[发明专利]一种煤粉燃烧器及包括该煤粉燃烧器的煤粉锅炉

说明书

技术领域

本发明公开了一种煤粉燃烧技术，尤其涉及一种煤粉燃烧器，还涉及一种包括该煤粉燃烧器的煤粉锅炉。

背景技术

NOx是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)等多种氮氧化物的统称，是大气污染物中一种主要的污染物。NOx的一个主要来源是煤粉等燃料的燃烧排放物。为了降低煤粉锅炉的NOx排放量，现有技术提供了多种煤粉燃烧器。

申请号为CN03111101.7的发明专利申请公开了一种中心给粉旋流燃烧器，题为《中心给粉旋流燃烧器气固两相流动的数值模拟》的论文公开了针对该燃烧器的研究结论。研究结论表明：该燃烧器通过多个分离环使一次风的煤粉气流沿燃烧器径向形成由内向外由浓至淡的分布形态，实现煤粉气流浓淡分离；再利用二次风的旋转作用在燃烧器出口的中心位置形成中心回流区，中心回流区通过卷吸高温烟气将煤粉气流点燃；二次风分级送入，实现空气分级燃烧。

图1为现有技术的一种具有中心回流区的煤粉燃烧器的流场分布图。如图所示：在煤粉燃烧器出口16的下游，从燃烧器轴线10沿径向向外分别形成中心回流区11、浓煤粉气流14、淡煤粉气流13，以及二次风气流12。在燃烧器轴线10附近的中心回流区11内，从炉膛深处卷吸来的高温烟气加热煤粉气流，使从煤粉燃烧器内射出的煤粉气流由内向外、由浓煤粉气流14向淡煤粉气流13逐渐着火，并燃烧；二次风气流12包覆在已着火的煤粉气流13外部并分级供入，与煤粉气流进入燃尽区15进行混合燃烧。浓煤粉气流14含有煤粉气流中的大多数煤粉，在进入燃尽区15之前，该燃烧器能够使浓煤粉气流14在欠氧的条件下燃烧，从而抑制NOx的生成。

申请号为CN00108132.2的发明专利申请公开了一种新型旋流煤粉燃烧器，题为《一种低NOx旋流燃烧器流场特性的研究》的论文对具有该专利公开的技术方案的燃烧器进行了冷态试验研究，结果表明：该燃烧器能够在中心煤粉气流和四周的二次风气流之间形成环形回流区。

图2为现有技术的一种具有环形回流区的煤粉燃烧器的流场分布图。如图所示：在煤粉燃烧器出口26的下游，从燃烧器轴线20沿径向向外分别为淡煤粉气流23、浓煤粉气流24、环形回流区21和二次风气流22；煤粉气流集中在燃烧器轴线20附近，呈现出四周浓、中心淡的浓度分布状态；浓煤粉气流24外周为带有一定负压的环形回流区21；环状回流区21从炉膛内卷吸来的高温烟气直接与浓煤粉气流24接触，将其加热至着火温度以上，使煤粉气流由外向内、由浓至淡逐渐开始着火、燃烧，再进入燃尽区25燃烧并燃尽。同样，在进入燃尽区25之前，该煤粉燃烧器能够使浓煤粉气流24在欠氧的条件下燃烧，抑制NOx的生成。

现有技术中，通过煤粉浓缩装置、利用煤粉惯性分离作用实现煤粉气流的浓淡分离，在煤粉燃烧器中形成浓煤粉气流和淡煤粉气流。但在射离煤粉燃烧器出口后、进入燃尽区前，淡煤粉气流和浓煤粉气流之间没有被完全隔开，淡煤粉气流和浓煤粉气流很容易再次发生混合，破坏浓淡分离效果，进而对NOx生成作用有限。

如何更好地实现煤粉气流的浓淡分离，从而更好地抑制煤粉锅炉NOx的生成是当前本领域技术人员面临的一个技术难题。

发明内容

针对上述技术难题，本发明的第一个目的在于，提供一种能够更好地提高煤粉气流的浓淡分离燃烧效果的煤粉燃烧器，从而更好地抑制煤粉锅炉NOx的生成。

在提供上述煤粉燃烧器的基础上，本发明的第二个目的在于，提供一种包括该煤粉燃烧器的煤粉锅炉。

为了实现上述第一个目的，本发明提供的煤粉燃烧器包括一次风筒和煤粉浓缩装置；相对于所述一次风筒的轴线，所述煤粉浓缩装置能够使煤粉气流浓度沿径向由内向外逐渐降低，与现有技术的区别在于，煤粉燃烧器还包括位于一次风筒中、且位于所述煤粉浓缩装置下游的煤粉分隔筒和煤粉导流筒，所述煤粉分隔筒后端与煤粉导流筒前端相接；所述煤粉导流筒出口具有锥状的外扩角；还包括与所述一次风筒的后端相连接、沿煤粉气流流动方向截面积逐渐增加的渐扩喷口，所述渐扩喷口的外扩角大于煤粉导流筒的外扩角。

优选的，所述煤粉导流筒前端的截面积大于煤粉分隔筒后端的截面积。

优选的，所述煤粉分隔筒前部具有截面积沿煤粉气流流动方向逐渐增加的渐扩部。

优选的，沿煤粉气流流动方向，所述渐扩部与一次风筒之间的通流截面逐渐减小。

优选的，所述煤粉导流筒出口的外扩角在10度～40度之间。

优选的，所述渐扩喷口的外扩角在50度～90度之间。

优选的，煤粉燃烧器还具有二次风通道，所述二次风通道位于一次风筒外侧。