一种煤粉燃烧器及包括该煤粉燃烧器的煤粉锅炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种煤粉燃烧器及包括该煤粉燃烧器的煤粉锅炉。公开的煤粉燃烧器包括一次风筒和煤粉浓缩装置；相对于一次风筒的轴线，煤粉浓缩装置使煤粉气流浓度沿径向由内向外逐渐降低，还包括位于煤粉浓缩装置下游的煤粉分隔筒和煤粉导流筒，煤粉分隔筒后端与煤粉导流筒前端相接；煤粉导流筒出口具有锥状的外扩角；还包括与一次风筒的后端相连接、沿煤粉气流流动方向截面积逐渐增加的渐扩喷口，渐扩喷口的外扩角不小于煤粉导流筒的外扩角。该煤粉燃烧器可以使浓煤粉气流和淡煤粉气流之间产生环形回流区，实现浓淡分离燃烧，从而降低ＮＯｘ生成量；还能够增大煤粉气流的受热面积，并避免燃烧器出口附近水冷壁结渣。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术公开了一种煤粉燃烧技术，尤其涉及一种煤粉燃烧器，还涉及一种包 括该煤粉燃烧器的煤粉锅炉。
技术介绍
NOx是一氧化氮(NO)和二氧化氮(N02)等多种氮氧化物的统称，是大气污染物中 一种主要的污染物。NOx的一个主要来源是煤粉等燃料的燃烧排放物。为了降低煤粉锅炉 的NOx排放量，现有技术提供了多种煤粉燃烧器。申请号为CN03111101.7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 由浓至淡的分布形态，实现煤粉气流浓淡分离；再利用二次风的旋转作用在燃烧器出口的 中心位置形成中心回流区，中心回流区通过卷吸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。图1为现有技术的一种具有中心回流区的煤粉燃烧器的流场分布图。如图所示 在煤粉燃烧器出口 16的下游，从燃烧器轴线10沿径向向外分别形成中心回流区11、浓煤粉 气流14、淡煤粉气流13，以及二次风气流12。在燃烧器轴线10附近的中心回流区11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14向淡煤粉气流13逐渐着火，并燃烧；二次风气流12包覆在已着火的煤粉 气流13外部并分级供入，与煤粉气流进入燃尽区15进行混合燃烧。浓煤粉气流14含有煤 粉气流中的大多数煤粉，在进入燃尽区15之前，该燃烧器能够使浓煤粉气流14在欠氧的条 件下燃烧，从而抑制NOx的生成。申请号为CN00108132. 2的专利技术专利申请公开了一种新型旋流煤粉燃烧器，题为 《一种低NOx旋流燃烧器流场特性的研究》的论文对具有该专利公开的技术方案的燃烧器进 行了冷态试验研究，结果表明该燃烧器能够在中心煤粉气流和四周的二次风气流之间形 成环形回流区。图2为现有技术的一种具有环形回流区的煤粉燃烧器的流场分布图。如图所示 在煤粉燃烧器出口 26的下游，从燃烧器轴线20沿径向向外分别为淡煤粉气流23、浓煤粉 气流24、环形回流区21和二次风气流22 ；煤粉气流集中在燃烧器轴线20附近，呈现出四周 浓、中心淡的浓度分布状态；浓煤粉气流24外周为带有一定负压的环形回流区21 ；环状回 流区21从炉膛内卷吸来的高温烟气直接与浓煤粉气流24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，再进入燃尽区25燃烧并燃尽。同样， 在进入燃尽区25之前，该煤粉燃烧器能够使浓煤粉气流24在欠氧的条件下燃烧，抑制NOx 的生成。现有技术中，通过煤粉浓缩装置、利用煤粉惯性分离作用实现煤粉气流的浓淡分 离，在煤粉燃烧器中形成浓煤粉气流和淡煤粉气流。但在射离煤粉燃烧器出口后、进入燃尽区前，淡煤粉气流和浓煤粉气流之间没有被完全隔开，淡煤粉气流和浓煤粉气流很容易再 次发生混合，破坏浓淡分离效果，进而对NOx生成作用有限。如何更好地实现煤粉气流的浓淡分离，从而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
针对上述技术难题，本技术的第一个目的在于，提供一种能够更好地提高煤 粉气流的浓淡分离燃烧效果的煤粉燃烧器，从而更好地抑制煤粉锅炉NOx的生成。在提供上述煤粉燃烧器的基础上，本技术的第二个目的在于，提供一种包括 该煤粉燃烧器的煤粉锅炉。为了实现上述第一个目的，本技术提供的煤粉燃烧器包括一次风筒和煤粉浓 缩装置；相对于所述一次风筒的轴线，所述煤粉浓缩装置能够使煤粉气流浓度沿径向由内 向外逐渐降低，与现有技术的区别在于，煤粉燃烧器还包括位于一次风筒中、且位于所述煤 粉浓缩装置下游的煤粉分隔筒和煤粉导流筒，所述煤粉分隔筒后端与煤粉导流筒前端相 接；所述煤粉导流筒出口具有锥状的外扩角；还包括与所述一次风筒的后端相连接、沿煤 粉气流流动方向截面积逐渐增加的渐扩喷口，所述渐扩喷口的外扩角大于煤粉导流筒的外 扩角。优选的，所述煤粉导流筒前端的截面积大于煤粉分隔筒后端的截面积。优选的，所述煤粉分隔筒前部具有截面积沿煤粉气流流动方向逐渐增加的渐扩 部。优选的，沿煤粉气流流动方向，所述渐扩部与一次风筒之间的通流截面逐渐减小。优选的，所述煤粉导流筒出口的外扩角在10度 40度之间。优选的，所述渐扩喷口的外扩角在50度 90度之间。优选的，煤粉燃烧器还具有二次风通道，所述二次风通道位于一次风筒外侧。优选的，煤粉燃烧器还包括布置在二次风道内或燃烧器轴线上的点火油枪。优选的，二次风通道的出口具有50度 90度的外扩角。在提供煤粉燃烧器的基础上，为了实现上述第二个目的，还提供了一种煤粉锅炉， 该煤粉锅炉包括炉体和上述任一种煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器安装在炉体上。与现有技术相比，本技术提供的煤粉燃烧器还包括位于一次风筒中的煤粉分 隔筒和煤分导流筒，二者位于所述煤粉浓缩装置下游。具有预定浓度的浓煤粉气流进入煤 粉分隔筒中，并通过煤粉分隔筒继续向下游流动；同时，淡煤粉气流在煤粉分隔筒外向下游 流动。这样就可以将浓煤粉气流和淡煤粉气流在煤粉燃烧器内被强制分隔，防止二者在着 火前混合。煤粉导流筒出口具有锥状的外扩角；还包括与所述一次风筒的后端相连接、沿煤 粉气流流动方向截面积逐渐增加的渐扩喷口，所述渐扩喷口的外扩角不小于煤粉导流筒的 外扩角。这样，在浓煤粉气流和淡煤粉气流从煤粉分隔筒流出后，浓煤粉气流和淡煤粉气流 之间就会产生预定的距离，保持浓煤粉气流和淡煤粉气流的分隔；而且，浓煤粉气流、淡煤 粉气流从燃烧器射出后，浓煤粉气流和淡煤粉气流之间的距离越来越大，形成一个负压区， 将位于煤粉燃烧器下游的燃尽区内的高温烟气卷吸，使高温烟气进入到浓煤粉气流和淡煤 粉气流之间，浓煤粉气流和淡煤粉气流着火。浓煤粉气流在高度欠氧的环境下燃烧，煤粉中4含有的氮元素大量转化为具有还原性的中间产物；而淡煤粉气流在富氧的环境下燃烧，生 成氮氧化物；随着燃烧反应的进行，浓煤粉气流和淡煤粉气流一同进入下游的煤粉燃尽区 与二次风混合后，浓煤粉燃烧生成的还原性中间产物与淡煤粉燃烧生成的氮氧化物发生反 应并生成氮气，从而实现氮氧化物的还原，更好抑制NOx生成，大幅度降低锅炉氮氧化物的 生成量。在进一步的技术方案中，使所述煤粉导流筒前端的截面积大于煤粉分隔筒后端的 截面积，煤粉导流筒与煤粉分隔筒之间形成突扩结构，更有利于在浓煤粉气流和淡煤粉气 流之间形成预定的距离。在进一步的技术方案中，使所述煤粉分隔筒前部具有截面积沿煤粉气流流动方向 逐渐增加的渐扩部，从而改变浓煤粉气流的流速，使浓煤粉气流和淡煤粉气流流动速度之 间产生流速差，有利于形成环形回流区。再进一步的，可以通过所述渐扩部与一次风筒之间 的通流截面逐渐减小，增加淡煤粉气流的流速，进一步增加浓煤粉气流和淡煤粉气流流动 速度之间的流速差。总之，本技术的积极效果在于(1)利用煤粉浓缩装置、煤粉分隔筒和一次风筒将煤粉气流分成浓煤粉气流和淡 煤粉气流，使二者沿不同方向射入炉膛，使浓煤粉气流和淡煤粉气流之间产生环形回流区， 实现了浓淡分离燃烧，从而降低NOx的生成量。(2)利用浓煤粉气流和淡煤粉气流之间的负压将高温烟气卷吸进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤粉燃烧器，包括一次风筒和煤粉浓缩装置；相对于所述一次风筒的轴线，所述煤粉浓缩装置能够使煤粉气流浓度沿径向由内向外逐渐降低，其特征在于，还包括位于一次风筒中、且位于所述煤粉浓缩装置下游的煤粉分隔筒和煤粉导流筒，所述煤粉分隔筒后端与煤粉导流筒前端相接；所述煤粉导流筒出口具有锥状的外扩角；还包括与所述一次风筒的后端相连接、沿煤粉气流流动方向截面积逐渐增加的渐扩喷口，所述渐扩喷口的外扩角不小于煤粉导流筒的外扩角。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王雨蓬，唐宏，苗雨旺，刘武成，张经武，张玉斌，孙树翁，崔星源，杨锡信，王新光，龚泽儒，伊磊，王英涛，
申请(专利权)人：烟台龙源电力技术股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]