一种高速掺水低NOx燃烧器制造技术

本发明专利技术公开了一种高速掺水低NOx燃烧器。它包括燃烧器壁、一次风中心喷口，二次风喷口、燃油喷口、高速水蒸汽喷口，所述一次风中心喷口与一次风进气管相连，所述一次风进气管位于燃烧器壁内的部分沿轴向依次装配有一次浓淡分离挡板和二次浓淡分离挡板，所述一次风进气管位于燃烧器壁面的部分装配有锥形钝体，所述锥形钝体一端与钝体调节杆相连。本发明专利技术在浓相侧和淡相侧产生的漩涡团，形成小范围的一次烟气卷吸作用，降低了燃烧区域温度，避免了浓相侧因局部高温导致燃烧器喷口的烧坏，并减少了NOx的生成。非对称布置的二次风喷口和高速水蒸气喷口分别在炉内产生的二次及三次烟气卷吸作用将进一步降低NOx的排放。

A High Speed Water-Mixed Low NOx Burner

The invention discloses a high-speed water-mixed low NOx burner. It includes burner wall, primary air central nozzle, secondary air nozzle, fuel nozzle and high-speed steam nozzle. The primary air central nozzle is connected with the primary air intake pipe. The primary air intake pipe part in the burner wall is axially assembled with a primary air separation baffle and a secondary air separation baffle in turn. The primary air intake pipe is located on the burner wall. A conical blunt body is assembled, and one end of the conical blunt body is connected with the blunt body regulating rod. The vortices formed on the dense side and the weak side form a small range of primary smoke entrainment, which reduces the temperature of the combustion area, avoids burning out of the burner nozzle caused by local high temperature on the dense side, and reduces the formation of NOx. The secondary and tertiary smoke entrainment produced by asymmetrically arranged secondary air nozzles and high-speed steam nozzles in the furnace will further reduce the emission of NOx.

【技术实现步骤摘要】
一种高速掺水低NOx燃烧器
本专利技术属于燃煤锅炉燃烧器
，具体涉及一种高速掺水低NOx燃烧器。
技术介绍
现有的的煤粉燃烧锅炉发电技术每年会产生大量的氮氧化物，形成的酸雨、光化学烟雾均会对环境和人们的健康造成极大的危害。为了降低燃煤过程中NOx的排放，低NOx燃烧技术特别是低NOx燃烧器的研究迅速发展，如浓淡偏差燃烧器、高速直流燃烧器等。其中，浓淡偏差燃烧器使一部分燃料在空气不足的条件下燃烧并形成浓相侧，一部分在空气过剩条件下燃烧并形成淡相侧，前者的低氧区抑制了NOx生成，后者过量的氧气易于燃料着火。高速燃烧器则是通过高速射流在炉内形成强烈的烟气卷吸作用，从而降低了炉内温度，减少了NOx排放。然而，现有浓淡分离燃烧器中浓相侧存在局部高温，容易引起燃烧器附近喷口的烧坏，淡相侧煤粉初期的燃尽率较低。现有的高速燃烧器则存在着火困难，燃烧不稳定的缺点，且一次内部烟气卷吸作用较弱，对NOx减排作用十分有限。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述
技术介绍
存在的不足，提供一种高速掺水低NOx燃烧器。本专利技术采用的技术方案是：一种高速掺水低NOx燃烧器，包括燃烧器壁、一次风中心喷口，二次风喷口、燃油喷口、高速水蒸汽喷口，所述一次风中心喷口与一次风进气管相连，所述一次风进气管位于燃烧器壁内的部分沿轴向依次装配有一次浓淡分离挡板和二次浓淡分离挡板，所述一次风进气管位于燃烧器壁面的部分装配有锥形钝体，所述锥形钝体一端与钝体调节杆相连。煤粉由一次风携带并通过一次风进气管喷射进入炉膛。进一步优选的结构，所述一次风进气管包括一次风进气管直段和一次风进气管扩展段，所述一次风进气管扩展段一侧与一次风中心喷口相连，另一侧与一次风进气管直段相连；所述一次风进气管直段沿轴向依次装配有一次浓淡分离挡板和二次浓淡分离挡板，所述一次风进气管扩展段装配有锥形钝体。进一步优选的结构，所述二次风喷口为非对称布置且与二次风进气管一侧相连，所述二次风进气管的另一侧与二次风腔体相连，在二次风腔体上布置有二次风管。进一步优选的结构，所述燃油喷口与进油管相连。进一步优选的结构，所述高速水蒸汽喷口为非对称布置且与水蒸汽喷管相连。进一步优选的结构，所述二次风进气管与进油管为同心套管结构，所述二次风喷口为环形喷口。进一步优选的结构，所述一次浓淡分离挡板与水平的夹角α为15-20°，所述二次浓淡分离挡板与水平的夹角β为30-35°，所述锥形钝体的锥角γ为60°。进一步优选的结构，所述高速水蒸汽喷口由4-8个环形均匀分布的圆形喷口组成。进一步优选的结构，所述一次风中心喷口出口处气体流速为15-20m/s,所述二次风喷口出口处气体流速为65-80m/s，所述高速水蒸汽喷口气体流速为120-180m/s，温度为150℃-200℃，其体积分数占氧化剂总量(一次风、二次风和水蒸汽之和)的10％-20％。本专利技术具备以下有益效果：1、本专利技术采用两级浓淡分离挡板，优化了煤粉的分离效果，并耦合锥形钝体结构，在浓相侧和淡相侧产生的漩涡团，形成小范围的一次烟气卷吸作用，降低了燃烧区域温度，避免了浓相侧因局部高温导致燃烧器喷口的烧坏，并减少了NOx的生成。2、本专利技术采用非对称布置的二次风喷口结构，并以较高流速的二次风射入炉膛，在煤粉浓相侧形成二次烟气卷吸作用。相比于对称布置，非对称布置使浓相侧产生的卷吸作用更强，其稀释作用使未燃尽的煤粉在较低的氧气浓度下燃烧，从而降低了燃烧速率和炉内温度，抑制了NOx的生成。3.、本专利技术通过掺入高速水蒸汽，并采用非对称布置的高速水蒸汽喷口结构，一方面在炉内形成范围更大的三次烟气卷吸作用，进一步加强了烟气与煤粉的掺混，降低了反应区温度；另一方面使水蒸汽与焦炭能充分接触，促进了气化吸热反应，降低了炉内温度并产生了大量的还原性气体，从而进一步减少了NOx的生成。附图说明图1是本专利技术的高速掺水超低氮煤粉燃烧器结构示意图；图2是本专利技术的燃烧器喷口位置布置示意图；图3是本专利技术通过燃烧器后炉内形成的流场原理示意图。其中，1-燃烧器壁，2-一次风中心喷口，3-二次风喷口，4-燃油喷口，5-高速水蒸汽喷口，6-一次风进气管，61-一次风进气管直段，62-一次风进气管扩展段，7-二次风进气管，8-二次风腔体，9-二次风管，10-进油管，11-水蒸汽喷管，12-一次浓淡分离挡板，13-二次浓淡分离挡板，14-锥形钝体，15-圆形喷口，16-钝体调节杆。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，便于清楚地了解本专利技术，但它们不对本专利技术构成限定。如图1所示，本专利技术提供了一种高速掺水超低氮煤粉燃烧器，包括燃烧器壁1、一次风中心喷口2，二次风喷口3、燃油喷口4、高速水蒸汽喷口5。其中，一次风中心喷口2与一次风进气管6相连，一次风进气管6包括一次风进气管直段61和一次风进气管扩展段62。其中，一次风进气管扩展段62一侧与一次风中心喷口2相连，一侧与一次风进气管直段61相连；一次风进气管直段61沿轴向依次装配有一次浓淡分离挡板12和二次浓淡分离挡板13；一次风进气管扩展段62装配有锥形钝体14，锥形钝体14一端与钝体调节杆16相连，通过调节钝体调节杆16可改变钝体的轴向位置。二次风口3为非对称布置且与二次风进气管7的一侧相连，二次风进气管7的另一侧与二次风腔体8相连，在二次风腔体8上布置有二次风管9。燃油喷口4与进油管10相连，高速水蒸汽喷口5为非对称布置且与水蒸汽喷管11相连。相比于常规的对称布置结构相比，非对称布置结构可使炉内产生更强的卷吸作用，从而大幅降低燃烧速率和炉内温度，抑制了NOx的生成。为达到较好的浓淡分离和漩涡回流的效果，一次浓淡分离挡板12与水平的夹角α设计为15-20°，二次浓淡分离挡板13与水平的夹角β设计为30-35°，锥形钝体(14)的锥角γ设计为60°。钝体回流作用使浓相侧和淡相侧产生漩涡团并形成小范围的一次烟气卷吸作用，降低了燃烧区域温度，避免了浓相侧因局部高温导致燃烧器喷口的烧坏，并减少了NOx的生成。此外，如图2所示，二次风进气管7与进油管10为同心套管结构，可在保证燃油点火的同时有效减少二次风喷口面积，即相同二次风流量下其出口流速更高；高速水蒸汽喷口5由4-8个环形均匀分布的圆形喷口15组成，可保证不同流量工况下出口的水蒸汽以高速喷出。如图3所示，为保证炉内形成较多的漩涡团、较强的二次和三次烟气卷吸作用，一次风中心喷口2出口处气体流速设为15-20m/s,二次风喷口3出口处气体流速设为65-80m/s；高速水蒸汽喷口5气体流速设为120-180m/s，且水蒸汽被加热到150℃-200℃的过热状态，其体积分数占氧化剂总量(一次风、二次风和水蒸汽之和)的10％-20％。煤粉燃烧时，一方面，二次和三次烟气卷吸引起强烈的稀释作用降低了煤粉的燃烧速率和炉内温度，减少了NOx排放；另一方面，三次烟气卷吸作用也使水蒸汽与焦炭充分接触，促进了气化吸热反应，降低了炉内温度并产生了大量的还原性气体，从而抑制了NOx的生成。总之，上述的这两方面都有利于抑制NOx的生成。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速掺水低NOx燃烧器，包括燃烧器壁(1)、一次风中心喷口(2)，二次风喷口(3)、燃油喷口(4)、高速水蒸汽喷口(5)，其特征在于：所述一次风中心喷口(2)与一次风进气管(6)相连，所述一次风进气管(6)位于燃烧器壁(1)内的部分沿轴向依次装配有一次浓淡分离挡板(12)和二次浓淡分离挡板(13)，所述一次风进气管(6)位于燃烧器壁(1)面的部分装配有锥形钝体(14)，所述锥形钝体(14)一端与钝体调节杆(16)相连。

【技术特征摘要】
1.一种高速掺水低NOx燃烧器，包括燃烧器壁(1)、一次风中心喷口(2)，二次风喷口(3)、燃油喷口(4)、高速水蒸汽喷口(5)，其特征在于：所述一次风中心喷口(2)与一次风进气管(6)相连，所述一次风进气管(6)位于燃烧器壁(1)内的部分沿轴向依次装配有一次浓淡分离挡板(12)和二次浓淡分离挡板(13)，所述一次风进气管(6)位于燃烧器壁(1)面的部分装配有锥形钝体(14)，所述锥形钝体(14)一端与钝体调节杆(16)相连。2.根据权利要求1所述一种高速掺水低NOx燃烧器，其特征在于：所述一次风进气管(6)包括一次风进气管直段(61)和一次风进气管扩展段(62)，所述一次风进气管扩展段(62)一侧与一次风中心喷口(2)相连，另一侧与一次风进气管直段(61)相连；所述一次风进气管直段(61)沿轴向依次装配有一次浓淡分离挡板(12)和二次浓淡分离挡板(13)，所述一次风进气管扩展段(62)装配有锥形钝体(14)。3.根据权利要求1所述一种高速掺水低NOx燃烧器，其特征在于：所述二次风喷口(3)为非对称布置且与二次风进气管(7)一侧相连，所述二次风进气管(7)的另一侧与二次风腔体(8)相连，在二次风腔体(8)上布置有二次...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝鑫阳，罗俊伟，王大伟，杨文海，
申请(专利权)人：武汉武锅能源工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42