第二级水蒸汽进气管道外，以用于向内燃烧室内产生的火焰通入
内二次风，所述外二次风进气管道套接在所述内二次风进气管道外，以用
于向内燃烧室内产生的火焰通外二次风；...

【专利技术属性】
技术研发人员：向军，周敬，唐浩，胡松，苏胜，汪一，熊哲，逯朝锋，江龙，徐俊，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42