專(zhuān)利名稱(chēng)：一種濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒器及燃燒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤粉燃燒設(shè)備領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒器及燃燒方法。
背景技術(shù)：
在煤粉燃燒的實(shí)際應(yīng)用中，隨著煤粉空氣混合物在燃燒階段的燃燒溫度和氧濃度的提高，煤粉更易快速、充分燃盡，煙氣中飛灰可燃物(未燃盡碳和CO)的含量降低；同時(shí)，高溫富氧又會(huì)使燃燒過(guò)程中生成的NOx大幅提高；另一方面，煤粉空氣混合物在燃燒階段的燃燒溫度和氧濃度越低越有利于抑制氮氧化物NOx生成，但煤粉更不易燃盡。因而，解除煤粉燃燒的飛灰可燃物與NOx的耦合排放問(wèn)題是燃燒技術(shù)上長(zhǎng)期存在的技術(shù)難點(diǎn)。目前，已開(kāi)發(fā)的適用于煤粉燃燒鍋爐的低NOx燃燒技術(shù)主要有空氣分級(jí)燃燒技術(shù)等。由于前述的耦合排放關(guān)系，傳統(tǒng)技術(shù)往往只能側(cè)重一個(gè)方面問(wèn)題的解決，不僅不能徹底地解決問(wèn)題，同時(shí)還帶來(lái)許多其它問(wèn)題。例如宏觀空氣分級(jí)燃燒技術(shù)降低NOx的效率較低，同時(shí)還會(huì)使富氧燃燒的階段拖后，極難燃盡的焦炭和半焦推遲到低溫燃燒區(qū)去燃盡，致使飛灰可燃物的含量增高，而且爐膛中大范圍還原性氣氛也使得爐膛結(jié)焦和水冷壁的高溫腐蝕幾率大大增加。目前已開(kāi)發(fā)的煤粉低氮燃燒器多采用煤粉濃縮后燃燒的方式，一定程度上可降低NOx的排放，但由于濃縮效率不高，濃縮后的濃煤粉氣流的A/C(空氣質(zhì)量與煤粉質(zhì)量的比值)多在0.8 1.3之間，特別是對(duì)于揮發(fā)分低于10% 20%的煤，該氣流煤粉燃燒時(shí)的空氣量依然高于或接近煤中揮發(fā)分燃燒所需的空氣量，揮發(fā)分與氧氣的氣相反應(yīng)速度較快，因而該燃燒條件必然會(huì)使得煤中熱解出的氮大量與氧氣結(jié)合，轉(zhuǎn)化成N0X。已生成的NOx雖然可通過(guò)控制空氣的供給過(guò)程，使之利用半焦在還原性氣氛中燃燒來(lái)部分還原，但此多相反應(yīng)受氣固反應(yīng)速率限制，該階段以C、CO等為主的還原劑反應(yīng)活性較低，氣流進(jìn)入爐膛空間擴(kuò)大后，還原劑擴(kuò)散速度以及與NOx的接觸幾率極低，因而在爐膛內(nèi)還原反應(yīng)難以充分完成，降低NOx排放的效率較低。解耦燃燒技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)解除煤炭燃燒的飛灰可燃物與NOx的耦合排放關(guān)系，是同時(shí)降低飛灰可燃物和NOx排放的有效方法。其機(jī)理是:將煤炭燃燒過(guò)程分為兩個(gè)階段，第一階段，煤炭在很高的還原性氣氛下發(fā)生熱解、氣化和煤氣燃燒，充分利用煤炭自身的熱解和氣化產(chǎn)物將燃料型NOx轉(zhuǎn)化為更為穩(wěn)定的N2;第二階段創(chuàng)造高溫富氧但不產(chǎn)生熱力型NOJA環(huán)境，再確保煤炭的充分燃盡。由此可見(jiàn)，解耦燃燒抑制NOx排放的關(guān)鍵過(guò)程，在燃燒初期熱解氣化產(chǎn)生的揮發(fā)份氮的轉(zhuǎn)化過(guò)程，該過(guò)程主要在一次風(fēng)內(nèi)部、二次風(fēng)混合前的較小空間范圍進(jìn)行，一次風(fēng)與二次風(fēng)混合后即開(kāi)始燃盡階段，不需要前述的空氣分級(jí)燃燒產(chǎn)生的大范圍爐膛還原性氣氛。該過(guò)程是屬于微觀上的分級(jí)燃燒，只是機(jī)理不同于前述的宏觀上的空氣分級(jí)燃燒，解耦燃燒的還原劑充分利用了熱解氣化產(chǎn)物，反應(yīng)活性更高。目前，人們已對(duì)解耦燃燒降低NOx的機(jī)理進(jìn)行了深入研究，專(zhuān)利“低氮氧化物排放煤粉解耦燃燒器及煤粉解耦燃燒方法”(中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?201110033811.8)發(fā)明了一種煤粉解耦燃燒器和煤粉解耦燃燒方法，其煤粉濃縮與穩(wěn)燃是一體化的結(jié)構(gòu)，雖然煤粉濃縮和氣流加熱的綜合性能較好，但結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜，制造成本較高。另外，由于煤粉濃縮集成在燃燒器噴口上，使得煤粉濃淡分離性能不可調(diào)節(jié)，因而對(duì)燃用不同煤種只能通過(guò)提前設(shè)計(jì)來(lái)適應(yīng)，因而靈活性較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒器，所述該燃燒器不僅可以提高解耦燃燒的效果，結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，可以和任意一種煤粉濃縮裝置對(duì)接，靈活性較高，對(duì)燃用不同煤種的適應(yīng)性增強(qiáng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明提供的一種濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒器，所述燃燒器包括噴口 I和一對(duì)集粉穩(wěn)焰器，沿氣流方向，該一對(duì)集粉穩(wěn)焰器后端的橫截面為由噴口 I邊緣至中心逐漸縮小的階梯狀結(jié)構(gòu)，常規(guī)集粉穩(wěn)焰器中橫截面為由上之下以及由下之上逐漸縮小的階梯狀結(jié)構(gòu)，例如在申請(qǐng)?zhí)枮?01110033811.8的專(zhuān)利申請(qǐng)(如圖1所示)，采用該結(jié)構(gòu)時(shí)，煤粉在噴口 I的中心處濃度最大，并隨階梯結(jié)構(gòu)由中心往噴口外側(cè)遞減，而在本發(fā)明中改變常規(guī)的設(shè)置方法，將集粉穩(wěn)焰器設(shè)置為橫截面由噴口 I邊緣至中心逐漸縮小的階梯狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)所述設(shè)置煤粉氣流流經(jīng)集粉穩(wěn)焰器時(shí)，由于集粉穩(wěn)焰器后端的階梯型結(jié)構(gòu)，在該通道內(nèi)形成靠近噴口外殼體的外側(cè)氣流煤粉濃度更高、流速更快，靠近噴口內(nèi)中心的煤粉濃度和流速呈相應(yīng)降低的階梯式分布；由于集粉穩(wěn)焰器的前端在外側(cè)形成更大的回流空間，從爐膛回流的熱煙氣量更大，而且外側(cè)超濃煤粉氣流更容易和熱煙氣相接處，因而外側(cè)超濃煤粉氣流受加熱的強(qiáng)度更高，煤粉熱解氣化和燃燒速度更高。作為上述方案的一種改進(jìn)，所述一對(duì)集粉穩(wěn)焰器包括中間集粉穩(wěn)焰器2和與中間集粉穩(wěn)焰器2的斜面相對(duì)的設(shè)置于噴口外殼體側(cè)壁上的側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3，噴口 I外殼與中間集粉穩(wěn)焰器2平面形成淡粉通道，中間集粉穩(wěn)焰器2的斜面和側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3之間形成濃粉通道。作為上述方案的再一改進(jìn)，所述所述的噴口 I的中部設(shè)置濃淡隔板4，該濃淡隔板4的后端與中間集粉穩(wěn)焰器2的前端相接，濃淡隔板4的兩端與噴口外殼體連接。作為上述方案的又一改進(jìn)，所述中間集粉穩(wěn)焰器2整體的截面呈扁錐形，沿氣流方向，中間集粉穩(wěn)焰器2前端截面小，后端截面大，所述中間集粉穩(wěn)焰器2平面的兩端與噴口外殼體連接，中間集粉穩(wěn)焰器2的后端距噴口外殼體的后端留有距離。作為上述方案的又一改進(jìn)，所述側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3的數(shù)目為兩個(gè)，該側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3的整體橫截面呈扁錐形，沿氣流方向，前端截面小，后端截面大，側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3的外側(cè)面與噴口 I連接，斜側(cè)面與中間集粉穩(wěn)焰器2的斜側(cè)面之間設(shè)有空間。本發(fā)明還提供了一種基于濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒器的燃燒方法，所述方法基于濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒器，所述燃燒器包括噴口 I和一對(duì)集粉穩(wěn)焰器，沿氣流方向，該一對(duì)集粉穩(wěn)焰器后端的橫截面為由噴口I邊緣至中心逐漸縮小的階梯狀結(jié)構(gòu)，所述方法包括以下步驟:I)所述煤粉進(jìn)入噴口 I后，經(jīng)過(guò)相對(duì)設(shè)置的一對(duì)集粉穩(wěn)焰器時(shí)，由于斜面的擠壓作用，空氣向噴口內(nèi)中部流動(dòng)，煤粉由于慣性作用，煤粉氣流的濃度提高，形成濃煤粉氣流2)所述煤粉經(jīng)過(guò)相對(duì)設(shè)置的集粉穩(wěn)焰器時(shí)，由于該一對(duì)集粉穩(wěn)焰器后端的階梯型結(jié)構(gòu)，階梯高的氣流受擠壓大，在該通道內(nèi)形成靠近噴口外殼體的外側(cè)氣流煤粉濃度更高、流速更快，靠近噴口內(nèi)中心的煤粉濃度和流速呈相應(yīng)降低的階梯式分布，該一對(duì)集粉穩(wěn)焰器的前端在外側(cè)形成更大的回流空間，從爐膛回流的熱煙氣量更大，外側(cè)濃煤粉氣流受加熱的強(qiáng)度更高。作為優(yōu)選，本發(fā)明的裝置還可以和其他煤粉煤粉濃縮裝置對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤粉的進(jìn)一步濃縮，得到濃側(cè)再分級(jí)的煤粉解耦燃燒器，所述一對(duì)集粉穩(wěn)焰器包括中間集粉穩(wěn)焰器2和與中間集粉穩(wěn)焰器2的斜面相對(duì)的設(shè)置于噴口外殼體側(cè)壁上的側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3，該中間集粉穩(wěn)焰器2將噴口 I分成濃粉通道和淡粉通道，所述煤粉中的濃粉氣流6和淡粉氣流5分別進(jìn)入噴口 I的濃粉通道和淡粉通道，淡粉氣流5經(jīng)過(guò)噴口 I進(jìn)入爐膛燃燒，其氣流通道橫截面的面積沿氣流方向逐漸變小。作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述步驟I)和2)包括以下子步驟:11)濃粉氣流6經(jīng)過(guò)相對(duì)設(shè)置的中間集粉穩(wěn)焰器2的濃粉通道時(shí)，由于斜面的擠壓作用，空氣向噴口內(nèi)中部流動(dòng)，煤粉由于慣性作用，濃煤粉氣流的濃度進(jìn)一步提高，形成超濃煤粉氣流；使得濃側(cè)煤粉氣流再分級(jí)為超濃煤粉氣流和濃煤粉氣流；21)濃粉氣流6經(jīng)過(guò)相對(duì)設(shè)置的中間集粉穩(wěn)焰器2的濃粉通道時(shí)，由于中間集粉穩(wěn)焰器2和側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3后端的階梯型結(jié)構(gòu)，階梯高的氣流受擠壓大，在該通道內(nèi)形成靠近噴口外殼體的外側(cè)氣流煤粉濃度更高、流速更快，靠近噴口內(nèi)中心的煤粉濃度和流速呈相應(yīng)降低的階梯式分布；由于中間集粉穩(wěn)焰器2和側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3的前端在外側(cè)形成更大的回流空間，從爐膛回流的熱煙氣量更大，外側(cè)超濃煤粉氣流受加熱的強(qiáng)度更高；22)外側(cè)超濃煤粉氣流急速升溫,超濃煤粉發(fā)生快速熱解、氣化,揮發(fā)分氮比例大幅提高，超濃煤粉氣流的含氧量極低，以及煤熱解氣化后的揮發(fā)分中還原性強(qiáng)，揮發(fā)分氮生成穩(wěn)定的N2，超濃粉氣流的揮發(fā)分燃燒后，相繼與濃粉氣流和淡粉氣流逐步混合燃燒，由于濃煤粉中的焦炭已相繼燃燒，對(duì)氧氣的消耗增大，致使淡粉氣流與濃粉氣流混合后燃燒仍處于貧氧環(huán)境下，同時(shí)受焦炭的催化還原作用，因而焦炭氮轉(zhuǎn)化為NOx的比率很低。作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟:燃燒器內(nèi)濃粉、淡粉的揮發(fā)分以及濃粉焦炭燃燒轉(zhuǎn)化為N2后，及時(shí)補(bǔ)充二次風(fēng)，讓煤粉發(fā)生高溫富氧反應(yīng)，延長(zhǎng)在爐膛充分燃燒的時(shí)間，從而充分燃盡，降低煙氣中飛灰可燃物、CO的含量，實(shí)現(xiàn)了粉煤的解耦燃燒。本發(fā)明提供的煤粉解耦燃燒器及燃燒方法的突出特點(diǎn):1、通過(guò)集粉穩(wěn)焰器對(duì)濃粉氣流的局部再分級(jí)濃縮，可使局部煤粉氣流達(dá)到超濃的濃縮效果。由于從濃到淡逐級(jí)引燃的燃燒方式即可產(chǎn)生解耦燃燒的效果，局部濃縮相比整體濃縮可以減小整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的壓降和磨損；2、本發(fā)明的集粉穩(wěn)焰器的煤粉最濃區(qū)在噴口的外側(cè)，這樣更有利于更多的熱煙氣卷吸到超濃煤粉氣流，使之受到高速加熱的能力更強(qiáng)；3、該燃燒器適應(yīng)性強(qiáng)。由于可以和任意一種煤粉濃縮裝置對(duì)接，靈活性較高，對(duì)不同爐型和燃用不同煤種的適應(yīng)性增強(qiáng)；4、本發(fā)明的燃燒器結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，造價(jià)低，維護(hù)容易。


圖1為現(xiàn)有含有集粉穩(wěn)焰器的解耦燃燒器結(jié)構(gòu)正視圖2為本發(fā)明的煤粉解耦燃燒器的結(jié)構(gòu)正視圖；圖3為本發(fā)明的煤粉解耦燃燒器的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4為本發(fā)明的煤粉解耦燃燒器的結(jié)構(gòu)右視圖。附圖標(biāo)識(shí)1、噴口2、中間集粉穩(wěn)焰器3、側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器4、濃淡隔板5、淡粉氣流6、濃粉氣流
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒器作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖2所示，本發(fā)明所述的解耦燃燒器包括噴口 1，中間集粉穩(wěn)焰器2，側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3和濃淡隔板4。所述中間集粉穩(wěn)焰器2位于噴口 I內(nèi)的中部，所述中間集粉穩(wěn)焰器2的結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)附圖3 (燃燒器正視圖)和附圖4 (燃燒器右側(cè)剖視圖)，其整體為一個(gè)不規(guī)則的扁錐形體，平面的兩端與噴口外殼體連接，斜面的兩側(cè)分別與噴口外殼體圍成不同通道；在實(shí)施例部分，集粉穩(wěn)焰器2的前端與噴口外殼體的前端均相對(duì)于粉煤氣流相反的方向而言,在后面的部分，不做特殊說(shuō)明均以粉煤氣流相反的方向作為參照；中間集粉穩(wěn)焰器2的前端距位于噴口 I的前端留有距離；中間集粉穩(wěn)焰器2的后端與濃淡隔板4的前端相接，濃淡隔板4的兩端與噴口外殼體連接，中間集粉穩(wěn)焰器2和濃淡隔板4從而將噴口 I內(nèi)部分隔為兩部分通道；中間集粉穩(wěn)焰器2前端截面大，后端截面小，其中前端的一斜側(cè)面設(shè)有階梯型的平面槽道，在噴口中間部位低，靠近噴口外殼體外殼側(cè)高；在噴口 I內(nèi)，中間集粉穩(wěn)焰器2設(shè)有階梯型平面槽道的一側(cè)，設(shè)有側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3，側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3其整體為一個(gè)不規(guī)則的扁錐形體，前端截面大，后端截面小，外側(cè)面與噴口 I連接，斜側(cè)面與中間集粉穩(wěn)焰器2的斜側(cè)面相對(duì)并保持一定距離，前端的斜側(cè)面設(shè)有階梯型的平面槽道，在噴口中間部位低，靠近噴口 I外殼側(cè)高；而常規(guī)集粉穩(wěn)焰器中橫截面為由上之下以及由下之上逐漸縮小的階梯狀結(jié)構(gòu)，例如在申請(qǐng)?zhí)枮?01110033811.8的專(zhuān)利申請(qǐng)(如圖1所示)，采用該結(jié)構(gòu)時(shí)，煤粉在噴口 I的中心處濃度最大，并隨階梯結(jié)構(gòu)由中心往噴口外側(cè)遞減，而在本發(fā)明中改變常規(guī)的設(shè)置方法，將集粉穩(wěn)焰器設(shè)置為橫截面由噴口 I邊緣至中心逐漸縮小的階梯狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)所述設(shè)置煤粉氣流流經(jīng)集粉穩(wěn)焰器時(shí)，由于集粉穩(wěn)焰器后端的階梯型結(jié)構(gòu)，在該通道內(nèi)形成靠近噴口外殼體的外側(cè)氣流煤粉濃度更高、流速更快，靠近噴口內(nèi)中心的煤粉濃度和流速呈相應(yīng)降低的階梯式分布；由于集粉穩(wěn)焰器的前端在外側(cè)形成更大的回流空間，從爐膛回流的熱煙氣量更大，而且外側(cè)超濃煤粉氣流更容易和熱煙氣相接處，因而外側(cè)超濃煤粉氣流受加熱的強(qiáng)度更高，煤粉熱解氣化和燃燒速度更高。通過(guò)外部煤粉濃縮后的濃粉氣流6經(jīng)過(guò)噴口 I內(nèi)設(shè)有側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3的一側(cè)通道進(jìn)入爐膛燃燒，由于中間集粉穩(wěn)焰器2和側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3的斜面，所形成的氣流通道橫截面的面積沿氣流方向逐漸變??；淡粉氣流5經(jīng)過(guò)噴口 I內(nèi)另一側(cè)通道進(jìn)入爐膛燃燒，由于中間集粉穩(wěn)焰器2的斜面，所 形成的氣流通道橫截面的面積沿氣流方向逐漸變??；中間集粉穩(wěn)焰器2在噴口內(nèi)起到鈍體的作用，即煤粉氣流靠近鈍體斜面的兩側(cè)煤粉濃度高，并在鈍體的前端形成了熱煙氣回流區(qū)；
當(dāng)濃粉氣流6經(jīng)過(guò)相對(duì)的中間集粉穩(wěn)焰器2和側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3之間的通道時(shí)，由于斜面的擠壓作用，空氣向噴口內(nèi)中部流動(dòng)，而煤粉由于慣性作用，大部分沿通道流過(guò)，這樣在中間集粉穩(wěn)焰器2和側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3之間的通道內(nèi)流過(guò)的濃煤粉氣流的濃度進(jìn)一步提高，形成超濃煤粉氣流；由于該通道的階梯型結(jié)構(gòu)，階梯高的氣流受擠壓大，壓力也較高，這樣在該通道內(nèi)形成靠近噴口外殼體的外側(cè)氣流煤粉濃度更高、流速更快，靠近噴口內(nèi)中部的煤粉濃度和流速相應(yīng)降低的階梯式分布；由于中間集粉穩(wěn)焰器2和側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3的前端在外側(cè)截面更大，兩者在外側(cè)有更大的回流空間，因而從爐膛回流的熱煙氣量更大，外側(cè)超濃煤粉氣流受加熱的強(qiáng)度更高；在外側(cè)超濃煤粉氣流的雙側(cè)對(duì)爐膛高溫?zé)煔獾母鼜?qiáng)射流卷吸形成更大的回流熱量，這樣可使外側(cè)著火熱很小，截面積很薄的超濃煤粉氣流快速在強(qiáng)還原性氣氛下發(fā)生燃燒，逐級(jí)引燃中部濃煤粉氣流；并在爐膛內(nèi)，已經(jīng)燃燒的濃煤粉氣流再引燃淡粉氣流，實(shí)現(xiàn)逐級(jí)點(diǎn)火燃燒的過(guò)程。該逐級(jí)點(diǎn)火燃燒的過(guò)程更有利于提高解耦燃燒的效果。首先使超濃煤粉氣流溫度急速升高到700 1200°C高溫，煤粉發(fā)生快速熱解、氣化，揮發(fā)分氮比例大幅提高。由于超濃煤粉氣流的含氧量極低，以及煤熱解氣化后的揮發(fā)分中NH3、NCH、CmHn(碳?xì)浠衔?、CO的強(qiáng)還原性，該階段揮發(fā)分氮生成的NOx大部分已轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的N2。濃粉氣流的揮發(fā)分燃燒后，相繼與濃粉氣流和淡粉氣流逐步混合燃燒；由于濃煤粉中的焦炭已相繼燃燒，對(duì)氧氣的消耗增大，致使淡粉氣流與濃粉氣流混合后燃燒仍處于貧氧環(huán)境下，直至與二次風(fēng)混合后，貧氧燃燒的條件才有所變化。由于大部分揮發(fā)分已燃燒完，而焦炭氮析出時(shí)首先穿過(guò)碳粒表面還原性氣氛層，同時(shí)受焦炭的催化還原作用，因而焦炭氮轉(zhuǎn)化為NOx的比率很低。燃燒器燃燒較早地完成N2的轉(zhuǎn)化后，可及時(shí)補(bǔ)充二次風(fēng)，讓煤粉及早發(fā)生高溫富氧反應(yīng)，延長(zhǎng)在爐膛充分燃燒的時(shí)間，從而充分燃盡，降低煙氣中飛灰可燃物、CO的含量。由上所述，該燃燒方式可解決煤粉燃燒的飛灰可燃物、CO與耦合排放問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了二者排放同時(shí)降低的解耦燃燒。本發(fā)明所述的集粉穩(wěn)焰器整體的橫截面也可為斜波浪形等形式，只要達(dá)到外側(cè)截面大，內(nèi)側(cè)截面小，且與煤粉氣流接觸的周界長(zhǎng)即可；本發(fā)明所述的中間集粉穩(wěn)焰器2也可以?xún)H一側(cè)為階梯型截面，與之對(duì)應(yīng)的側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器3也可以只有一個(gè)，這樣可在不增大整個(gè)燃燒器外形尺寸下，有更大空間提升和確保一側(cè)的性能。本發(fā)明的淡粉側(cè)也可采用與濃粉側(cè)相同的結(jié)構(gòu)形式，以提高淡粉側(cè)的燃燒性能。本發(fā)明的噴口 I可以為矩形也可以為圓形或橢圓形，不影響本發(fā)明方案的實(shí)施。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒器，所述燃燒器包括噴口(I)和一對(duì)集粉穩(wěn)焰器，其特征在于，該一對(duì)集粉穩(wěn)焰器后端的橫截面為由噴口(I)邊緣至中心逐漸縮小的階梯狀結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒器，其特征在于，所述一對(duì)集粉穩(wěn)焰器包括設(shè)置于噴口(I)內(nèi)的中間集粉穩(wěn)焰器(2)和與中間集粉穩(wěn)焰器(2)的斜面相對(duì)的設(shè)置于噴口外殼體側(cè)壁上的側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器(3)，噴口⑴外殼與中間集粉穩(wěn)焰器⑵平面形成淡粉通道，中間集粉穩(wěn)焰器(2)的斜面和側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器(3)之間形成濃粉通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒器，其特征在于，所述的噴口(I)的中部設(shè)置濃淡隔板(4)，該濃淡隔板(4)的后端與中間集粉穩(wěn)焰器(2)的前端相接，濃淡隔板(4)的兩端與噴口外殼體連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒器，其特征在于，所述中間集粉穩(wěn)焰器(2)整體的截面呈扁錐形，沿氣流方向，中間集粉穩(wěn)焰器(2)前端截面小，后端截面大，所述中間集粉穩(wěn)焰器(2)平面的兩端與噴口外殼體連接，中間集粉穩(wěn)焰器(2)的后端距噴口外殼體的后端留有距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒器，其特征在于，所述側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器(3)的數(shù)目為兩個(gè)，該側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器(3)的整體橫截面呈扁錐形，沿氣流方向，前端截面小，后端截面大，側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器(3)的外側(cè)面與噴口(I)連接，斜側(cè)面與中間集粉穩(wěn)焰器(2)的斜側(cè)面之間設(shè)有空間。
6.一種基于權(quán)利要求1所述濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒器的燃燒方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 1)所述煤粉進(jìn)入噴口(I)后，經(jīng)過(guò)相對(duì)設(shè)置的一對(duì)集粉穩(wěn)焰器時(shí)，由于斜面的擠壓作用，空氣向噴口內(nèi)中部流動(dòng)，煤粉由于慣性作用，流過(guò)集粉穩(wěn)焰器的煤粉氣流的濃度提高，形成濃煤粉氣流； 2)所述煤粉經(jīng)過(guò)相對(duì)設(shè)置的集粉穩(wěn)焰器時(shí)，由于該一對(duì)集粉穩(wěn)焰器后端的階梯型結(jié)構(gòu)，階梯高的氣流受擠壓大，在該通道內(nèi)形成靠近噴口外殼體的外側(cè)氣流煤粉濃度更高、流速更快，靠近噴口內(nèi)中心的煤粉濃度和流速呈相應(yīng)降低的階梯式分布，該一對(duì)集粉穩(wěn)焰器的前端在外側(cè)形成更大的回流空間，從爐膛回流的熱煙氣量更大，外側(cè)濃煤粉氣流受加熱的強(qiáng)度更高。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒方法，其特征在于，所述步驟I)中還包括以下步驟: 所述一對(duì)集粉穩(wěn)焰器包括中間集粉穩(wěn)焰器(2)和與中間集粉穩(wěn)焰器(2)的斜面相對(duì)的設(shè)置于噴口外殼體側(cè)壁上的側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器(3)，該中間集粉穩(wěn)焰器⑵將噴口⑴分成濃粉通道和淡粉通道，所述煤粉中的濃粉氣流(6)和淡粉氣流(5)分別進(jìn)入噴口(I)的濃粉通道和淡粉通道，淡粉氣流(5)經(jīng)過(guò)噴口(I)進(jìn)入爐膛燃燒，其氣流通道橫截面的面積沿氣流方向逐漸變小。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒方法，其特征在于，所述步驟I)和2)包括以下子步驟: 11)濃粉氣流(6)經(jīng)過(guò)相對(duì)設(shè)置的中間集粉穩(wěn)焰器⑵的濃粉通道時(shí)，由于斜面的擠壓作用，空氣向噴口內(nèi)中部流動(dòng)，煤粉由于慣性作用，流過(guò)集粉穩(wěn)焰器的濃煤粉氣流的濃度進(jìn)一步提聞，形成超濃煤粉氣流； 21)濃粉氣流(6)經(jīng)過(guò)相對(duì)設(shè)置的中間集粉穩(wěn)焰器⑵的濃粉通道時(shí)，由于中間集粉穩(wěn)焰器(2)和側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器(3)后端的階梯型結(jié)構(gòu)，階梯高的氣流受擠壓大，在該通道內(nèi)形成靠近噴口外殼體的外側(cè)氣流煤粉濃度更高、流速更快，靠近噴口內(nèi)中心的煤粉濃度和流速呈相應(yīng)降低的階梯式分布；由于中間集粉穩(wěn)焰器(2)和側(cè)壁集粉穩(wěn)焰器(3)的前端在外側(cè)形成更大的回流空間，從爐膛回流的熱煙氣量更大，外側(cè)超濃煤粉氣流受加熱的強(qiáng)度更聞; 22)外側(cè)超濃煤粉氣流急速升溫,超濃煤粉發(fā)生快速熱解、氣化,揮發(fā)分氮比例大幅提高，超濃煤粉氣流的含氧量極低，以及煤熱解氣化后的揮發(fā)分中還原性強(qiáng)，揮發(fā)分氮生成穩(wěn)定的N2，超濃粉氣流的揮發(fā)分燃燒后，相繼與濃粉氣流和淡粉氣流逐步混合燃燒，由于濃煤粉中的焦炭已相繼燃燒，對(duì)氧氣的消耗增大，致使淡粉氣流與濃粉氣流混合后燃燒仍處于貧氧環(huán)境下，同時(shí)受焦炭的催化還原作用，因而焦炭氮轉(zhuǎn)化為NOx的比率很低。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的濃側(cè)再分級(jí)的煤粉解耦燃燒方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟:燃燒器內(nèi)濃粉、淡粉的揮發(fā)分以及濃粉焦炭燃燒轉(zhuǎn)化為凡后，及時(shí)補(bǔ)充二次風(fēng)，讓煤粉發(fā)生高溫富氧反應(yīng)，延長(zhǎng)在爐膛充分燃燒的時(shí)間，從而充分燃盡，降低煙氣中飛灰可燃物、C O的含量，實(shí)現(xiàn)了粉煤的解耦燃燒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種濃側(cè)分級(jí)的煤粉解耦燃燒器及解耦燃燒方法。所述燃燒器包括噴口(1)和一對(duì)集粉穩(wěn)焰器，該一對(duì)集粉穩(wěn)焰器后端的橫截面為由噴口(1)邊緣至中心逐漸縮小的階梯狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的煤粉解耦燃燒器及燃燒方法的突出特點(diǎn)通過(guò)集粉穩(wěn)焰器對(duì)濃粉氣流的局部再分級(jí)濃縮，可使局部煤粉氣流達(dá)到超濃的濃縮效果。由于從濃到淡逐級(jí)引燃的燃燒方式即可產(chǎn)生解耦燃燒的效果，局部濃縮相比整體濃縮可以減小整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的壓降和磨損。
文檔編號(hào)F23D1/00GK103185338SQ20111045531
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者郝江平, 李靜海, 劉新華, 劉雅寧, 葛蔚, 孫廣藩 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所