抽高溫煙氣預燃式低NOx燃燒器的製作方法

2023-11-30 08:43:51 2

本實用新型屬於燃燒裝置技術領域，涉及一種抽高溫煙氣預燃式低NOx燃燒器。

背景技術：

雖然新能源的研究和發展速度逐漸加快，但目前我國的能源結構仍以煤炭為主體，開採的煤炭大部分用於火力發電，火電發電量佔全國總發電量的80.4％。煤炭燃燒產生的氮氧化物、硫氧化物和粉塵等汙染物對人們的身體健康和生活環境造成了嚴重影響，火力發電的汙染問題已經受到人們的重視。

氮氧化物是主要的大氣汙染物之一，主要是指NO和NO2，而煤粉在高溫下燃燒產生的氮氧化物大部分為NO。大氣中的氮氧化物是形成光化學煙霧的主要因素，而且也是PM2.5粒子的主要來源，形成全國範圍的霧霾的主要因素之一。此外氮氧化物遇水會轉化為硝酸或亞硝酸，形成酸雨，腐蝕建築物等而且會危害人體健康。因此NOx等汙染物的排放標準逐年嚴格。目前氮氧化物的控制方法主要有煙氣脫硝和燃燒脫硝兩大類。目前常用的煙氣脫硝方法主要包括選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法。燃燒脫硝技術則包括低NOx燃燒器、空氣分級燃燒和煙氣再循環等方法。

煤粉燃燒裝置是火電生產的主要設備，因此，如何提高煤粉燃燒的穩定性，同時降低NOx的排放是煤粉燃燒裝置研究的重點。煤粉低溫預燃技術是近幾年發展起來的低NOx燃燒技術，煤粉進入燃燒器前，先流入還原氣氛的燃燒室。在燃燒室內由於高溫條件，一次風內攜帶的煤粉直接在預燃室內燃燒，燃料中的氮有 機化合物受熱首先熱解為氰化氫(HCN)、氨(NH3)和CN等中間產物。由於預燃室內空氣中氧氣含量非常有限，氧氣優先與中間產物(HCN、NH3和CN)反應生成H2O、N2和CO2，降低助燃空氣的氧濃度同時降低氮氧化物的生成。此外分級配風布置技術，使進入爐膛的混合氣中的氧氣比例小，保證煤粉在低氧環境中燃燒，降低火焰溫度，不僅可以降低燃料型NOx生成而且會減少熱力型NOx的生成，在局部形成還原性氣氛，有效降低NOx的排放。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於解決上述現有技術的問題，提供一種燃燒穩定性好、NOx排放低的抽高溫煙氣預燃式低NOx燃燒器，該燃燒裝置

一種抽高溫煙氣預燃式低NOx燃燒器，包括預燃室，預燃室前端開設高溫爐煙入口，並安裝有高能點火裝置；預燃室的側面開設煤粉一次風入口，後端出口連接一次風管，且預燃室出口的直徑減縮；一次風管的外側依次套設內二次風套筒、外二次風套筒以及三次風套筒，三次風套筒的末端設置三次風擴口。

本實用新型進一步的改進在於：

所述內二次風套筒、外二次風套筒以及三次風套筒的側面分別設置內二次風入口、外二次風入口以及三次風入口。

所述預燃室由預燃室外殼體和預燃室內殼體構成，高能點火裝置採用油槍或燃氣點火槍。

所述高溫爐煙入口包括圍繞燃燒器軸線成中心對稱分布的四個噴口。

所述預燃室的出口直徑d與預燃室入口直徑D的比為0.25～0.5。

所述預燃室的長度l與預燃室入口的直徑D的比為0.6～0.9。

所述燃燒器總長度L與預燃室入口的直徑D的比為2.5～3。

所述高溫爐煙與一次風進入的動量比為1.2～1.5。

所述預燃室出口收縮的角度α為45～55°。

所述一次風管的前端伸入到預燃室內。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型採用抽取煙道內的高溫爐煙的方法，以圍繞燃燒器軸線對稱布置的噴口送入預燃室與一次風混合。在預燃室內煤粉經高溫爐煙快速加熱熱解及燃燒，燃料中的氮有機化合物受熱首先熱解為氰化氫(HCN)、氨(NH3)和CN等中間產物，這些中間產物在少量氧氣條件下可以與氧氣反應生成N2，從而達到降低燃料型NOx生成的效果，有效降低NOx的排放。在二次風和三次風的布置上採用分級布置方式，保證氰化氫等中間產物在低氧環境下進行燃燒，不僅降低了火焰溫度，而且在氧氣不充足條件下氰化氫等會優先與氧氣反應生成H2O、N2和CO2，有效降低了熱力型NOx和燃料型NOx的排放。

本實用新型能夠降低氮氧化物的排放量，從源頭減少霧霾、光化學煙霧、酸雨等的形成，為大氣汙染治理作出貢獻，為地球生態環境及人類生活環境的改善作出貢獻。本實用新型通過使用尾部煙道的高溫爐煙降低了燃燒器點火系統所需要的油和燃氣的需求量，為企業節約成本、提高經濟效益和節能減排作出貢獻。

【附圖說明】

圖1是本實用新型抽高溫煙氣預燃式低NOx燃燒裝置的整體結構示意圖。

其中，1-高能點火裝置；2-高溫爐煙入口；3-一次風管；4-一次風入口；5-內二次風套筒；6-內二次風入口；7-外二次風套筒；8-外二次風入口；9-三次風套筒；10-三次風入口；11-三次風擴口；12-預燃室外殼體；13-預燃室內殼體；14-預燃室。

【具體實施方式】

下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述：

參見圖1，本實用新型由高能點火器裝置(油槍或點火氣槍)、高溫爐煙噴口、預燃室、中芯管、煤粉一次風入口、內二次風入口、內二次風套筒、外二次風入口、外二次風套筒、三次風入口、三次風套筒、三次風擴口等構成。該抽高溫煙氣預燃式低NOx燃燒裝置由於利用700～800℃的高溫爐煙對煤粉進行點燃作用，因此可以有效減少用於點火助燃的油或燃氣的使用用量，可為鍋爐運行節省一筆可觀的成本。

本實用新型利用700～800℃的高溫爐煙代替傳統價格昂貴的油、氣點火裝置，使煤粉在預燃室內部分燃燒及熱解，燃料中的氮有機化合物受熱首先熱解為氰化氫等中間產物，並在低氧條件下與氧氣反應生成N2，有效降低氮氧化物的生成量。

由於抽取高溫爐煙預燃，煤粉在預燃室內燃燒，可有效降低進入爐膛的助燃空氣中氧濃度。因此輸送煤粉以及未燃燒的揮發分等進入爐膛的混合氣體中幾乎不含有氧氣，利於組織煤粉在爐膛內高溫低氧燃燒，形成還原性氣氛，進一步減少NOx汙染物的排放。

為了提高煤粉燃燒的穩定性及加熱效果，高溫爐煙噴口設計為圍繞燃燒器軸線成中心對稱分布的四個噴口。預燃室出口直徑d與預燃室入口直徑D的比在0.25～0.5的範圍內。預燃室長度l與預燃室入口直徑D的比在0.6～0.9的範圍內。燃燒器總長度L與預燃室入口直徑D的比在2.5～3的範圍內。預燃室出口收縮一定角度α，角度範圍在45～55度。為了保證預燃室的低氧環境及燃燒的穩定性，高溫爐煙與一次風進入的動量比在1.2～1.5的範圍內。由於預燃室內的氧氣幾乎被煤粉燃燒消耗盡。因此輸送煤粉、炭煙、未燃燒的揮發分等進入爐膛的混合氣 體中幾乎不含有氧氣，利於組織煤粉在爐膛內高溫低氧燃燒，進一步減少NOx汙染物的排放。

內二次風、外二次風、三次風等採用分級配風，保證爐內主燃區為低氧環境，使進入爐膛的氰化氫等可以在低氧條件下與氧氣反應生成N2、CO2和H2O，進一步降低NOx的生成量。內二次風採取旋流進入燃燒器，使火焰與內二次風混合充分，保證燃燒的穩定性；而外二次風與三次風採用與火焰成平行方式流動，減弱了二者的混合強度，從而有效地降低火焰的中心溫度，並且保證燃燒器內的低氧環境，使熱解產物氰化氫等與O2反應生成N2，減少NOx的生成。

本實用新型的工作過程：

本實用新型可以應用對衝燃燒鍋爐旋流燃燒器，也可以應用於切圓燃燒鍋爐的直流燃燒器，在使用時可以全部或部分替代點火時所需要的油或燃氣。首先將一次風(先不送煤粉)通入一次風管3內流動，對燃燒器進行1分鐘以上的吹掃。然後將高能點火裝置1和油槍(燃氣點火槍)送入指導點火位置。由一次風入口4送入煤粉和空氣的混合物，待其進入預燃室14後，將800℃左右的爐煙從高溫爐煙入口2(或使用高能點火裝置)送入預燃室14形成火焰引燃。內二次風入口6、外二次風入口8，三次風入口10分級配風方式保證煤粉燃燒過程中的低氧燃燒環境，在氧氣不充足的情況下，使煤粉熱解產生的氰化氫等在低氧條件下與氧氣反應生成N2、CO2和H2O，降低NOx的生成量。三次風擴口11起到使煤粉穩定燃燒的作用。

以上內容僅為說明本實用新型的技術思想，不能以此限定本實用新型的保護範圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實用新型權利要求書的保護範圍之內。