本发明专利技术涉及一种浓侧分级的煤粉解耦燃烧器及解耦燃烧方法。所述燃烧器包括喷口(1)和一对集粉稳焰器，该一对集粉稳焰器后端的横截面为由喷口(1)边缘至中心逐渐缩小的阶梯状结构。本发明专利技术提供的煤粉解耦燃烧器及燃烧方法的突出特点：通过集粉稳焰器对浓粉气流的局部再分级浓缩，可使局部煤粉气流达到超浓的浓缩效果。由于从浓到淡逐级引燃的燃烧方式即可产生解耦燃烧的效果，局部浓缩相比整体浓缩可以减小整个系统设备的压降和磨损。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤粉燃烧设备领域，具体地，本专利技术涉及。
技术介绍
在煤粉燃烧的实际应用中，随着煤粉空气混合物在燃烧阶段的燃烧温度和氧浓度的提高，煤粉更易快速、充分燃尽，烟气中飞灰可燃物(未燃尽碳和CO)的含量降低；同时，高温富氧又会使燃烧过程中生成的NOx大幅提高；另一方面，煤粉空气混合物在燃烧阶段的燃烧温度和氧浓度越低越有利于抑制氮氧化物NOx生成，但煤粉更不易燃尽。因而，解除煤粉燃烧的飞灰可燃物与NOx的耦合排放问题是燃烧技术上长期存在的技术难点。目前，已开发的适用于煤粉燃烧锅炉的低NOx燃烧技术主要有空气分级燃烧技术等。由于前述的耦合排放关系，传统技术往往只能侧重一个方面问题的解决，不仅不能彻底地解决问题，同时还带来许多其它问题。例如宏观空气分级燃烧技术降低NOx的效率较低，同时还会使富氧燃烧的阶段拖后，极难燃尽的焦炭和半焦推迟到低温燃烧区去燃尽，致使飞灰可燃物的含量增高，而且炉膛中大范围还原性气氛也使得炉膛结焦和水冷壁的高温腐蚀几率大大增加。目前已开发的煤粉低氮燃烧器多采用煤粉浓缩后燃烧的方式，一定程度上可降低NOx的排放，但由于浓缩效率不高，浓缩后的浓煤粉气流的A/C(空气质量与煤粉质量的比值)多在0.8 1.3之间，特别是对于挥发分低于10% 20%的煤，该气流煤粉燃烧时的空气量依然高于或接近煤中挥发分燃烧所需的空气量，挥发分与氧气的气相反应速度较快，因而该燃烧条件必然会使得煤中热解出的氮大量与氧气结合，转化成N0X。已生成的NOx虽然可通过控制空气的供给过程，使之利用半焦在还原性气氛中燃烧来部分还原，但此多相反应受气固反应速率限制，该阶段以C、CO等为主的还原剂反应活性较低，气流进入炉膛空间扩大后，还原剂扩散速度以及与NOx的接触几率极低，因而在炉膛内还原反应难以充分完成，降低NOx排放的效率较低。解耦燃烧技术可以实现解除煤炭燃烧的飞灰可燃物与NOx的耦合排放关系，是同时降低飞灰可燃物和NOx排放的有效方法。其机理是:将煤炭燃烧过程分为两个阶段，第一阶段，煤炭在很高的还原性气氛下发生热解、气化和煤气燃烧，充分利用煤炭自身的热解和气化产物将燃料型NOx转化为更为稳定的N2;第二阶段创造高温富氧但不产生热力型NOJA环境，再确保煤炭的充分燃尽。由此可见，解耦燃烧抑制NOx排放的关键过程，在燃烧初期热解气化产生的挥发份氮的转化过程，该过程主要在一次风内部、二次风混合前的较小空间范围进行，一次风与二次风混合后即开始燃尽阶段，不需要前述的空气分级燃烧产生的大范围炉膛还原性气氛。该过程是属于微观上的分级燃烧，只是机理不同于前述的宏观上的空气分级燃烧，解耦燃烧的还原剂充分利用了热解气化产物，反应活性更高。目前，人们已对解耦燃烧降低NOx的机理进行了深入研究，专利“低氮氧化物排放煤粉解耦燃烧器及煤粉解耦燃烧方法”(中国专利技术专利申请号:201110033811.8)专利技术了一种煤粉解耦燃烧器和煤粉解耦燃烧方法，其煤粉浓缩与稳燃是一体化的结构，虽然煤粉浓缩和气流加热的综合性能较好，但结构相对较为复杂，制造成本较高。另外，由于煤粉浓缩集成在燃烧器喷口上，使得煤粉浓淡分离性能不可调节，因而对燃用不同煤种只能通过提前设计来适应，因而灵活性较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种浓侧分级的煤粉解耦燃烧器，所述该燃烧器不仅可以提高解耦燃烧的效果，结构也较为简单，可以和任意一种煤粉浓缩装置对接，灵活性较高，对燃用不同煤种的适应性增强。为了实现上述目的本专利技术提供的一种浓侧分级的煤粉解耦燃烧器，所述燃烧器包括喷口 I和一对集粉稳焰器，沿气流方向，该一对集粉稳焰器后端的横截面为由喷口 I边缘至中心逐渐缩小的阶梯状结构，常规集粉稳焰器中横截面为由上之下以及由下之上逐渐缩小的阶梯状结构，例如在申请号为201110033811.8的专利申请(如图1所示)，采用该结构时，煤粉在喷口 I的中心处浓度最大，并随阶梯结构由中心往喷口外侧递减，而在本专利技术中改变常规的设置方法，将集粉稳焰器设置为横截面由喷口 I边缘至中心逐渐缩小的阶梯状结构，通过所述设置煤粉气流流经集粉稳焰器时，由于集粉稳焰器后端的阶梯型结构，在该通道内形成靠近喷口外壳体的外侧气流煤粉浓度更高、流速更快，靠近喷口内中心的煤粉浓度和流速呈相应降低的阶梯式分布；由于集粉稳焰器的前端在外侧形成更大的回流空间，从炉膛回流的热烟气量更大，而且外侧超浓煤粉气流更容易和热烟气相接处，因而外侧超浓煤粉气流受加热的强度更高，煤粉热解气化和燃烧速度更高。作为上述方案的一种改进，所述一对集粉稳焰器包括中间集粉稳焰器2和与中间集粉稳焰器2的斜面相对的设置于喷口外壳体侧壁上的侧壁集粉稳焰器3，喷口 I外壳与中间集粉稳焰器2平面形成淡粉通道，中间集粉稳焰器2的斜面和侧壁集粉稳焰器3之间形成浓粉通道。作为上述方案的再一改进，所述所述的喷口 I的中部设置浓淡隔板4，该浓淡隔板4的后端与中间集粉稳焰器2的前端相接，浓淡隔板4的两端与喷口外壳体连接。作为上述方案的又一改进，所述中间集粉稳焰器2整体的截面呈扁锥形，沿气流方向，中间集粉稳焰器2前端截面小，后端截面大，所述中间集粉稳焰器2平面的两端与喷口外壳体连接，中间集粉稳焰器2的后端距喷口外壳体的后端留有距离。作为上述方案的又一改进，所述侧壁集粉稳焰器3的数目为两个，该侧壁集粉稳焰器3的整体横截面呈扁锥形，沿气流方向，前端截面小，后端截面大，侧壁集粉稳焰器3的外侧面与喷口 I连接，斜侧面与中间集粉稳焰器2的斜侧面之间设有空间。本专利技术还提供了一种基于浓侧分级的煤粉解耦燃烧器的燃烧方法，所述方法基于浓侧分级的煤粉解耦燃烧器，所述燃烧器包括喷口 I和一对集粉稳焰器，沿气流方向，该一对集粉稳焰器后端的横截面为由喷口I边缘至中心逐渐缩小的阶梯状结构，所述方法包括以下步骤:I)所述煤粉进入喷口 I后，经过相对设置的一对集粉稳焰器时，由于斜面的挤压作用，空气向喷口内中部流动，煤粉由于惯性作用，煤粉气流的浓度提高，形成浓煤粉气流2)所述煤粉经过相对设置的集粉稳焰器时，由于该一对集粉稳焰器后端的阶梯型结构，阶梯高的气流受挤压大，在该通道内形成靠近喷口外壳体的外侧气流煤粉浓度更高、流速更快，靠近喷口内中心的煤粉浓度和流速呈相应降低的阶梯式分布，该一对集粉稳焰器的前端在外侧形成更大的回流空间，从炉膛回流的热烟气量更大，外侧浓煤粉气流受加热的强度更高。作为优选，本专利技术的装置还可以和其他煤粉煤粉浓缩装置对接，从而实现对煤粉的进一步浓缩，得到浓侧再分级的煤粉解耦燃烧器，所述一对集粉稳焰器包括中间集粉稳焰器2和与中间集粉稳焰器2的斜面相对的设置于喷口外壳体侧壁上的侧壁集粉稳焰器3，该中间集粉稳焰器2将喷口 I分成浓粉通道和淡粉通道，所述煤粉中的浓粉气流6和淡粉气流5分别进入喷口 I的浓粉通道和淡粉通道，淡粉气流5经过喷口 I进入炉膛燃烧，其气流通道横截面的面积沿气流方向逐渐变小。作为进一步的优选，所述步骤I)和2)包括以下子步骤:11)浓粉气流6经过相对设置的中间集粉稳焰器2的浓粉通道时，由于斜面的挤压作用，空气向喷口内中部流动，煤粉由于惯性作用，浓煤粉气流的浓度进一步提高，形成超浓煤粉气流；使得浓侧煤粉气流再分级为超浓煤粉气流和浓煤粉气流；21)浓粉气流6经过相对设置的中间集粉本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种浓侧分级的煤粉解耦燃烧器，所述燃烧器包括喷口(1)和一对集粉稳焰器，其特征在于，该一对集粉稳焰器后端的横截面为由喷口(1)边缘至中心逐渐缩小的阶梯状结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郝江平，李静海，刘新华，刘雅宁，葛蔚，孙广藩，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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