一種分級燃燒的低氮氧化物旋流燃燒器的製造方法

2023-04-27 11:12:41

一種分級燃燒的低氮氧化物旋流燃燒器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種分級燃燒的低氮氧化物旋流燃燒器，包括中心風管，在所述中心風管的外周自內向外依次同心設置有一次風管、內二次風管、外二次風管，在所述內二次風管和外二次風管之間還設有再燃燃料管，所述再燃燃料管包括前部平直段、中部彎曲段和後部平直段，其中，所述前部平直段與所述一次風管、內二次風管和外二次風管呈同心設置，所述中部彎曲段和後部平直段向遠離所述內二次風管的方向延伸；所述再燃燃料管內部通入再燃燃料或尾部煙氣，使旋流燃燒器形成分級燃燒。本發明可以在保證高效穩燃基礎上深度地降低NOx排放，以達到效益與環保的最優化組合，同時，本發明還可大規模工業應用於燃煤電站鍋爐。
【專利說明】一種分級燃燒的低氮氧化物旋流燃燒器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種燃燒過程中控制氮氧化物(NOx)的旋流燃燒器，特別是涉及一種分級燃燒的低氮氧化物旋流燃燒器。
【背景技術】
[0002]燃煤電廠鍋爐排放的酸性汙染氣體主要包括S0X、NOx以及CO2等。隨著我國經濟技術的發展和環保要求的提高，對燃煤電站鍋爐的NOx排放進行有效的控制，不僅具有顯著的環境效益，而且也具有重大的經濟效益和社會效益，是目前亟待解決的環境問題之一。
[0003]從技術和經濟角度考慮，低NOx燃燒技術一直是應用最廣泛的控制燃煤鍋爐NOx的排放措施，即便是為了滿足排放標準不得不使用投資和運行成本巨大的燃燒後煙氣脫硝技術，仍須採用低NOx燃燒技術來降低煙氣淨化裝置入口的NOx濃度，從而達到節省運行費用的目的。
[0004]現有的低NOx燃燒技術主要包括:低過量空氣燃燒技術、空氣分級燃燒技術、燃料分級燃燒技術、煙氣再循環技術、低NOx燃燒器技術等。在上述的低氮燃燒技術中，燃料再燃降低NOx的效果是較明顯的，再燃過程中的再燃燃料可以是氣體(天然氣、煤氣)、液體(水煤漿、油)或固體(煤粉、生物質燃料)等各種燃料。在有條件的地方，可以採用不同燃料作為再燃燃料，從而可以大幅度降低再燃技術的運行和改造費用。但是在鍋爐上設置再燃噴口，無疑增加了很多相關設備，使運行成本也隨之增加。
[0005]煙氣再循環，主要從空預器抽取部分煙氣，直接送入爐膛或與一二次風混合後通過燃燒器進入爐膛，減少爐膛氧濃度，降低爐膛溫度，從而降低NOx的排放並有效的防止結渣，但煙氣再循環的循環率對燃燒的穩定性影響較大，調節也很困難。
[0006]由於低NOx燃燒器具有技術成熟、應用簡便、投資費用小以及不增加運行費用，具有能夠將上述幾種低NOx技術原理綜合在一起的優勢，因此一般作為降低燃煤鍋爐NOx排放的首選技術，在燃煤電站鍋爐中也得到了廣泛應用。許多文獻表明低NOx燃燒器技術與其他單獨的NOx控制技術相比，從脫硝效率、投資費用、運行費用、技術成熟度等綜合考慮上有很大的優勢。
[0007]目前，隨著國內對NOx的嚴格控制，低NOx燃燒器的應用也越來越廣泛，但現有低氮燃燒器在對NOx的控制有限，遠遠不如鍋爐燃料再燃和空氣立體分級或煙氣再循環，而現有的鍋爐燃料再燃和空氣立體分級或煙氣再循環在應用上還存在著諸多的問題，而現在許多電廠都渴望有一種兼備鍋爐燃料再燃、空氣立體分級或煙氣再循環功能且系統簡單、操作容易、調節靈活而且能降低NOx排放的低NOx煤粉燃燒器。

【發明內容】

[0008]本發明的目的是提出一種實用、高效、經濟、能夠適應不同再燃燃料或煙氣的低氮氧化物旋流燃燒器。
[0009]為實現上述目的，本發明提供了一種分級燃燒的低氮氧化物旋流燃燒器，包括中心風管，在所述中心風管的外周自內向外依次同心設置有一次風管、內二次風管、外二次風管，在所述內二次風管和外二次風管之間還設有再燃燃料管，所述再燃燃料管包括前部平直段、中部彎曲段和後部平直段，其中，所述前部平直段與所述一次風管、內二次風管和外二次風管呈同心設置，所述中部彎曲段和後部平直段向遠離所述內二次風管的方向延伸；所述再燃燃料管內部通入再燃燃料或尾部煙氣，使旋流燃燒器形成分級燃燒。
[0010]優選地，所述內二次風管外側設有內二次風風箱，所述內二次風風箱安裝在所述再燃燃料管的中部彎曲段內側。
[0011]優選地，所述再燃燃料管上還設有至少局部呈Y型的三通管道，所述三通管道的第一端與再燃燃料管相連通，三通管道的第二端通過二次風連接風管與燃燒器的二次風大風箱相連通，三通管道的第三端與再燃燃料供給源相連通，且在所述第二端和第三端處均設有閥門。
[0012]優選地，所述第二端和第三端處的閥門交替開閉，實現再燃燃燒和分級燃燒之間的切換。
[0013]優選地，所述再燃燃料管內通入再燃燃料或煙氣，攜帶所述再燃燃料的載氣為空氣或煙氣。
[0014]優選地，所述再燃燃料包括天然氣、細煤粉或生物質，或它們中任意幾種的混合物。
[0015]基於上述技術方案，本發明的優點是:
[0016]本發明分級燃燒的低氮氧化物旋流燃燒器能夠適應不同再燃燃料或煙氣，同時可以根據不同的再燃材料或煙氣比率來控制二次風箱進入再燃燃料所在風管的風量，從而使燃燒穩定。本發明可以在保證高效穩燃基礎上深入地降低NOx排放，以達到效益與環保的最優化組合，為煙氣脫硝技術提供良好的基礎，同時，本發明還可大規模工業應用於燃煤電站鍋爐。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1為本發明旋流燃燒器的側面剖視示意圖；
[0019]圖2為本發明旋流燃燒器的局部後視示意圖；
[0020]圖3為本發明風箱擋板調節機構的剖視圖。
【具體實施方式】
[0021]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0022]參見圖1?圖3，其中示出本發明一種分級燃燒的低氮氧化物旋流燃燒器的優選實施例，本發明的低氮氧化物旋流燃燒器包括中心風管13，在所述中心風管13的外周自內向外依次同心設置有一次風管3、內二次風管4、外二次風管7，在所述內二次風管4和外二次風管7之間還設有再燃燃料管5，所述再燃燃料管5包括前部平直段、中部彎曲段和後部平直段，其中，所述前部平直段與所述一次風管3、內二次風管4和外二次風管7呈同心設置，如圖1和圖2所示；所述中部彎曲段和後部平直段向遠離所述內二次風管4的方向延伸，中部彎曲段、後部平直段與所述內二次風管4之間形成一安裝空間，優選地，內二次風管4外側的內二次風風箱11至少部分設置在該安裝空間；所述再燃燃料管5內部通入再燃燃料或尾部煙氣，使旋流燃燒器形成分級燃燒。
[0023]優選地，所述再燃燃料管5上還設有至少局部呈Y型的三通管道，所述三通管道的第一端與再燃燃料管5相連通，並直接通向燃燒區域，三通管道的第二端I通過二次風連接風管2與燃燒器的二次風大風箱相連通，該燃燒器的二次風大風箱可以為鍋爐左右側的大風箱；三通管道的第三端15與再燃燃料供給源相連通，且在所述第二端I和第三端15處均設有閥門14。
[0024]在實際工作的過程中，所述第二端I和第三端15處的閥門14交替開閉，實現再燃燃燒和分級燃燒之間的切換，本發明的閥門14須為能夠關死的閥門，特別是通入天然氣的時候，不能讓天然氣跑到二次風連接風管2中，當然，單個的閥門14也可以調節風量。[0025]當再燃燃料管5內部經由第三端15通入再燃燃料或尾部煙氣時，旋流燃燒器可以形成分級燃燒。
[0026]而當再燃燃料管5內部經由第二端I通入二次風連接風管2中的二次風而沒有再燃燃料的時候，就通入一層直流風，起到隔絕煤粉和外二次風的快速混合的作用。由此實現再燃和分級技術之間的切換。
[0027]如圖1所示，燃燒器通常具有的內二次風風箱11安裝在所述再燃燃料管5的中部彎曲段內側。進一步，所述內二次風風箱11上開有進風口，所述進風口上設有風箱擋板調節機構。
[0028]上述的風箱擋板調節機構包括風箱擋板12、拉杆13和壓蓋螺母14，所述風箱擋板12和拉杆13通過螺母相連，所述壓蓋螺母14套在拉杆13上。
[0029]本發明工作時，所述再燃燃料管5內通入再燃燃料或煙氣，用於實現分級燃燒。其中，再燃燃料包括天然氣、細煤粉或生物質，或它們中任意幾種的混合物。
[0030]本發明所述中心風管13中的中心風可以為直流，中心風管13送出的中心風在燃燒器正常負荷運行時不使用，而主要用於燃燒器點火時提供油燃燒所需空氣、在油槍退出和停爐時冷卻油槍和燃燒器，以及在低負荷時補充所需的氧量。中心風管13的設置有利於中心回流區的生成，並增加風粉氣流與高溫煙氣的接觸加熱周界，有利於煤粉的著火和燃燒穩定。
[0031]此外，本發明一次風管內3中優選地還裝有旋流葉片6，可改善煤粉周向分布不均。燃燒器一次風出口處還設有火焰穩燃器10，如圖1所示，可以改善一次風出口的煤粉分布，有利於煤粉著火穩定。
[0032]進一步，本實施例中，一次風管3的後部設有進風彎頭，如圖1所示，同時結合所述旋流葉片6，可有效地改善或避免煤粉周向分布不均的情況；同時還可增加煤粉顆粒與高溫煙氣的擾動與混合，有利於快速燃燒，一次風的風率一般為16%~24% ;燃燒器一次風管3出口處設有火焰穩燃器10，可以改善一次風出口的煤粉分布，有利於煤粉著火穩定。
[0033]本發明所述的內二次風管4、外二次風管7的進風口處均設置有旋流葉片。可通過調節旋流葉片來調節選留，使外二次風管7，內二次風管4產生直流或旋流強度可變的二次風。
[0034]本發明所述的再燃燃料管5可以為直流或旋流，也可根據電廠的實際情況用於通入再燃燃料或煙氣，很好的地現燃料或空氣的分級燃燒，通入的再燃燃料可以是氣體(天然氣、煤氣)、液體(水煤漿、油)或固體(煤粉、生物質燃料)等各種燃料；通入的煙氣也可以是從鍋爐尾部引來的煙氣，或者可以是從其他外部場所獲得的co2/o2比值較高的氣體。
[0035]此外，內二次風管4、再燃燃料管5和外二次風管7出口端均設有錐形擴角9，如圖1所示，上述出口端的錐形擴角9對氣流起著一定程度的導流作用，增加擴口角度可以使回流區加寬，增大回流區與高溫煙氣的接觸面積，所述錐形擴角9的擴展角度為5~45°
[0036]內二次風管4、外二次風管7的進風口均設置有旋流葉片，旋流強度的葉片個數為O~40個，旋流葉片與燃燒器軸線成角度為5~85°。
[0037]內二次風管4外套接有內二次風風箱11，內二次風風箱11中部均開有多個進風口(該進風口優選為矩形，當然也可以為其他形狀)，進風口在內二次風風箱11上均勻分布，數量均為4~10個，內二次風風箱11、再燃燃料管5上設有風箱擋板調節機構，風箱擋板調節機構由風箱擋板12、拉杆13和壓蓋螺母14組成，如圖3所示；風箱擋板12和拉杆13通過螺母相連，壓蓋螺母14套在拉杆上。風箱 擋板12通過拉杆13來調節位置，最後用壓蓋螺母14鎖定在它的位置上。風箱擋板12是一個圍繞風箱外徑一周套筒，套筒裝有轉輪，套筒的位置由拉杆13來調節。套筒沿軸向的長度為風箱上矩形孔長度的4/3。通過調節風箱擋板調節機構12來調節進入內二次風管4、再燃燃料管5和外二次風管7的風量。
[0038]當風箱擋板12全遮住矩形進風口，進風量最少，風箱擋板12全離開矩形進風口時進風量最大。風箱擋板12位置設定後最後用壓蓋螺母14鎖定在它的位置上。對各個風管風量大小調節的同時，可以通過調節旋流調節機構使進入風管的二次風旋流強度不受影響。內二次風的風率一般為12~13% ;中二次風的風率為15~27% ;外二次風的風率為30-45%。
[0039]本發明提供了一套實用、高效、經濟的低NOx旋流燃燒器，其脫硝效率可達50%以上。本發明還具有以下特點:
[0040]I)在二次風箱裡的內二次風和外二次風之間設置通入再燃燃料或尾部煙氣的再燃燃料管，能夠實現類似鍋爐燃料再燃或煙氣再循環的燃燒效果。
[0041]2)本發明可根據煤質，在煤質較好，NOx較低的時候，燃燃料管可以不通入再燃燃料，而是通入空氣，實現分級燃燒。
[0042]3)本發明旋流燃燒器形成的分級燃燒明顯加強，使燃料型NOx大幅度降低。
[0043]4)通過調節風箱擋板調節機構，即可對內二次風管、再燃燃料管和外二次風管的風量進行調節，從而適應煤種和負荷的變化。對各個風管風量的調節可以不影響風管的旋流強度。
[0044]5)本發明的再燃燃料適應範圍廣，氣體(天然氣、煤氣)、液體(水煤漿、油)或固體(煤粉、生物質燃料)等各種燃料，而通入的煙氣可以是從鍋爐尾部引來的煙氣、也可以是從其他地方得到的C02/02比值較高的氣體。
[0045]6)攜帶再燃燃料的載氣既可以是空氣，也可以是煙氣，還可以是其他氣體。
[0046]7)僅靠燃燒器就能實現燃料的再燃，或煙氣再循環，不同於鍋爐再燃還需要增加設備，因此，本發明減少了很多費用。
[0047]本發明具有的結構更好的實現了低NOx旋流燃燒器的燃料分級技術和空氣分級技術，從而能夠滿足穩定不同煤種的需要和最大限度的降低NOx的生成。
[0048]最後應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案範圍當中。
【權利要求】
1.一種分級燃燒的低氮氧化物旋流燃燒器，包括中心風管(13)，在所述中心風管(13)的外周自內向外依次同心設置有一次風管(3)、內二次風管(4)、外二次風管(7)，其特徵在於:在所述內二次風管(4)和外二次風管(7)之間還設有再燃燃料管(5)，所述再燃燃料管(5)包括前部平直段、中部彎曲段和後部平直段，其中，所述前部平直段與所述一次風管(3)、內二次風管(4)和外二次風管(7)呈同心設置，所述中部彎曲段和後部平直段向遠離所述內二次風管(4)的方向延伸；所述再燃燃料管(5 )內部通入再燃燃料或尾部煙氣，使旋流燃燒器形成分級燃燒。
2.根據權利要求1所述的低氮氧化物旋流燃燒器，其特徵在於:所述內二次風管(4)夕卜側設有內二次風風箱(11)，所述內二次風風箱(11)安裝在所述再燃燃料管(5 )的中部彎曲段內側。
3.根據權利要求1所述的低氮氧化物旋流燃燒器，其特徵在於:所述再燃燃料管(5)上還設有至少局部呈Y型的三通管道，所述三通管道的第一端與再燃燃料管(5)相連通，三通管道的第二端(I)通過二次風連接風管(2)與燃燒器的二次風大風箱相連通，三通管道的第三端(15)與再燃燃料供給源相連通，且在所述第二端(I)和第三端(15)處均設有閥門(14)。
4.根據權利要求3所述的低氮氧化物旋流燃燒器，其特徵在於:所述第二端(I)和第三端(15)處的閥門(14)交替開閉，實現再燃燃燒和分級燃燒之間的切換。
5.根據權利要求1所述的低氮氧化物旋流燃燒器，其特徵在於:所述再燃燃料管(5)內通入再燃燃料或煙氣，攜帶所述再燃燃料的載氣為空氣或煙氣。
6.根據權利要求5所述的低氮氧化物旋流燃燒器，其特徵在於:所述再燃燃料包括天然氣、細煤粉或生物質，或它們中任意幾種的混合物。
【文檔編號】F23D17/00GK103836621SQ201210476316
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月21日 優先權日:2012年11月21日
【發明者】蔡興飛, 孫樹翁, 李明, 林淑勝, 崔星源, 劉欣, 王志遠, 姬亞, 甄曉偉, 王光軒 申請人:煙臺龍源電力技術股份有限公司