一种煤粉燃烧器和具有该煤粉燃烧器的锅炉制造技术

本发明专利技术公开一种煤粉燃烧器和具有该煤粉燃烧器的锅炉，公开的煤粉燃烧器包括热源和内燃室，热源位于内燃室内，内燃室具有进口和出口；热源点燃通过内燃室的煤粉，使煤粉在内燃室内进行还原性燃烧，内燃室包括第一进口段和燃烧室，第一进口段后端与燃烧室的燃料入口相通；第一进口段后端的截面积不小于其前端的截面积，燃烧室前端的截面积大于第一进口段前端的截面积。在煤粉气流流量保持不变的情况下，由于通流截面的增加，本发明专利技术提供的煤粉燃烧器使煤粉气流的流速相应降低，能够延长煤粉在内燃室内停留的时间，促进煤粉在还原性气氛下进行还原性燃烧；另一方面能够延长煤粉颗粒在火源附近停留的时间，提高煤粉的燃烧效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种煤粉燃烧设备，特别涉及一种煤粉燃烧器，还涉及具有该煤粉燃 烧器的锅炉。
技术介绍
申请人:在另一件专利技术名称为“一种煤粉燃烧器及具有该煤粉燃烧器的锅炉”的专 利申请中，提供了一种煤粉燃烧器，请参考图1、该图示意上述专利技术提供的煤粉燃烧器的结 构。该煤粉燃烧器包括热源200和内燃室100，内燃室100具有进口 101和出口 102，内燃 室100形成一个适合的空间，以维持内部煤粉气流具有预定过量空气系数。内燃室100的 进口 101与一次风煤粉管道相通，煤粉气流通过一次风煤粉管道、进口 101进入内燃室中。 热源200从进风管300伸入内燃室100中，以持续地将通过进口 101进入内燃室100的煤 粉点燃。 在煤粉气流流动方向上，所述内燃室100具有预定的长度，并能够维持煤粉气流 中的过量空气系数远小于1。这里的过量空气系数是指，燃烧Ikg煤粉时实际供入内燃 室100的空气量与完全燃烧Ikg煤粉时所需的理论空气量的比值。维持预定过量空气系 数的方式可以是限制煤粉气流中空气与煤粉的比例，保持较高的一次风煤粉浓度。过量 空气系数与煤种有关煤的水分越大，过量空气系数越大，煤的灰分越大，过量空气系数越 小；反之，煤的水分越小，过量空气系数越大，煤的灰分越小，过量空气系数越大。通过简 单的试验，就可以确定适合的过量空气系数，获得最优的技术效果。过量空气系数优选在 0. 15-0. 45之间，在该范围内煤粉燃烧器能够维持稳定燃烧，同时可以实现在煤粉着火的内 燃室100内形成强烈的还原性气氛，从而有效地抑制氮氧化物的生成。该专利技术提供的煤粉燃烧器的工作过程是过量空气系数为0. 15-0. 45的煤粉气流 通过内燃室100时，热源200持续地将煤粉气流中煤粉，煤粉在内燃室100内进行不完全 的、还原性燃烧，还原性燃烧形成的火焰在内燃室100中传播，并释放出热量，在内燃室100 中形成适当高温环境，煤粉气流形成高温煤粉燃烧火焰从出口 102喷出。在还原性燃烧过 程中，持续性热源200和过量空气系数远小于1的条件使内燃室100内维持一个还原性气 氛。在该高温环境下，还原性气氛使煤粉中的氮元素首先被热分解，并转化成NHi (i = 0，1， 2)、HCN等还原性中间产物和氮氧化物。还原性中间产物与已生成的氮氧化物反应生成氮 气。煤粉气流在内燃室100内燃烧，形成的高温煤粉燃烧火焰通过出口 102喷到炉膛 中，这样，煤粉就不依赖于炉膛内的高温烟气着火，从而为煤粉后续在炉膛内的继续燃烧提 供良好的着火基础和条件，满足锅炉炉膛中，煤粉稳定燃烧的需要。煤粉在内燃室100内进行还原性燃烧过程中，相应的氮元素转化为氮气，从而能 够减少进入炉膛的煤粉中的氮元素含量，减少煤粉在炉膛中燃烧时产生的燃料型氮氧化物 的生成量；由于燃料型氮氧化物为煤粉燃烧的氮氧化物的主要组成部分，从而能够减少炉 膛燃烧过程中氮氧化物的生成量，减少锅炉运行过程中氮氧化物的生成量。而且，在煤粉在锅炉炉膛中进行燃烧时，可以向锅炉炉膛中供入足够的空气，以提高锅炉的运行效率，从而 兼顾了锅炉的环保性能的运行效率。为了保持锅炉 的燃烧功率，需要向锅炉内以预定量供给煤粉，因此，要使煤粉气流 以适当的流速通过煤粉燃烧器的内燃室。但是，当煤粉流速较高时，内燃室中还原性燃烧 存在燃烧不充分、燃烧时间短，燃烧程度低的问题，不仅难以实现降低氮氧化物生成量的目 的，还会影响锅炉的燃烧效率；另外，当煤粉属于难着火煤种时，也存在还原性燃烧程度低 的问题，甚至存在火源不能将煤粉点燃的情况，进而影响锅炉的正常燃烧。因此，如何在保证锅炉燃烧效率的前提下，提高煤粉在煤粉燃烧器中还原性燃烧 的程度，降低氮氧化物生成量、促进煤粉在炉膛中的稳定燃烧是煤粉燃烧领域面临的技术 难题。
技术实现思路
针对上述技术难题，本专利技术的第一个目的在于，提供一种煤粉燃烧器，以在保证锅 炉的燃烧效率的前提下，提高煤粉在煤粉燃烧器中还原性燃烧的程度。本专利技术的第二个目的在于，提供一种具有上述煤粉燃烧器的锅炉。为了实现上述第一个目的，本专利技术提供的煤粉燃烧器，包括热源和维持内部煤粉 气流具有预定过量空气系数的内燃室，所述热源位于内燃室内，所述内燃室具有进口和出 口 ；所述热源能够点燃通过内燃室的煤粉，并使煤粉在内燃室内进行还原性燃烧，所述内燃 室包括第一进口段和燃烧室，所述第一进口段后端与燃烧室的燃料入口相通，前端与煤粉 燃烧器的进风管相接；所述第一进口段后端的截面积不小于其前端的截面积，所述燃烧室 前端的截面积不小于第一进口段后端的截面积，且大于所述第一进口段前端的截面积。优选的，所述第一进口段内表面与第一参照平面的两个交线的夹角角度在10度 到55度之间，所述第一参照平面为通过所述第一进口段中线的平面。优选的，所述燃烧室前端的截面积与所述第一进口段前端的截面积与的比值在 1. 2至Ij 5之间。优选的，还包括前端与第一进口段后端相接，后端与燃料入口相通的第二进口段； 所述第二进口段后端的截面积不小于其前端的截面积；所述第二进口段前端的截面积不小 于第一进口段后端的截面积，且大于所述第一进口段前端的截面积，所述燃烧室前端的截 面积不小于第二进口段后端的截面积，且大于所述第二进口段前端的截面积。优选的，还具有前后相接的第三进口段和第四进口段，所述第三进口段前端与第 二进口段后端相接，所述第四进口段后端与所述燃料入口相接；所述第三进口段后端的截 面积不小于其后端的截面积，所述第四进口段后端的截面积不小于其前端的截面积；所述 第四进口段前端的截面积不小于第三进口段后端的截面积，且大于所述第三进口段前端的 截面积，所述第三进口段前端的截面积不小于所述第二进口段后端的截面积，且大于第二 进口段前端的截面积，所述燃烧室前端的截面积不小于第四进口段后端的截面积，且大于 所述第四进口段前端的截面积。优选的，所述第二进口段、第三进口段和第四进口段的内表面分别与第二参照平 面、第三参照平面和第四参照平面分别相交形成的三对交线，每对所述交线夹角角度在10 度到90度之间，所述第二参照平面、第三参照平面和第四参照平面分别通过第二进口段、第三进口段和第四进口段的中线。优选的，所述燃料入口偏离燃烧室的中线。为了实现上述第二个目的，本专利技术提供的锅炉包括锅炉体，锅炉体内形成炉膛，还 包括上述任一种煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器的内燃室与锅炉的炉膛相通。本专利技术提供的煤粉燃烧器，由于所述第一进口段后端的截面积不小于第一进口段 前端的截面积，所述燃烧室前端的截面积不小于第一进口段后端的截面积，且大于所述第 一进口段前端的截面积；因此，在流量保持不变的情况下，在煤粉气流从进风管进入燃烧室 中的过程中，由于通流截面的增加，其流速会相应降低；这样，一方面，在煤粉燃烧器长度保 持不变的情况下，该煤粉燃烧器能够延长煤粉在内燃室内停留的时间，促进煤粉在还原性 气氛下的不完全的、还原性燃烧，使煤粉中更多的氮元素转化为氮气，降低氮氧化物的生成 量；另一方面能够延长煤粉颗粒在火源附近停留的时间，从而有利于将煤粉点燃和保持煤 粉燃烧的稳定性，提高煤粉的燃烧效率，同时，还有利于将难着火的煤种点燃，促进煤粉在 炉膛中的稳定燃烧，增强煤粉燃烧器的适应能力，拓宽煤粉燃烧器可燃烧的煤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤粉燃烧器，其特征在于，包括热源和维持内部煤粉气流具有预定过量空气系数的内燃室，所述热源位于内燃室内，所述内燃室具有进口和出口；所述热源能够点燃通过内燃室的煤粉，并使煤粉在内燃室内进行还原性燃烧，所述内燃室包括第一进口段和燃烧室，所述第一进口段后端与燃烧室的燃料入口相通，前端与煤粉燃烧器的进风管相接；所述第一进口段后端的截面积不小于其前端的截面积，所述燃烧室前端的截面积不小于第一进口段后端的截面积，且大于所述第一进口段前端的截面积。

【技术特征摘要】
1.一种煤粉燃烧器，其特征在于，包括热源和维持内部煤粉气流具有预定过量空气系 数的内燃室，所述热源位于内燃室内，所述内燃室具有进口和出口 ；所述热源能够点燃通过 内燃室的煤粉，并使煤粉在内燃室内进行还原性燃烧，所述内燃室包括第一进口段和燃烧 室，所述第一进口段后端与燃烧室的燃料入口相通，前端与煤粉燃烧器的进风管相接；所述 第一进口段后端的截面积不小于其前端的截面积，所述燃烧室前端的截面积不小于第一进 口段后端的截面积，且大于所述第一进口段前端的截面积。2.根据权利要求1所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述第一进口段内表面与第一参 照平面的两个交线的夹角角度在10度到55度之间，所述第一参照平面为通过所述第一进 口段中线的平面。3.根据权利要求1或2所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述燃烧室前端的截面积与所 述第一进口段前端的截面积与的比值在1. 2到5之间。4.根据权利要求1、2或3所述的煤粉燃烧器，其特征在于，还包括前端与第一进口段后 端相接，后端与燃料入口相通的第二进口段；所述第二进口段后端的截面积不小于其前端 的截面积；所述第二进口段前端的截面积不小于第一进口段后端的截面积，且大于所述第 一进口段前端的截面积，所述燃烧室前端的截面积不小于第二进口段后端的截面积，且大 于...

【专利技术属性】
技术研发人员：程昌业，张超群，张孝勇，龚泽儒，崔星源，
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：37[中国|山东]