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，内燃室包括前后相接的燃烧室和第一出口通道，所述第一出口通道后端与锅炉的炉膛相通，所述第一出口通道后端的截面积不大于其前端的截面积，且小于燃烧室后端的截面积。本发明专利技术提供的煤粉燃烧器中，第一出口通道后端的截面积小于燃烧室后端的截面积，从燃烧室内流出的高温煤粉燃烧火焰经过第一出口通道喷射到炉膛中时，其流动速度会因为通流截面的减小而增加，进而增加高温煤粉燃烧火焰的动量，满足炉膛燃烧组织的需要，提高锅炉的燃烧效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种燃烧设备，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3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。为了提高内燃室 煤粉不完全燃烧的程度，一般将内燃室的适当部分的截面积设计的足够大，以有意降低煤 粉气流的流动速度，延长煤粉气流在内燃室内的停留时间，促进煤粉在内燃室内的不完全 燃烧。在燃烧难着火的煤种时，也需要增加煤粉气流的通流截面，以延长煤粉气流在火源附 近的停留时间，促进煤粉着火及燃烧，扩大煤粉燃烧器对煤种的适应能力。在上述情况下，在内燃室内经过不完全燃烧的煤粉最终要进入锅炉的炉膛内进行 充分燃烧、燃尽；然而，流速较低的煤粉气流形成的高温煤粉燃烧火焰的速度较低，不能提 供预定的动量，会对锅炉炉膛内的整体燃烧组织造成不利影响，降低锅炉的整体燃烧效率。 即使不存在有意降低煤粉气流流动速度的情况，也需要提高高温煤粉燃烧火焰的流动速 度，提高高温煤粉燃烧火焰的动量，保证锅炉的热效率。因此，在利用内燃式燃烧技术稳定燃烧和降低氮氧化物排放量时，如何使进入锅 炉炉膛内的高温煤粉燃烧火焰满足锅炉燃烧的需要，同时保证锅炉的燃烧效率是锅炉技术 领域的一个技术难题。
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 炉的燃烧效率的同时，保证进入炉膛的高温煤粉燃烧火焰能够满足锅炉燃烧的需要。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 包括前后相接的燃烧室和第一出口通道，所述第一出口通道后端与锅炉的炉膛相通，所述 第一出口通道后端的截面积不大于其前端的截面积，且小于燃烧室后端的截面积。优选的，所述第一出口通道包括弧形过渡段；所述弧形过渡段的前端和后端通过 曲面过渡，在煤粉气流流动方向上，所述弧形过渡段的截面积逐渐减小。可选的，所述曲面为内凸的曲面。可选的，所述曲面为外凹的曲面。优选的，所述第一出口通道还包括前后相接的第一出口段和第二出口段，所述第 一出口段与燃烧室后端相通，所述第二出口段的后端与锅炉的炉膛相通，所述第一出口段 后端截面积不大于其前端的截面积，第二出口段后端的截面积不大于其前端的截面积；所 述第二出口段前端的截面积不大于第一出口段后端的截面积，且小于第一出口段前端截面 积。可选的，所述第一出口通道后端偏离燃烧室的中线。4优选的，所述第一出口通道后端的通流截面积不小于所述进口的通流截面积。优选的，还包括前端与燃烧室后端相接，后端与锅炉的炉膛相通的第二出口通道， 所述第二出口通道后端的截面积不大于其前端的截面积，所述第一出口通道后端的截面积 与第二出口通道后端的截面积之和小于燃烧室后端的截面积。为了实现上述第二个目的，本专利技术提供的锅炉包括炉膛，还包括燃烧器，所述燃烧 器为上述任一种的煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器的内燃室与炉膛相通，以使高温煤粉燃烧 火焰喷入炉膛中。本专利技术提供的煤粉燃烧器包括前端与燃烧室的后端相接，后端与锅炉的炉膛相通 的第一出口通道，且第一出口通道后端的截面积不大于其前端的截面积，且小于燃烧室后 端的截面积。该结构的煤粉燃烧器中，由于第一出口通道后端的截面积小于燃烧室后端的 截面积，这样，从燃烧室内流出的高温煤粉燃烧火焰经过第一出口通道喷射到炉膛中时，其 流动速度会因为通流截面的减小而增加，进而增加高温煤粉燃烧火焰的动量，满足炉膛燃 烧组织的需要，在保证锅炉具有适当燃烧功率的同时，提高锅炉的燃烧效率。在进一步的技术方案中，所述第一出口通道包括弧形过渡段，且弧形过渡段的前 端和后端通过曲面过渡本文档来自技高网...

【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的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，所述内燃室包括前后相接的燃烧室和第一出口通道，所述第一出口通道后端与锅炉的炉膛相通，所述第一出口通道后端的截面积不大于其前端的截面积，且小于燃烧室后端的截面积。

【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的过量空气 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，所述内燃室包括前后相接的燃烧 室和第一出口通道，所述第一出口通道后端与锅炉的炉膛相通，所述第一出口通道后端的 截面积不大于其前端的截面积，且小于燃烧室后端的截面积。2.根据权利要求1所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述第一出口通道包括弧形过渡 段；所述弧形过渡段的前端和后端通过曲面过渡，在煤粉气流流动方向上，所述弧形过渡段 的截面积逐渐减小。3.根据权利要求2所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述曲面为内凸的曲面。4.根据权利要求2所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述曲面为外凹的曲面。5.根据权利要求1-4任一项所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述第一出口通道还包 括前后相接的第一出口段和第二出口段，所述第一出口段与燃烧室后端相通，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：程昌业，王雨蓬，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]