一種擴(kuò)展中小型工業(yè)煤粉鍋爐適用煤種的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種燃燒裝置，特別是公開了一種擴(kuò)展中小型工業(yè)煤粉鍋爐適用煤種的裝置，包括旋流燃燒器，在旋流燃燒器的噴口處由內(nèi)向外依次布置有中心輸送管、中心風(fēng)通道、一次風(fēng)粉通道、二次風(fēng)管，二次風(fēng)管包括內(nèi)二次風(fēng)通道和外二次風(fēng)通道且內(nèi)二次風(fēng)通道位于外二次風(fēng)通道的內(nèi)側(cè)，外二次風(fēng)通道內(nèi)的布置有外環(huán)噴嘴，中心輸送管出口端設(shè)置有具有雙層雙向燃?xì)鈬娮?，燃?xì)鈬娮彀ㄔO(shè)置在內(nèi)層與中心軸線方向一致的且向前噴射的前向噴口、以及設(shè)置在外層與中心軸線成45～60度角且以環(huán)形方式噴射的外向噴口，本實用新型為解決中小型工業(yè)煤粉鍋爐煤種適應(yīng)能力差及煙氣NOx含量偏高的問題，本實用新型實現(xiàn)了在旋流狀態(tài)下煤粉與液化石油氣混燒。
【專利說明】一種擴(kuò)展中小型工業(yè)煤粉鍋爐適用煤種的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種燃燒裝置，特別是涉及一種擴(kuò)展中小型工業(yè)煤粉鍋爐適用煤種的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國現(xiàn)有工業(yè)鍋爐58萬臺左右，并以每年近7000多臺的速度增長，年用煤量約6億噸，總能耗和污染排放均位居全國第二。我國的燃煤工業(yè)鍋爐中，20噸以下的中小型占大部分。中小型工業(yè)煤粉鍋爐因其燃燒空間小、水冷度高等特點，只能燃用低灰、高揮發(fā)份、高熱值的優(yōu)質(zhì)煙煤和褐煤，嚴(yán)重制約著中小型工業(yè)煤粉鍋爐技術(shù)的推廣應(yīng)用，而由于低NOx燃燒技術(shù)控制NOx生成的反應(yīng)條件與保證煤粉充分燃盡的技術(shù)條件相互矛盾，使得中小型工業(yè)煤粉鍋爐NOx排放量的控制成為了不易克服的難題，因此，在各地的燃煤工業(yè)鍋爐改造時，選用燃?xì)忮仩t有比較強(qiáng)的傾向性，由于燃?xì)鈨r格相對較高，資源分布不廣泛，尤其是遠(yuǎn)離大中城市及產(chǎn)生燃?xì)夤I(yè)企業(yè)的區(qū)域，選用燃?xì)忮仩t不但運行費用高，甚至是不可行的。
實用新型內(nèi)容
[0003]為解決中小型工業(yè)煤粉鍋爐煤種適應(yīng)能力差及煙氣NOx含量偏高的問題，本實用新型提供了一種在旋流狀態(tài)下煤粉與液化石油氣混燒的擴(kuò)展中小型工業(yè)煤粉鍋爐適用煤種的裝置。
[0004]本實用新型的一種擴(kuò)展中小型工業(yè)煤粉鍋爐適用煤種的裝置，包括旋流燃燒器，在旋流燃燒器的噴口處由內(nèi)向外依次布置有中心輸送管、中心風(fēng)通道、一次風(fēng)粉通道、二次風(fēng)管，所述二次風(fēng)管包括內(nèi)二次風(fēng)通道和外二次風(fēng)通道且內(nèi)二次風(fēng)通道位于外二次風(fēng)通道的內(nèi)側(cè)，所述中心輸送管輸出的中心風(fēng)、一次風(fēng)粉通道輸出的一次風(fēng)和外二次風(fēng)道輸出的外二次風(fēng)均為直流式，所述內(nèi)二次風(fēng)通道輸出的內(nèi)二次風(fēng)為強(qiáng)旋流，所述外二次風(fēng)通道內(nèi)的布置有外環(huán)噴嘴，所述中心輸送管出口端設(shè)置有具有雙層雙向燃?xì)鈬娮?，所述燃?xì)鈬娮彀ㄔO(shè)置在內(nèi)層與中心軸線方向一致的且向前噴射的前向噴口、以及設(shè)置在外層與中心軸線成45飛O度角的，且以環(huán)形方式噴射的外向噴口。
[0005]所述中心輸送管的風(fēng)速為l(Tl5m/s、一次風(fēng)粉通道的風(fēng)速為15?20m/s、內(nèi)二次風(fēng)通道的風(fēng)速為2(T28m/s、外二次風(fēng)通道的風(fēng)速為25?35m/s。
[0006]所述中心輸送管輸出的中心風(fēng)量為燃燒器總風(fēng)量的疒3%，一次風(fēng)粉通道輸出的一次風(fēng)量為燃燒器總風(fēng)量的8?20%，二次風(fēng)管為燃燒器總風(fēng)量的67?90%。
[0007]所述內(nèi)二次風(fēng)通道、外二次風(fēng)道輸出的風(fēng)各自二次風(fēng)管總風(fēng)量的比例為:55飛5%和45?35%。
[0008]一種擴(kuò)展中小型工業(yè)煤粉鍋爐適用煤種的方法，采用分級送風(fēng)的旋流燃燒方式，通過如下步驟來實現(xiàn):
[0009](I)在旋流燃燒器前端的中心區(qū)域引入第一級液化石油氣，形成中心火炬，所述第一級石油液化氣由燃?xì)鈬娮斓耐庀驀娍谔峁纳泼悍鄣闹鸷腿紵龡l件，穩(wěn)定煤粉火焰，同時控制一次燃燒區(qū)氣氛，抑制NOx的生成；
[0010](2)第二級石油液化氣由燃?xì)鈬娮斓那跋驀娍诤屯舛物L(fēng)通道內(nèi)的布置有外環(huán)噴嘴共同提供，將第二級石油液化氣以高速流股的方式穿過一次燃燒區(qū)，送入以碳素燃燒為主的一次燃燒區(qū)尾部和二次燃燒區(qū)的中間區(qū)域，在該區(qū)域形成較強(qiáng)的還原性氣氛，利用第二級石油液化氣受熱裂解及低氧燃燒生成的CH1、HCN、NHi, CO基團(tuán)，擴(kuò)展高溫?zé)煔獾倪€原區(qū)域，還原一次燃燒區(qū)內(nèi)生成的NOx ；
[0011](3)在第二級石油液化氣還原一次燃燒區(qū)內(nèi)生成的NOx作用后，隨著燃燒器外二次風(fēng)的繼續(xù)混入，未燃燒完全的第二級石油液化氣燃燒產(chǎn)物及煤粉繼續(xù)燃燒，實現(xiàn)煤粉的充分燃盡。
[0012]所述燃燒器噴口的中心風(fēng)速為l(Tl5m/s、一次風(fēng)速為15?20m/s、內(nèi)二次風(fēng)速為20?28m/s、外二次風(fēng)速為25?35m/s。
[0013]所述中心輸送管的風(fēng)速為l(Tl5m/s、一次風(fēng)粉通道的風(fēng)速為15?20m/s、內(nèi)二次風(fēng)通道的風(fēng)速為2(T28m/s、外二次風(fēng)通道的風(fēng)速為25?35m/s。
[0014]所述內(nèi)二次風(fēng)通道、外二次風(fēng)道輸出的風(fēng)各自二次風(fēng)管總風(fēng)量的比例為:55飛5%和45?35%。
[0015]第一級與第二級石油液化氣均采取擴(kuò)散燃燒方式。
[0016]第一級石油液化氣的流速為15?20m/s，第二級石油液化氣高速流股流速為35?45m/s。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型的有益效果。
[0018]1、在旋流燃燒器前端的一次燃燒區(qū)，引入第一級石油液化氣，在燃燒器出口的中心區(qū)域形成石油液化氣的火炬，改善煤粉的點火及燃燒條件，提高煤粉火焰的穩(wěn)定性；將第二級石油液化氣以高速流股方式送入一次燃燒區(qū)尾部和二次燃燒區(qū)的中間部位，形成一定容積的還原區(qū)，還原一次燃燒區(qū)中生成的NOx。
[0019]2、采用較高比例外二次直流風(fēng)的方法，依據(jù)煤粉的性質(zhì)和爐膛的型式(即立式、臥式)，外二次風(fēng)所占二次風(fēng)總量的比例選取范圍為35?45%，較高比例直流外二次風(fēng)包裹還原性氣氛的中心燃燒區(qū)域，使得爐膛水冷壁面始終處于氧化性氣氛下，可防止壁面結(jié)渣和高溫腐蝕。
[0020]3、第二級石油液化氣在二次燃燒區(qū)前端區(qū)域的劇烈燃燒，有利于高溫火焰的延伸，爐膛內(nèi)的高溫區(qū)分布更合理，改善了爐膛熱量傳輸條件，有利于提高鍋爐熱效率。
[0021]4、本實用新型以中小型工業(yè)煤粉鍋爐為主要實施對象，適用于新設(shè)計的工業(yè)煤粉鍋爐和現(xiàn)役燃煤工業(yè)鍋爐的改造，本方法適用于燃用國內(nèi)絕大多數(shù)地區(qū)的動力煙煤和褐煤，煙氣NOx含量可降低到200mg/m3左右。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是一種擴(kuò)展中小型工業(yè)煤粉鍋爐適用煤種的裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，一種擴(kuò)展中小型工業(yè)煤粉鍋爐適用煤種的裝置，包括旋流燃燒器3，在旋流燃燒器3的噴口處由內(nèi)向外依次布置有中心輸送管8、中心風(fēng)通道7、一次風(fēng)粉通道6、二次風(fēng)管，二次風(fēng)管包括內(nèi)二次風(fēng)通道5和外二次風(fēng)通道4且內(nèi)二次風(fēng)通道5位于外二次風(fēng)通道4的內(nèi)側(cè)，中心輸送管8輸出的中心風(fēng)、一次風(fēng)粉通道6輸出的一次風(fēng)和外二次風(fēng)道輸出的外二次風(fēng)均為直流式，一次風(fēng)除用于助燃外，還兼有將煤粉輸送到旋流燃燒器3一次風(fēng)噴口的作用，一次風(fēng)的煤粉輸送比為0.8^1.2kg/kg，內(nèi)二次風(fēng)通道5輸出的內(nèi)二次風(fēng)為強(qiáng)旋流，外二次風(fēng)通道4內(nèi)的布置有外環(huán)噴嘴，中心輸送管8出口端設(shè)置有具有雙層雙向燃?xì)鈬娮?，燃?xì)鈬娮?用于向鍋爐內(nèi)輸入石油液化氣，燃?xì)鈬娮?包括設(shè)置在內(nèi)層與中心軸線方向一致的且向前噴射的前向噴口，前向噴口噴入的石油液化氣輸入量占燃料總熱值％以上，以及設(shè)置在外層與中心軸線成45飛O度角的，且以環(huán)形方式噴射的外向噴口，外向噴口噴入的石油液化氣輸入量占燃料總熱值％以上。
[0024]中心輸送管8的風(fēng)速為l(Tl5m/s、一次風(fēng)粉通道6的風(fēng)速為15~20m/s、內(nèi)二次風(fēng)通道5的風(fēng)速為2(T28m/s、外二次風(fēng)通道4的風(fēng)速為25~35m/s，所述中心輸送管8輸出的中心風(fēng)量為燃燒器總風(fēng)量的2~3%，一次風(fēng)粉通道6輸出的一次風(fēng)量為燃燒器總風(fēng)量的8~20%，二次風(fēng)管為燃燒器總風(fēng)量的67、0%，內(nèi)二次風(fēng)通道5、外二次風(fēng)道輸出的風(fēng)各自二次風(fēng)管總風(fēng)量的比例為:55~65%和45~35%。
[0025]一種擴(kuò)展中小型工業(yè)煤粉鍋爐適用煤種的方法，采用分級送風(fēng)的旋流燃燒方式，通過如下步驟來實現(xiàn):
[0026](I)在旋流燃燒器3前端的中心區(qū)域引入第一級液化石油氣，形成中心火炬2，第一級石油液化氣由燃?xì)鈬?嘴9的外向噴口提供，第一級液化石油氣從外向噴口以與燃?xì)鈬娮?軸線成45飛0°角的方向以15~20m/s的流速向外噴射線10噴出，第一級石油液化氣的流速為15~20m/s，第一級石油液化氣采取擴(kuò)散燃燒方式，改善煤粉的著火和燃燒條件，穩(wěn)定煤粉火焰，同時控制一次燃燒區(qū)氣氛，抑制NOx的生成；
[0027](2)第二級石油液化氣由燃?xì)鈬娮?的前向噴口和外二次風(fēng)通道4內(nèi)的布置有外環(huán)噴嘴共同提供，第二級石油液化氣高速流股I流速為35~45m/s，第一級石油液化氣采取擴(kuò)散燃燒方式，將第二級石油液化氣以高速流股I的方式穿過一次燃燒區(qū)，送入以碳素燃燒為主的一次燃燒區(qū)尾部和二次燃燒區(qū)的中間區(qū)域，在該區(qū)域形成較強(qiáng)的還原性氣氛，利用第二級石油液化氣受熱裂解及低氧燃燒生成的CH1、HCN、NHi, CO基團(tuán)，擴(kuò)展高溫?zé)煔獾倪€原區(qū)域，還原一次燃燒區(qū)內(nèi)生成的NOx ；
[0028](3)在第二級石油液化氣還原一次燃燒區(qū)內(nèi)生成的NOx作用后，隨著燃燒器外二次風(fēng)的繼續(xù)混入，未燃燒完全的第二級石油液化氣燃燒產(chǎn)物及煤粉繼續(xù)燃燒，實現(xiàn)煤粉的充分燃盡。
[0029]本實施例具體為第二級液化石油氣高速流股I通過外二次風(fēng)通道4以環(huán)狀多點方式噴射出，穿過一次燃燒區(qū)內(nèi)的富燃料著火揮發(fā)份裂解釋放區(qū)11、低氧高溫劇烈燃燒區(qū)12和高溫還原區(qū)13，向燃燒器火焰深處噴射，噴射速度取值范圍為35~45m/s，允許以高速噴射的石油液化氣量其熱值為燃燒器燃料總熱值的10-30%。石油液化氣高速流股I在穿過高溫?zé)煔鈺r，流股外側(cè)與高溫?zé)煔饨佑|，外側(cè)的石油液化氣被點燃，分別在中心和外環(huán)形成一系列條狀長火炬，可進(jìn)一步助燃煤粉、穩(wěn)定煤粉火焰；而高速流股I的絕大部分液化石油氣在抵達(dá)一次燃燒區(qū)尾部及二次燃燒區(qū)時，因動能衰減及環(huán)境氣流的影響，在火焰的中心較大區(qū)域內(nèi)不斷與煙氣混合、分解、燃燒，在一次燃燒區(qū)尾部及二次燃燒區(qū)起始段中間的一定區(qū)域內(nèi)，形成較大容積的NOx還原區(qū)14，不斷還原之前煤粉燃燒生成的NOx，并維持二次燃燒區(qū)煙氣溫度處在較高的水平。因液化石油氣高速流股I的牽引、第二級石油液化氣在二次燃燒區(qū)燃燒對煙氣溫度的保持和提升，進(jìn)一步擴(kuò)展了爐膛的高溫區(qū)，使得爐膛溫度分布更趨合理。
[0030]本實施例中所謂的一次燃燒區(qū)為:一次風(fēng)的燃燒區(qū)域。
[0031]本實施例中所謂的二次燃燒區(qū)為:除一次燃燒區(qū)外的其它燃燒空間。
[0032]本實施例中所謂的NOx還原區(qū)14為:火焰中心區(qū)域中氧濃度較低，CH1、HCN、NH1、CO基團(tuán)數(shù)量相對較多的區(qū)間。
[0033]本實施例中所謂的富燃料著火揮發(fā)份裂解釋放區(qū)11為:在燃燒器出口前煤粉被點燃，一次風(fēng)粉氣流在回流煙氣的對流換熱、煤粉自身燃燒放熱及環(huán)境的輻射加熱的共同作用下，煤中揮發(fā)份加速析出與裂解的區(qū)間。
[0034]本實施例中所謂的低氧高溫劇烈燃燒區(qū)12為:經(jīng)過之前的煤粉燃燒，一次風(fēng)攜帶的氧量被大量消耗，而煙氣溫度得到較大幅度的提高，因此會在火焰中心局部區(qū)域出現(xiàn)一定范圍的煤粉高速燃燒區(qū)域，該區(qū)域通常被細(xì)分為低氧高溫劇烈燃燒區(qū)。
[0035]本實施例中所謂的高溫還原區(qū)13為:在低氧高溫劇烈燃燒區(qū)之后，一次風(fēng)分?jǐn)y帶的氧氣大部分被消耗掉，此時的煙氣具有比較明顯的還原性特征，會出現(xiàn)NOx的部分還原現(xiàn)象；而且此時的煙氣溫度很高，所以在描述燃燒器的低氮燃燒技術(shù)時，一般將這一區(qū)域稱為高溫還原區(qū)。
[0036]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種擴(kuò)展中小型工業(yè)煤粉鍋爐適用煤種的裝置，其特征在于:包括旋流燃燒器，在旋流燃燒器的噴口處由內(nèi)向外依次布置有中心輸送管、中心風(fēng)通道、一次風(fēng)粉通道、二次風(fēng)管，所述二次風(fēng)管包括內(nèi)二次風(fēng)通道和外二次風(fēng)通道且內(nèi)二次風(fēng)通道位于外二次風(fēng)通道的內(nèi)側(cè)，所述中心輸送管輸出的中心風(fēng)、一次風(fēng)粉通道輸出的一次風(fēng)和外二次風(fēng)道輸出的外二次風(fēng)均為直流式，所述內(nèi)二次風(fēng)通道輸出的內(nèi)二次風(fēng)為強(qiáng)旋流，所述外二次風(fēng)通道內(nèi)的布置有外環(huán)噴嘴，所述中心輸送管出口端設(shè)置有具有雙層雙向燃?xì)鈬娮?，所述燃?xì)鈬娮彀ㄔO(shè)置在內(nèi)層與中心軸線方向一致的且向前噴射的前向噴口、以及設(shè)置在外層與中心軸線成45飛O度角的，且以環(huán)形方式噴射的外向噴口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種擴(kuò)展中小型工業(yè)煤粉鍋爐適用煤種的裝置，其特征在于:所述中心輸送管的風(fēng)速為l(Tl5m/s、一次風(fēng)粉通道的風(fēng)速為15?20m/s、內(nèi)二次風(fēng)通道的風(fēng)速為2(T28m/s、外二次風(fēng)通道的風(fēng)速為25?35m/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種擴(kuò)展中小型工業(yè)煤粉鍋爐適用煤種的裝置，其特征在于:所述中心輸送管輸出的中心風(fēng)量為燃燒器總風(fēng)量的2?3%，一次風(fēng)粉通道輸出的一次風(fēng)量為燃燒器總風(fēng)量的8?20%，二次風(fēng)管為燃燒器總風(fēng)量的67?90%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種擴(kuò)展中小型工業(yè)煤粉鍋爐適用煤種的裝置，其特征在于:所述內(nèi)二次風(fēng)通道、外二次風(fēng)道輸出的風(fēng)各自二次風(fēng)管總風(fēng)量的比例為:55飛5%和45?35%。
【文檔編號】F23D1/02GK203442811SQ201320366781
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月25日
【發(fā)明者】王民發(fā), 王歡, 郎鳳娥, 張宗旺, 郎鵬德 申請人:山西藍(lán)天環(huán)保設(shè)備有限公司