一种分流增浓的煤粉解耦燃烧器及燃烧方法技术

本发明专利技术公开了一种分流增浓的煤粉解耦燃烧器，该燃烧器包括喷口、分流隔板和两个以上的集粉稳焰器；分流隔板倾斜设置于所述喷口的中部，且分流隔板的两端和喷口的外壳体连接；喷口由分流隔板分隔开为淡侧气流通道和浓侧气流通道，浓侧气流通道沿气流流向的流通截面积逐渐增大，集粉稳焰器位于浓侧气流通道侧；集粉稳焰器的后端横截面为喷口边缘至中心逐渐缩小的阶梯状结构，且每个阶梯设有分流堰。本发明专利技术可以推迟淡粉气流和浓粉气流的混合，提高解耦燃烧的效果；且具有结构简单、维护容易、可以和任意一种煤粉浓缩装置对接、灵活性较高和对不同炉型和燃用不同煤种的适应性强等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤粉燃烧设备领域，具体涉及。
技术介绍
在煤粉燃烧的实际应用中，随着煤粉空气混合物在燃烧阶段的燃烧温度和氧浓度的提高，煤粉更易快速、充分燃尽，烟气中飞灰可燃物(未燃尽碳和CO)的含量降低，但同时高温富氧又会使燃烧过程中生成的NOx大幅提高；另一方面，煤粉空气混合物在燃烧阶段的燃烧温度和氧浓度越低越有利于抑制氮氧化物NOx生成，但煤粉更不易燃尽。因而，解除煤粉燃烧的飞灰可燃物与NOx的耦合排放问题是燃烧技术上长期存在的技术难点。解耦燃烧技术可以实现解除煤炭燃烧的飞灰可燃物与NOx的耦合排放关系，是同时降低飞灰可燃物和NOx排放的有效方法。其机理是将煤炭燃烧过程分为两个阶段，第一阶段，煤炭在很高的还原性气氛下发生热解、气化和燃烧，充分利用煤炭自身的热解和气化产物将燃料型NOx转化为更为稳定的N2 ;第二阶段创造高温富氧但不产生热力型NOx的环境，再确保煤炭的充分燃尽。解耦燃烧抑制NOx排放的关键过程，在燃烧初期热解气化产生的挥发份氮的转化过程，该过程主要在一次风内部、二次风混合前的较小空间范围进行，一次风与二次风混合后即开始燃尽阶段。该过程是属于微观上的分级燃烧，机理不同于宏观上的空气分级燃烧，解耦燃烧的还原剂充分利用了热解气化产物，反应活性更高。目前，根据解耦燃烧原理已开发了多种解耦燃烧器，专利“一种浓侧分级的煤粉解耦燃烧器及燃烧方法”(中国专利申请号201120569682. X)公开了一种煤粉解耦燃烧器，该燃烧器结构示意图如图1所示，其包括喷口1、分流隔板2以及集粉稳焰器3 ;其将煤粉浓缩与稳燃功能集于一体，不仅可以提高解耦燃烧的效果，结构也较为简单，可以和任意一种煤粉浓缩装置对接，灵活性较高，对燃用不同煤种的适应性增强。但该燃烧器仍有些不足，比如，浓侧煤粉气流流经集粉稳焰器后，虽然使得风粉得到进一步分离，得到超浓煤粉气流和次浓煤粉气流两部分，但浓侧煤粉气流仅两侧局部进行了风粉分离，分离出的风都也集中汇入进中部的次浓煤粉气流中，使得次浓煤粉气流的煤粉浓度较分离前降低，显然不利于抑制NOx生成；其次，超浓煤粉气流和次浓煤粉气流两部分没有分离开流动，而是紧密相连，在流动中混合较快，必然降低了再次浓淡分离抑制NOx生成的效果。另外，该燃烧器的浓粉侧和淡粉侧距离也较近，浓粉气流与淡粉气流混合也较快。特别是对于贫煤和无烟煤，挥发分浓度较低，析出较慢，还原性气氛时间缩短是十分不利于抑制NOx生成的。还有，煤粉气流流经集粉稳焰器时，被集粉稳焰器收集的煤粉大多集中于集粉稳焰器的表面，随着气流受挤压向侧向与浓粉气流分离开流动时，会将部分汇集的煤粉带到低浓度区，从而降低了集粉稳焰器分离风粉的效果
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分流增浓的煤粉解耦燃烧器，该燃烧器通过将煤粉气流中部分气流和汇集的煤粉分离开流动，来增加煤粉气流的煤粉浓度，不仅煤粉浓缩效果好、浓粉气流加热速度快，而且推迟了浓粉气流和淡粉气流的混合，结构也进一步简化，性能得到进一步提升。为了实现上述目的本专利技术提供的一种分流增浓的煤粉解耦燃烧器，所述燃烧器包括喷口1、分流隔板2和不少于两个的集粉稳焰器3。其中，分流隔板2倾斜设置于喷口 I的中部，且分流隔板2的上下两端(即垂直于气流方向的安装端)和喷口 I的外壳体连接；喷口 I由分流隔板2分隔开为分别通流淡侧气流5和浓侧气流6的两个气流通道。沿气流方向，集粉稳焰器3后端的横截面为由喷口 I边缘至中心逐渐缩小的阶梯状结构。所述集粉稳焰器3位于通浓侧气流6的通道一侧；所述分流隔板2为倾斜布置，使得分流隔板2与喷口 I的壳体围成的浓侧气流6的通道沿气流流向的流通截面积逐渐增大；分流隔板2可对淡侧气流5进行导向，使淡侧气流5偏离浓侧气流6流动，推迟二者的混合。优选的，所述的分流隔板2沿气流方向的后端距喷口外壳体的后端留有距离，以增加高温烟气回流的距离；分流隔板2沿气流方向的后端截面面积大于前端，且后端截面为波形等不规则形状，以增大炉膛高温烟气的回流量，以及增大煤粉气流与炉膛高温烟气的接触面积，提高烟气对气流的加热速度。煤粉气流流经集粉稳焰器时，由于集粉稳焰器后端的阶梯形结构，使得气流受到挤压偏转，与惯性较大的煤粉分流，在该通道内形成靠近喷口外壳体的外侧气流煤粉浓度更高、流速更快，靠近喷口内中心的煤粉浓度和流速呈相应降低的阶梯式分布；由于集粉稳焰器的前端在外侧形成更大的回流空间，从炉膛回流的热烟气量更大，而且外侧超浓煤粉气流更容易和热烟气相接触，因而外侧超浓煤粉气流受加热的强度更高，煤粉热解气化和燃烧速度更高。优选的，所述集粉稳焰器3的数目为两个，该集粉稳焰器3的整体横截面呈扁锥形，沿气流方向，前端截面小，后端截面大；两个集粉稳焰器3的外侧面与喷口 I连接，内侧面靠近分流隔板2 ;两个集粉稳焰器3的斜侧面相对，斜侧面之间设有通流的空间；两个集粉稳焰器3沿气流方向的后端距喷口外壳体的后端留有距离，以增加集粉稳焰器3后部高温烟气回流的距离。作为上述方案的又一改进，两个集粉稳焰器3沿气流方向的后端距喷口外壳体的后端距离可以不相同，这样可以重点保障后端距喷口外壳体的后端距离较大的一个集粉稳焰器3后部的烟气回流能力，并避免另一个集粉稳焰器3后部在喷口产生结焦。作为上述方案的又一改进，两个集粉稳焰器3的大小尺寸、形状和沿气流方向的后端截面大小可以不同，这样可以重点保障一个尺寸较大的集粉稳焰器3斜侧面的集粉浓缩效果和其后部的烟气回流能力。作为上述方案的又一改进，集粉稳焰器3的斜侧面的每一个阶梯面靠近分流隔板2 一侧都设有分流堰4 ;所述分流堰4为沿气流方向较长、在气流方向随集粉稳焰器3的阶梯面和相应的斜面弯曲的长条状结构；所述各分流堰4的一个侧壁沿长度方向紧贴连接在集粉稳焰器3的阶梯面和相应的斜面；所述各分流堰4可以阻挡紧贴集粉稳焰器3的阶梯面和相应的斜面的煤粉随气流流向分流隔板2 —侧。作为上述方案的又一改进，所述分流堰4的靠近集粉稳焰器3的截面增高方向一侦仪远离分流隔板2 —侧)的侧壁为沿气流方向向集粉稳焰器3的截面增高方向一侧倾斜，将贴近集粉稳焰器3表面的气流导向集粉稳焰器3的截面增高方向一侧(远离分流隔板2一侧)，由于分流堰4横向汇集了集粉稳焰器3在竖向收集的煤粉，并将部分气流在竖向挤向中部，进一步浓缩提高了靠近集粉稳焰器3斜侧面和分流堰4的倾斜的侧壁一侧的煤粉气流的煤粉浓度，使该气流浓缩成为煤粉浓度更高一级的超超浓煤粉气流；同时该超超浓粉气流位于气流横截面的外角部，加之分流堰4后形成烟气回流并增大了气流边界卷吸面积，使得该气流更易卷吸更多的高温热烟气，因而对于低挥发份的难燃煤种，该气流可成为着火的稳定火焰，大大改善燃烧器的稳燃能力；分流堰4的导向作用还可使更多的煤粉与淡粉气流流动方向的夹角增大，推迟了二者的混合，有利于抑制NOx的生成。作为上述方案的又一改进，集粉稳焰器3的斜侧面的每一个阶梯面和相应的斜面上横向间隔地布置有多个分流堰4，各分流堰4可以阻挡紧贴集粉稳焰器3的斜侧面的煤粉随气流流向分流隔板2 一侧，使得浓粉气流在各阶梯面间的浓度分布呈现明显的阶梯性，同时在各阶梯面内的浓度分布更为均匀；由于高挥发份的煤种的挥发份含量高、热解析出快，在燃烧初期不需要超浓度的煤粉气流就可形成强还原性燃烧气氛，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分流增浓的煤粉解耦燃烧器，其特征在于，所述燃烧器包括喷口、分流隔板和两个以上的集粉稳焰器；所述分流隔板倾斜设置于所述喷口的中部，且所述分流隔板的上下两端和所述喷口的外壳体连接；所述喷口由分流隔板分隔开为淡侧气流通道和浓侧气流通道，所述浓侧气流通道沿气流流向的流通截面积逐渐增大，所述集粉稳焰器位于浓侧气流通道侧；沿气流方向，所述集粉稳焰器后端的横截面为由喷口边缘至中心逐渐缩小的阶梯状结构。

【技术特征摘要】
1.一种分流增浓的煤粉解耦燃烧器，其特征在于，所述燃烧器包括喷口、分流隔板和两个以上的集粉稳焰器； 所述分流隔板倾斜设置于所述喷口的中部，且所述分流隔板的上下两端和所述喷口的外壳体连接；所述喷口由分流隔板分隔开为淡侧气流通道和浓侧气流通道，所述浓侧气流通道沿气流流向的流通截面积逐渐增大，所述集粉稳焰器位于浓侧气流通道侧； 沿气流方向，所述集粉稳焰器后端的横截面为由喷口边缘至中心逐渐缩小的阶梯状结构。2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述的分流隔板沿气流方向的后端与喷口外壳体的后端留有距离。3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述的分流隔板沿气流方向的后端截面面积大于前端截面面积，且后端截面为不规则形状。4.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述的集粉稳焰器的数目为两个，所述集粉稳焰器的横截面呈扁锥形，沿气流方向，前端截面小，后端截面大；所述集粉稳焰器的外侧面与喷口连接，内侧面靠近分流隔板；两个集粉稳焰器的斜侧面相对，斜侧面之间设有通流的空间；两个集粉稳焰器沿气流方向的后端和喷口外壳体的后端留有距离。5.根据权利要求2或4所述的燃烧器，其特征在于，所述集粉稳焰器沿气流方向的后端距喷口外壳体的后端距离不相同。6.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述集粉稳焰器的大小尺寸、形状和沿气流方向的后端截面大小不完全相同。7.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述集粉稳焰器的斜侧面的每一个阶梯面和相应的斜面靠近分流隔板一侧设有分流堰。8.根据权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述分流堰的靠近集粉稳焰器的截面增高方向一侧的侧壁沿气流方向向集粉稳焰器的截面增高方向一侧倾斜。9.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述集粉稳焰器的斜侧面的每一个阶梯面和相应的斜面上横向间隔地布置有多个分流堰。10.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器和外部煤粉浓缩装置连接，所述外部煤粉浓缩装置中的浓侧气流和淡侧气流分别进入所述浓侧气流通道和所述淡侧气流通道。11.一种基于权利要求1 10任一所述的分流增浓的煤粉解耦燃烧器的燃烧方法，包括以下步骤 1)煤粉进入喷口后，经过相对设置的一对集粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝江平，刘新华，闫润生，孙广藩，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：