低温等离子体旋流煤粉炉炉内深度分级低NOx燃烧系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低温等离子体旋流煤粉炉炉内深度分级低NOx燃烧系统，包括煤粉锅炉以及对冲布置在锅炉两侧的低温等离子旋流煤粉点火燃烧器，所述低温等离子旋流煤粉点火燃烧器的一次风喷口与煤粉锅炉的炉膛主燃区相连，且炉膛主燃区与二次风主管道喷口连接，所述锅炉的炉膛燃尽区安装分段风喷嘴，所述二次风主管道配置二次风支管，所述分段风喷嘴与二次风支管连接；因此：本发明专利技术把低温等离子旋流煤粉燃烧器与炉内分级低NOx燃烧系统相结合，从而保证燃烧设备在低负荷状况下能稳定燃烧，同时解决在不降低锅炉经济效率的前提下，降低NOx的排放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种煤粉低NOx燃烧系统，尤其是一种将低温等离子旋流煤粉燃烧器以及炉内分级配风技术结合应用到锅炉的煤粉低NOx燃烧系统。属于热能动力工程
，以及环保

技术介绍
氮氧化物是主要的大气污染物之一，主要包括NO、N02、N20、N2O3、N2O5等，统称NOx。 氮氧化物除了作为一次污染物伤害人体健康外，还会产生多种二次污染。氮氧化物是生成臭氧的重要前体物之一，也是形成区域细粒子污染和灰霾的重要原因，从而使我国珠江三角洲等经济发达地区大气能见度日趋下降，灰霾天数不断增加。近年来，我国总颗粒物排放量基本得到控制，二氧化硫排放量有所下降，但氮氧化物排放量随着我国能源消费和机动车保有量的快速增长而迅速上升。研究结果还显示，氮氧化物排放量的增加使得我国酸雨污染由硫酸型向硫酸和硝酸复合型转变，硝酸根离子在酸雨中所占的比例从上世纪80年代的1/10逐步上升到近年来的1/3。“十一五”期间，氮氧化物排放的快速增长加剧了区域酸雨的恶化趋势，部分抵消了我国在二氧化硫减排方面所付出的巨大努力。 火电行业氮氧化物排放量巨大，迫切需要控制。据中国环保产业协会组织的《中国火电厂氮氧化物排放控制技术方案研究报告》的统计分析，2007年火电厂排放的氮氧化物总量已增至840 万吨，比2003年的597. 3万吨增加了近40. 6%，约占全国氮氧化物排放量的35% 40%。 2007年我国单位发电量的氮氧化物排放水平为3. 1克/千瓦时，同世界主要工业国家比较， 高于美国、日本、英国、德国等发达国家1999年的单位发电量排放水平。据专家预测，随着国民经济发展、人口增长和城市化进程的加快，中国氮氧化物排放量将继续增长。2008年全国氮氧化物排放量达到2000万吨，成为世界第一氮氧化物排放国。若无控制，氮氧化物排放量在2020年将达到3000万吨，给我国大气环境带来巨大的威胁。火电行业煤粉燃烧过程中生成NOx的三种机理为热力型、瞬间型和燃料型。燃料型NOx占NOx总排放量的80%。燃料型NOx是由于燃料中含有氮(N)而生成，在煤粉燃烧过程中，燃料N随挥发份逸出，和入炉空气中氧反应生成NOx ；在煤粉主燃区中缺氧燃烧， 在煤粉燃烧初始阶段，燃料N随挥发份逸出，生成NOx，然后在缺氧的情况下，NOx又被还原成N2，最后在主燃区上部适当位置，喷入燃尽风，将飞灰中焦炭燃尽。目前锅炉厂普遍采用的低NOx燃烧技术主要有空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术、提前着火强化燃烧及再燃技术等。这些技术的应用通常会对炉内的燃烧组织产生改变，从而影响锅炉的燃烧效率。 锅炉实际运行时，在虑煤粉喷入炉膛后的着火、稳燃和燃尽的要求，以及锅炉运行经济性指标，燃料分级和空气分级的程度有限，NOx减排的效果无法达到预期。因此，电站锅炉迫切需要一种对稳燃和燃烧效率不产生影响的高效低NOx燃烧技术，来满足电站煤粉锅炉NOx减排的要求
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种低温等离子体旋流煤粉炉炉内深度分级低 NOx燃烧系统，其在燃料燃烧前对燃料进行热裂化处理，提高燃烧效果；在燃料炉内燃烧中采用分级配风，从而降低NOx生成。因此，本专利技术的技术目的是把低温等离子旋流煤粉燃烧器与炉内分级低NOx燃烧系统相结合，从而保证燃烧设备在低负荷状况下能稳定燃烧，同时解决在不降低锅炉经济效率的前提下，降低NOx的排放。为实现以上的技术目的，本专利技术将采取以下的技术方案一种低温等离子体旋流煤粉炉炉内深度分级低NOx燃烧系统，包括煤粉锅炉以及对冲布置在锅炉两侧的低温等离子旋流煤粉点火燃烧器，所述低温等离子旋流煤粉点火燃烧器的一次风喷口与煤粉锅炉的炉膛主燃区相连，且炉膛主燃区与二次风主管道喷口连接，所述锅炉的炉膛燃尽区安装分段风喷嘴，所述二次风主管道配置二次风支管，所述分段风喷嘴与二次风支管连接；所述低温等离子旋流煤粉点火燃烧器包括顺序连接的点火煤粉旋流器、等离子发生器安装管段、一级热裂化室、主煤粉混合室以及二级热裂化室，等离子发生器安装在等离子发生器安装管段，一级热裂化室的出口处设置旋流调节器；一次风管道通过风粉三通分别与主煤粉管道以及点火煤粉管道连接，而主煤粉管道与主煤粉混合室连接，点火煤粉管道与点火煤粉旋流器连接。所述等离子发生器包括阴极组件、阳极组件以及将阴极组件、阳极组件连接的阴阳极连接件，其中所述阴极组件，包括两端敞口设置的阴极壳体、内设空腔的阴极以及阴极导电杆；阴极壳体的上端与阴极顶盖封接，且阴极壳体的内壁面加工有阴极水冷环形槽； 阴极外壁的两端分别与阴极水冷环形槽上下两侧的凸缘对应地液密封连接；阴极导电杆的一端伸出阴极顶盖后与阴极接线板固紧，另一端则置于阴极的内腔，且阴极导电杆、阴极、 阴极壳体以及阴极顶盖装配后形成阴极进气室，同时阴极外壳上对应地开设有与阴极进气室贯通的阴极进气口以及分别与水冷环形槽连通的阴极进水口和阴极出水口，所述阴极导电杆与阴极的内腔螺纹连接后与阴极电弧控制器固定；所述阴极电弧控制器包括旋流件本体，该旋流件本体沿轴线开设有中心喷管；所述旋流件本体包括旋流圆柱段以及沿圆柱段的一端收缩延伸而成的旋流圆锥段，同时，所述旋流圆柱段的外表面开设螺旋槽；所述中心喷管、螺旋槽均通过阴极导电杆上开设的导流通孔与阴极进气室连通，且中心喷管由锥段喷管以及沿锥段喷管细端延伸而成的柱段喷管组成，所述柱段喷管开设于旋流圆锥段内， 而锥段喷管则开设于旋流圆柱段内，且中心喷管的大端与阴极导电杆相邻；所述阳极组件， 包括阳极、阳极水套、阳极壳体以及阳极旋流环；阳极壳体紧靠着上端部的内壁设置凹槽， 阳极旋流环的外圆面与凹槽槽底相对设置的敞口端部紧密配合封接，该阳极旋流环与凹槽槽底之间的空间形成阳极进气室；阳极旋流环的圆周方向均布2个以上的切向流孔；阳极沿轴向开设用于等离子体喷射的喷管，且阳极置于阳极旋流环的下方，同时阳极的外表面与阳极壳体液密封连接；阳极水套置于阳极与阳极壳体之间，该阳极水套将阳极与阳极壳体之间的空间隔成连通的阳极冷却水出水室和阳极冷却水进水室；阳极壳体上分别开设有与阳极冷却水进水室贯通连接的阳极冷却水进口、与阳极冷却水出水室相贯通的阳极冷却水出口、与阳极进气室贯通连接的阳极进气口以及用于安装引弧器的安置腔；所述阴阳极连接件，包括绝缘套筒，该绝缘套筒的一端与阴极螺纹连接，另一端则通过压紧法兰与与阳极连接。所述阴极外壁与水冷环形槽之间的空间通过设置阴极水套分隔成连通的阴极冷5却水进水室和阴极冷却水出水室；且阴极水套的一端与阴极水冷环形槽螺纹连接，阴极进水口与阴极冷却水进水室连通，阴极出水口则与阴极冷却水出水室连通。所述阴极进气口与阴极进气室的内壁垂直连接；阴极进水口与阴极冷却水进水室内壁切向连接，阴极出水口与阴极冷却水出水室内壁垂直连接；阳极进气口与阳极进气室内壁切向连接；阳极冷却水进口、阳极冷却水出口分别与阳极冷却水进水室内壁上端面、阳极冷却水出水室内壁上端面对应地切向连接。所述引弧器为高频引弧器，包括衔铁、线圈、绝缘支架以及探针；所述探针为钨针， 线圈与电磁振荡器连接；衔铁的一端与绝缘支架铰接，另一端则与线圈相邻接；钨针一端与衔铁固定连接，另一端则穿过绝缘支架悬置。根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果1、本专利技术采用低温等离子旋流煤粉点火本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种低温等离子体旋流煤粉炉炉内深度分级低ＮＯｘ燃烧系统，包括煤粉锅炉以及对冲布置在锅炉两侧的低温等离子旋流煤粉点火燃烧器，所述低温等离子旋流煤粉点火燃烧器的一次风喷口与煤粉锅炉的炉膛主燃区相连，且炉膛主燃区与二次风主管道喷口连接，其特征在于：所述锅炉的炉膛燃尽区安装分段风喷嘴，所述二次风主管道配置二次风支管，所述分段风喷嘴与二次风支管连接；所述低温等离子旋流煤粉点火燃烧器包括顺序连接的点火煤粉旋流器、等离子发生器安装管段、一级热裂化室、主煤粉混合室以及二级热裂化室，等离子发生器安装在等离子发生器安装管段，一级热裂化室的出口处设置旋流调节器；一次风管道通过风粉三通分别与主煤粉管道以及点火煤粉管道连接，而主煤粉管道与主煤粉混合室连接，点火煤粉管道与点火煤粉旋流器连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，耿荐，李宁建，
申请(专利权)人：南京创能电力科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：84