可用于生物质或煤粉可跨负荷调节的低NOx燃烧器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可用于生物质或煤粉可跨负荷调节的低NOx燃烧器，包括连接在预燃室壳体上的二次风套筒，预燃室上套有SOFA风套筒；二次风套筒内依次套有外一次风套筒、内二次风套筒和内一次风套筒，内一次风套筒内套有中心管，中心管端部固定有由油枪或燃气枪、高能点火器以及用于推动油枪或燃气枪和高能点火器在中心管内前后移动的点火推进器构成的点火系统，油枪或燃气枪和高能点火器由中心管末端伸入至预燃室内。本实用新型专利技术根据实际负荷需求选择投用外二次风满足跨负荷调节。通过燃料分级配送来增强燃烧器对生物质/煤粉不同燃烧方式的适应性。本实用新型专利技术结构紧凑、适应性强、煤粉燃烧稳定性好，能有效降低NOx生成和排放。

【技术实现步骤摘要】
可用于生物质或煤粉可跨负荷调节的低NOx燃烧器
本技术属于热能与动力工程
，涉及一种旋流燃烧器，具体涉及一种可用于生物质/煤粉单独燃烧或混燃的可跨负荷调节的低NOx燃烧器，用于增强燃烧器对生物质/煤粉不同燃烧方式(单独燃烧、混燃)的适应性、满足跨负荷调节、提高生物质/煤粉燃烧的稳定性和降低生物质/煤粉燃烧过程中NOx生成。
技术介绍
当下，煤炭是我国能源的主体消费形式。据《中国统计年鉴》统计，2016年，我国能源消费总量达到43.6亿吨标准煤，其中煤炭作为化石能源占能源消费的比重达62％。根据《全国电力工业统计快报》公布，2016年我国燃煤发电量39058亿千瓦时，占全国总发电量的65.2％，较2015年同比增长1.3个百分点。同时，生物质能作为一种可再生能源被开发利用对优化能源结构、保护环境、减排温室气体等具有十分重要的作用。根据2007年国家发改委发布的《可再生能源中长期发展规划》，目前我国生物质资源可转换为能源的潜力约5亿吨标准煤，今后生物质资源转换为能源的潜力可达10亿吨标准煤。生物质作为燃料单独燃烧或者生物质与煤粉混合燃烧都可以缓解不可再生化石能源紧缺的巨大压力。根据实际负荷的需求，锅炉主要通过合理分配一、二次风量，改变风量、给煤量，从而改变锅炉的物料循环量，以达到调整锅炉负荷的目的。正常运行中，一次风满足正常流化燃烧所需风量，二次风控制总风量，作为调整负荷变量，调整的原则是增负荷时“先加风，再加煤”，减负荷时“先减煤，后再减风”。锅炉低负荷运行时燃料量减少、炉膛温度降低，会造成燃烧不稳定，甚至可能会造成熄火；锅炉高负荷运行时炉膛温度和烟气温度增高，燃料的结渣性也越明显，会造成过热器超温、水冷壁换热量减少严重时造成水冷壁爆管，结渣掉落时可能砸坏水冷壁管同时引起炉膛负压大幅波动，严重时引起灭火事故。我国的电力生产主要来源于燃煤发电，由于地域差异，我国出产的煤种不尽相同，涵盖无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤等品类。不同煤种的挥发分含量不同，因而在着火和燃烧特性上存在差异。在电站和工业锅炉的设计过程中，需要根据燃用煤种的不同来考虑锅炉和燃烧器的选型。针对设计煤种，燃烧器的运行工况较好，然而，出于资源和成本的因素，在电站和工业锅炉的实际运行中，经常存在煤粉的掺混燃烧甚至变煤种燃烧的情况。此种情形下，燃烧器的运行工况往往不理想，容易出现煤粉难以燃尽或者炉膛结渣等问题，导致燃烧效率降低，污染物生成量增大，造成资源浪费和环境危害。煤炭燃烧是氮氧化物(NOx)的主要来源，NOx是光化学烟雾产生的主要成因，同时也是形成酸雨的主要因素，严重危害大气环境与人体健康。并且，研究结果显示NOx也是大气PM2.5颗粒的重要来源，是造成全国雾霾天气的主要元凶之一。为了降低NOx对环境的污染，我国制定了越来越严格的排放标准。2011年国家环境保护部颁发了最新修订的《火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)》，规定燃煤电站的NOx排放浓度限额为100mg·m-3，成为了世界上最严格的火力发电厂大气污染物排放标准。作为低NOx燃烧技术的代表之一，煤粉预燃技术在近几年得到了快速发展。煤粉进入燃烧器前，先流入一个通过外热源加热的预燃室。由于一次风携带的氧气含量远低于煤粉完全燃烧所需氧气量，预燃室内呈现还原性气氛。煤粉在预燃室内受热快速分解，释放出大量挥发分，同时伴随大量含氮化合物以气态形式析出。挥发分部分燃烧，为预燃室提供热量。在过量空气系数远小于1的还原性气氛下，HCN、NH3等含氮中间产物以及NOx经过一系列反应被还原成N2，使得NOx的生成和排放显著降低。然而，单一的煤粉预燃技术需要将预燃室设置在燃烧器之前，并且预燃室需要通过外热源来加热，不仅使得整套燃烧装置变得复杂，而且需要消耗外部燃料来维持系统正常运行。空气分级作为低NOx燃烧技术的典型代表，通过多级配风将助燃空气分段送入燃烧区域，形成富燃料区与局部还原性气氛，可以在生物质/煤粉燃烧过程中明显抑制NOx生成，有效降低NOx最终排放。通过燃烧器的合理组织，将燃料预燃与空气分级两种低NOx燃烧技术相耦合，使其发挥协同脱硝效应，同时起到精简燃烧装置和节约燃料成本的作用。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种结构紧凑、增强燃烧器对生物质/煤粉不同燃烧方式(单独燃烧、混燃)的适应性、满足跨负荷调节、提高生物质/煤粉燃烧稳定性和降低生物质/煤粉燃烧过程中NOx生成的可用于生物质/煤粉单独燃烧或混燃的可跨负荷调节的低NOx燃烧器，该燃烧器可通过调节外二次风是否投用来满足实际负荷的要求，达到跨负荷调节的目的。同时，该燃烧器将生物质/煤粉预燃与空气分级相耦合发挥协同脱硝效应，生物质/煤粉在还原性气氛的预燃室内热解释放出挥发分并部分燃烧将含氮化合物还原，进入炉膛的气粉混合物在还原性气氛下高温低氧燃烧，使得NOx生成显著降低。为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种可用于生物质或煤粉可跨负荷调节的低NOx燃烧器，包括预燃室壳体，和连接在预燃室壳体上的二次风套筒，预燃室上套有带有SOFA风入口的SOFA风套筒，SOFA风入口通道内设置有环向布置的SOFA风直流喷口和SOFA风旋流喷口，对应SOFA风直流喷口和SOFA风旋流喷口处设有调节挡板；二次风套筒内依次套有外一次风套筒、内二次风套筒和内一次风套筒，内一次风套筒内套有中心管，中心管端部固定有由油枪或燃气枪、高能点火器以及用于推动油枪或燃气枪和高能点火器在中心管内前后移动的点火推进器构成的点火系统，油枪或燃气枪和高能点火器由中心管末端伸入至预燃室内；由所述内一次风套筒送入生物质/煤粉和空气的混合物的内一次风量+内二次风套筒送入内二次风量+外一次风套筒送入生物质/煤粉和空气的混合物的外一次风量+外二次风套筒送入外二次风量/燃料燃烧所需总风量＜0.5。对于上述技术方案，本技术进一步优选的方案在于：进一步，所述二次风套筒侧面开设有生物质/煤粉和空气的混合物进入的外二次风入口，外二次风入口的风筒中设有沿中心管中心轴环向布置的外二次风可调切向旋流叶片。进一步，所述外一次风套筒连接在二次风套筒的外二次风入口上，并延伸进二次风套筒内，其端部与二次风套筒内端部齐平，外一次风套筒上设有外一次风入口。进一步，所述内二次风套筒连接在一次风套筒的外一次风入口上，并延伸进一次风套筒内，其端部比一次风套筒内端部缩短一个距离，内二次风套筒侧面开设有内二次风入口，内二次风入口中设有沿中心管中心轴环向布置的内二次风可调切向旋流叶片。进一步，所述外二次风可调切向旋流叶片和内二次风可调切向旋流叶片的叶片的旋流角度为α，50°≤α≤70°。进一步，所述内一次风套筒连接在内二次风套筒的内二次风入口上，并延伸进内二次风套筒内，其端部与内二次风套筒内端部齐平，内一次风套筒侧面开设有内一次风入口。进一步，所述外一次风套筒和外二次风套筒末端相比于中心管末端伸长d2长度；伸长的长度d2与外二次风套筒的外径d之间长度比值d2/d＝0.2～0.25。进一步，所述内二次风套筒和内一次风套筒末端相比于中心管末端伸长d1长度；伸长的长度d1与外二次风套筒的外径d之间长度比值d1/d＝0.1～0.15。进一步，所述SOFA风旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可用于生物质或煤粉可跨负荷调节的低NOx燃烧器，其特征在于，包括预燃室壳体(15)围成的预燃室，和连接在预燃室壳体(15)上的外二次风套筒(12)，预燃室上套有带有SOFA风入口(13)的SOFA风套筒(14)，SOFA风入口(13)通道内设置有环向布置的SOFA风直流喷口(17)和SOFA风旋流喷口(18)，对应SOFA风直流喷口(17)和SOFA风旋流喷口(18)处设有调节挡板(16)；外二次风套筒(12)内依次套有外一次风套筒(10)、内二次风套筒(8)和内一次风套筒(5)，内一次风套筒(5)内套有中心管(4)，中心管(4)端部固定有由油枪或燃气枪(2)、高能点火器(1)以及用于推动油枪或燃气枪(2)和高能点火器(1)在中心管(4)内前后移动的点火推进器(3)构成的点火系统，油枪或燃气枪(2)和高能点火器(1)由中心管(4)末端伸入至预燃室内。

【技术特征摘要】
1.一种可用于生物质或煤粉可跨负荷调节的低NOx燃烧器，其特征在于，包括预燃室壳体(15)围成的预燃室，和连接在预燃室壳体(15)上的外二次风套筒(12)，预燃室上套有带有SOFA风入口(13)的SOFA风套筒(14)，SOFA风入口(13)通道内设置有环向布置的SOFA风直流喷口(17)和SOFA风旋流喷口(18)，对应SOFA风直流喷口(17)和SOFA风旋流喷口(18)处设有调节挡板(16)；外二次风套筒(12)内依次套有外一次风套筒(10)、内二次风套筒(8)和内一次风套筒(5)，内一次风套筒(5)内套有中心管(4)，中心管(4)端部固定有由油枪或燃气枪(2)、高能点火器(1)以及用于推动油枪或燃气枪(2)和高能点火器(1)在中心管(4)内前后移动的点火推进器(3)构成的点火系统，油枪或燃气枪(2)和高能点火器(1)由中心管(4)末端伸入至预燃室内。2.根据权利要求1所述的可用于生物质或煤粉可跨负荷调节的低NOx燃烧器，其特征在于，所述外二次风套筒(12)侧面开设有外二次风入口(11)，外二次风入口(11)的风筒中设有沿中心管(4)中心轴环向布置的外二次风可调切向旋流叶片(19)。3.根据权利要求2所述的可用于生物质或煤粉可跨负荷调节的低NOx燃烧器，其特征在于，所述外一次风套筒(10)连接在外二次风套筒(12)的外二次风入口(11)上，并延伸进外二次风套筒(12)内，其端部与外二次风套筒(12)内端部齐平，外一次风套筒(10)上设有外一次风入口(9)。4.根据权利要求1所述的可用于生物质或煤粉可跨负荷调节的低NOx燃烧器，其特征在于，所述内二次风套筒(8)连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王登辉，董宁，惠世恩，牛艳青，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61