專利名稱：中小型工業(yè)鍋爐用高效低NOx粉煤燃燒器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬于煤粉燃燒技術(shù)領域，具體涉及一種帶鈍體及預燃室的新型中小型 工業(yè)鍋爐用高效低NOx煤粉燃燒器。
背景技術(shù)：
煤炭在我國具有廣泛的資源和價格優(yōu)勢。煤粉燃燒技術(shù)逐步成熟，在國內(nèi)外電站 鍋爐上良好的應用效果及其燃燒和環(huán)?？刂品矫娴膬?yōu)勢，為煤粉在工業(yè)窯爐和中小型工業(yè) 鍋爐上的應用提供了寬廣的空間。工業(yè)窯爐煤粉燃燒器的煤粉燃燒效率、環(huán)保效果等有較 大的局限性；而用于電站鍋爐的煤粉燃燒器，需要有較大的空間，無法適應中小型鍋爐的爐 膛狀況；又由于油價的上漲和燃氣供應條件的限制，以燃油和燃氣為燃料的鍋爐一般運行 成本較高，經(jīng)濟上是不合理的，并受地域的限制。因而研制結(jié)構(gòu)和功能合理、環(huán)保效果好的 煤粉燃燒器也日益顯示出它的必要性和緊迫性。

實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決上述問題，設計一種煤氣快速點火、高燃燒效率、低NOx發(fā)生 量、結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、滿足一般工業(yè)窯爐和中小型工業(yè)鍋爐實用要求的粉煤燃燒器。本 實用新型提供的粉煤燃燒器可以在同一臺鍋爐上安裝多臺該種燃燒器，以滿足大型鍋爐的 要求。本發(fā)明提供的低污染高效煤粉燃燒器主要由一次風管、二次風室、三次風室、鈍 體、三次風旋流葉片、二次風旋流葉片、預燃室、三次風調(diào)節(jié)板、二次風調(diào)節(jié)板和煤氣點火器 套管組成。所述的一次風管前端連接預燃室的入口端，在所述預燃室內(nèi)壁上設置有鈍體， 所述的煤氣點火器套管與預燃室連通，在所述預燃室的外空間依次套有二次風室和三次風 室，在二次風室和三次風室的入口端分別設置有二次風調(diào)節(jié)板和三次風調(diào)節(jié)板，所述的二 次風調(diào)節(jié)板和三次風調(diào)節(jié)板可以繞固定在二次風室和三次風室內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，在所述的 預燃室與二次風室外套管之間形成二次風通道，二次風室外套管與三次風室之間形成三次 風通道，在所述的二次風通道和三次風通道內(nèi)分別設置有軸向二次風旋流葉片、三次風旋 流葉片。一次風管、鈍體與二次風室、三次風室同軸布置。常溫或預熱空氣輸送來的煤粉 經(jīng)由一次風管噴出，在預燃室內(nèi)鈍體的作用下，于鈍體背風面形成一定體積的煙氣回流區(qū) 域；而在預燃室內(nèi)擴張煤粉氣流的外邊緣，因射流的卷吸作用，形成小粒徑煤粉的循環(huán)回流 區(qū)，該回流區(qū)有利于煤氣點火槍點燃煤粉；退出煤氣點火槍后，由于鈍體背風面回流區(qū)的存 在及預燃室外壁的加熱，可實現(xiàn)煤粉的提前點火、預燃，并對煤粉的穩(wěn)定燃燒起到一定的作 用，對于一些難燃煤粉也有較好的效果。經(jīng)過預燃室點火及一定程度預燃的煤粉煙氣氣流由預燃室出口噴出，并與具有強 旋流強度的二次風相遇及混合燃燒；由于二次風的強旋流作用，在火焰中心形成較大體積 的中心高溫煙氣回流區(qū)，強化煤粉火焰的穩(wěn)定效果，又由于一次風和二次風只占總風量的35 55%，能有效降低煤粉火焰的最高溫度及保證燃燒能在缺氧狀態(tài)下進行，可有效控制 NOx的生成量，并使已生成的NOx部分被還原，實現(xiàn)效果良好的低NOx燃燒效果。燃燒不足的氧氣由三次風提供，三次風采用相對二次風較低的旋流角度，以控制 三次風與中心煙氣流的混合位置及時機，在保證煤粉充分燃燒的基礎上，又能獲得卷吸爐 膛深處的更高溫度的高溫煙氣，進一步穩(wěn)定煤粉火焰，適應燃燒較低熱值煤粉的需求。本 燃燒器的結(jié)構(gòu)特征是一次風管、二次風管和三次風管同軸布置。煤粉燃燒特征是分級供 風、分段燃燒，鈍體、預燃室與高溫煙氣回流區(qū)相互配合，既能保證煤粉的穩(wěn)定高效燃燒，又 可有效控制燃燒過程的最高溫度，減少NOx的發(fā)生量。本實用新型的優(yōu)點在于1、旋流運動和分級燃燒使得煤粉燃燒更充分，火焰更穩(wěn)定；2、低氧區(qū)域的存在可以有效抑制NOx的形成，并促進已生成的NOx的還原；3、高溫煙氣在燃燒室(如鍋爐空腔)內(nèi)垂直截面上分布均勻，并無爐壁結(jié)渣和高 溫腐蝕現(xiàn)象發(fā)生；4、有良好的煤種適應能力；5、通過供煤粉量與二次風量、三次風量的匹配調(diào)整，能實現(xiàn)低負荷下的穩(wěn)定運 行；6、控制簡單，運行費用低廉。

圖1為煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為煤粉燃燒器正面結(jié)構(gòu)示意圖,圖中 I-一次風管
2- 二次風室
3-三次風室
4-鈍體5-三次風旋流葉片6-二次風旋流葉片7-預燃室8-二次風縮口9-三次風調(diào)節(jié)板 10-二次風調(diào)節(jié)板 11-煤氣點火器套管
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。本實用新型提供了一種中小型工業(yè)鍋爐用高效低NOx煤粉燃燒器，如圖1、圖2所 示，所述的燃燒器包括一次風管1、二次風室2、三次風室3、鈍體4、三次風旋流葉片5、二次 風旋流葉片6、預燃室7、三次風調(diào)節(jié)板9、二次風調(diào)節(jié)板10、煤氣點火器套管11。采用煤氣 或液化石油天然氣點火，點火槍由套管11伸入預燃室7，點燃煤粉氣流。所述的一次風管1前端連接預燃室7的入口端，用于將煤粉吹送入預燃室7內(nèi)部； 所述預燃室7的入口端直徑等于一次風管1的直徑，預燃室7從入口端到出口端之間具有 擴張段和直管段兩部分，擴張段與直管段之間平滑過渡連接；在所述預燃室7內(nèi)壁上設置 有鈍體4，鈍體4為圓錐結(jié)構(gòu)，圓錐頂點位于一次風管1噴口前端面上，圓錐型鈍體4與一 次風管1同軸線，圓錐底面直徑為一次風管1內(nèi)徑的1/2 1. 0倍。所述的煤氣點火器套 管11與預燃室7連通，用于點燃預燃室7內(nèi)的煤粉；在所述預燃室7的外空間套有二次風 室2和三次風室3，在二次風室和三次風室3的入口段分別設置有二次風調(diào)節(jié)板10和三次風調(diào)節(jié)板9，所述的二次風調(diào)節(jié)板10和三次風調(diào)節(jié)板9可以繞固定在二次風室2和三次風 室3內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，從而調(diào)節(jié)進入二次風室2和三次風室3內(nèi)的風量。在所述的預燃室7 外套管與二次風室2外套管之間形成二次風通道，二次風室2外套管與三次風室3外套管 之間形成三次風通道，在所述的二次風通道和三次風通道內(nèi)分別設置有軸向二次風旋流葉 片6、三次風旋流葉片5，二次風旋流葉片6、三次風旋流葉片5可以分別將二次風室2和三 次風室3內(nèi)的直流風變成旋流風，旋流風可以卷吸爐膛內(nèi)的高溫氣體。所述的一次風管1、 二次風室2、三次風室3和鈍體4同軸線設置。所述的預燃室7的擴張段的擴張角為40° 70°，直管段長度為150 250mm，直 管段直徑為一次風管1內(nèi)徑的3 3. 5倍。所述的一次風管1為水平直管，一次風管1連接煤粉輸送管，同時連有一次風機或 壓力空氣。工作時，首先開啟助燃風機吹凈爐膛內(nèi)積存的可燃粉劑，5分鐘后，開啟一次風 機或(使用壓力空氣時)打開一次風供氣閥；然后點燃煤氣點火槍并由煤氣點火器套管11 插入預燃室7內(nèi)，點燃預燃室7內(nèi)的煤粉。在煤氣點火槍火焰穩(wěn)定后，將常溫或預熱一次風 輸送來的煤粉經(jīng)由一次風管1噴出，煤粉被輸送到預燃室7當中，實施點火操作。一次風管1提供的煤粉在鈍體4的作用下，于鈍體4背風面形成一定體積的煙氣 回流區(qū)域，而在預燃室7內(nèi)擴張段煤粉氣流的外邊緣，因射流的卷吸作用，形成小粒徑煤粉 的循環(huán)回流區(qū)，該回流區(qū)有利于煤氣點火槍點燃煤粉。在煤粉被點燃并于燃燒器前端形成 穩(wěn)定火焰時，切斷點火燃氣，完全靠煤粉自己燃燒。所述的助燃風由三部分組成，第一部分是一次風管1提供的一次風，第二部分是 二次風室2提供的二次風，第三部分是三次風室3提供的三次風。煤粉燃燒過程中，可通過控制二次風調(diào)節(jié)板10和三次風調(diào)節(jié)板9的旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)二 次風和三次風的流量和比例，實現(xiàn)煤粉充分燃燒和廢煙氣氧勢的控制；二次風采取強旋流 方式，以利于燃燒器前端形成適當?shù)母邷責煔饣亓鲄^(qū)域，穩(wěn)定煤粉火焰。二次風縮口 8設置 在所述的二次風室2在靠近預燃室7出口端，如圖1所示，二次風縮口 8的角度為斜邊與水 平夾角α為15° 20°，寬度h為50 100mm。燃燒器工作時，二次風室2提供的二次風量為總風量的25 40%內(nèi)可調(diào)，三次風 室3提供的三次風采用適當旋流強度和流速，以控制三次風與中心煙氣流的混合時機以及 控制煤粉火焰的長度，其旋流角為30° 40°，三次風量為總風量的45 60%內(nèi)可調(diào)。一 次風管1提供一次風為預燃室7供給煤粉，一次風量為總風量的10 15%內(nèi)可調(diào)。上述一 次風量、二次風量和三次風量根據(jù)不同煤種的需要，在相應的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，但是總風量保持 100%。二次風室2和三次風室3分別連接助燃風管，助燃風管連接二次風機或壓力空氣， 為燃燒器提供助燃空氣，即二次風和三次風。燃燒器前端插入工業(yè)窯爐或煤粉工業(yè)鍋爐的 一端，并固定在爐體上。 本實用新型由于采取了鈍體4穩(wěn)燃、預燃室7煤粉預燃燒、助燃空氣分級分段供 給、二次風卷吸高溫煙氣、三次風對煤粉二次燃燒區(qū)域里未燃盡煤粉燃燒反應動力學條件 的干預和改善、簡單靈活的控制方法，因而具有無油點火、燃燒穩(wěn)定、低NOx、高效、適合負荷 大幅度變化和對煤種限制少的特點，廣泛適用于一般的燃煤工業(yè)窯爐和中小型環(huán)保高效煤 粉鍋爐，同時也可采用多臺布置的方式，滿足大型鍋爐的需求。
權(quán)利要求一種中小型工業(yè)鍋爐用高效低NOx煤粉燃燒器，其特征在于所述的煤粉燃燒器主要由一次風管、二次風室、三次風室、鈍體、三次風旋流葉片、二次風旋流葉片、預燃室、三次風調(diào)節(jié)板、二次風調(diào)節(jié)板和煤氣點火器套管組成，所述的一次風管前端連接預燃室的入口端，在所述預燃室內(nèi)壁上設置有鈍體，所述的煤氣點火器套管與預燃室連通，在所述預燃室的外空間依次套有二次風室和三次風室，在二次風室和三次風室的入口端分別設置有二次風調(diào)節(jié)板和三次風調(diào)節(jié)板，所述的二次風調(diào)節(jié)板和三次風調(diào)節(jié)板可以繞固定在二次風室和三次風室內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，在所述的預燃室與二次風室外套管之間形成二次風通道，二次風室外套管與三次風室之間形成三次風通道，在所述的二次風通道和三次風通道內(nèi)分別設置有軸向二次風旋流葉片、三次風旋流葉片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型工業(yè)鍋爐用高效低NOx煤粉燃燒器，其特征在于所 述的一次風管、二次風室、三次風室和鈍體同軸線設置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型工業(yè)鍋爐用高效低NOx煤粉燃燒器，其特征在于所 述的鈍體為圓錐結(jié)構(gòu)，圓錐頂點位于一次風管噴口前端面上，圓錐底面直徑為一次風管內(nèi) 徑的1/2 1.0倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型工業(yè)鍋爐用高效低NOx煤粉燃燒器，其特征在于所 述的預燃室的入口端直徑等于一次風管的直徑，預燃室從入口端到出口端之間具有擴張 段和直管段兩部分，擴張段與直管段之間平滑過渡連接；預燃室擴張段的擴張角為40° 70°，直管段長度為150 250mm，直徑為一次風管內(nèi)徑的3 3. 5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型工業(yè)鍋爐用高效低NOx煤粉燃燒器，其特征在于在 所述的二次風室靠近預燃室出口端設置二次風縮口，二次風室縮口角度為斜邊與水平夾角 a為15° 20°，縮口寬度h為50 100mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型工業(yè)鍋爐用高效低NOx煤粉燃燒器，其特征在于所 述二次風室產(chǎn)生的二次風旋流角為30° 40°，三次風室產(chǎn)生三次風的旋流角為30° 40°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的中小型工業(yè)鍋爐用高效低NOx煤粉燃燒器，其特征在 于一次風管需要的一次風量為總風量的10 15%;二次風室需要的二次風量為總風量的 25 40% ；三次風室需要三次風量為總風量的45 60%。
專利摘要本實用新型公開了一種高效低NOx煤粉燃燒器，屬于煤粉燃燒技術(shù)領域。所述的煤粉燃燒器主要由一次風管、二次風室、三次風室、鈍體、預燃室組成。來自一次風管的直流煤粉氣流經(jīng)鈍體的作用向外擴散，在預燃室預燃后，經(jīng)燃燒器噴口噴出，分步與旋流二次風、三次風相遇并混合。二次風采取強旋流方式，以利于燃燒器前端形成適當?shù)母邷責煔饣亓鲄^(qū)域，穩(wěn)定煤粉火焰；三次風采用適當旋流強度和流速，以控制三次風與中心煙氣流的混合時機以及控制煤粉火焰的長度。本實用新型具有分級供氣、穩(wěn)燃、低NOx、高效、適合負荷大幅度變化和多煤種的特點，可廣泛適用于燃煤工業(yè)窯爐、環(huán)保高效煤粉工業(yè)鍋爐。
文檔編號F23D1/02GK201680364SQ201020152578
公開日2010年12月22日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者任彥斌, 張宗旺, 杜銘華, 王歡, 郎鳳娥, 郎慧德, 郎鵬德 申請人:山西藍天環(huán)保設備有限公司