[发明专利]分相气化低氮旋流燃烧器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业煤粉炉及电站锅炉领域，具体的说是一种分相气化低氮旋流燃烧器及其控制方法。

背景技术

随着国家对锅炉氮氧化物排放控制的日益严格，一种全炉膛空气分级配套低NOx燃烧器的燃烧系统技术得到了广泛应用，并形成了各种流派的低NOx旋流和直流燃烧器技术。就工业煤粉锅炉及电站锅炉而言，为使氮氧化物在炉内得到有效还原，全炉膛分级燃烧低NOx排放技术采用把供应给炉内煤粉燃尽所需要的全部空气(氧量)分为2部分，一部分空气从下炉膛主燃烧器喷口喷入炉膛，满足煤粉早期燃烧所需氧量；而另一部分空气从炉膛上部空气喷口(燃尽风口)送人炉膛，使主燃区的空气化学当量比小于1，形成了缺氧燃烧的还原性气氛，同时在主燃区与上部风口(燃尽风口)之间形成还原性气氛区域，使早期燃烧生成的氮氧化物得到还原。同时，现大多旋流燃烧器本身也都采用煤粉浓淡分离和空气分级送风形式，控制风粉在燃烧器内部的混合时机，形成燃烧器喷口区域的还原性气氛，达到燃烧器区域降低氮氧化物的目的。如公告号为203927901U的专利公开了一种XC-LNB低氮煤粉旋流燃烧器，其具有一次风通道和内、外二次风通道，在一次风道的直管段的出口处内设有煤粉分离器，具有燃烧效率高、一次风通道内阻力小、有效减轻腐蚀及磨损问题、设备使用寿命长、维护成本低的优点，但仍存在燃烧效率有待进一步提高、低氮排放值仍有待进一步降低的问题。将上述低氮煤粉旋流燃器实际应用在煤粉炉和锅炉内时，发现存在如下问题：1、部分空气从锅炉的燃尽风口送入后，使主燃烧器区域的空气减少，出现主燃烧器区域燃烧延迟并带来飞灰可燃物偏高。2、现有技术下，电站及工业用煤粉锅炉氮氧化物排放值较高。为降低最终出口排放值，特别是为达到国家超低排放要求时，选用的烟气尾部脱硝工艺(SNCR，SCR工艺)成本较高，对尾部受热面产生的负面影响也较大，如堵管，受热面化学腐蚀等。3、煤种适应性不够广泛，特别是在燃烧贫煤或混煤的情况下，燃烧效率和焦炭气化也有待提高。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、燃烧效率高、有效减轻腐蚀及磨损问题、设备使用寿命长、煤种适应性好、低氮排放物值低的低氮旋流燃烧器。

本发明还提供一种方法简单、操作简便、可靠性好的上述低氮旋流燃烧器的控制方法。

本发明低氮旋流燃烧器包括由内至外依次设置的一次风通道及其喷口、内二次风通道及其喷口和外二次风通道及其喷口，所述一次风通道及二次风通道之间还设有富氧气膜风通道及其喷口。

所述一次风通道的中心轴线处设有中心气流引射装置，所述中心气流引射装置由中心气流引射管及其喷口组成。

所述中心气流引射管的喷口直径与所述一次风通道的喷口的直径比值为0.15-0.35之间。

各通道的喷口扩锥角≤35°。

上述低氮旋流燃烧器的控制方法为：携带煤粉的一次风通入低氮旋流燃烧器的最内层的一次风通道内并由其喷口喷出；二次风分成两股，一股通入一次风通道外层的内二次风通道并由其喷口喷出，另一股通入内二次风通道外层的外二次风通道并由其喷口喷出，其特征在于，富氧气膜风通入位于所述一次风通道和所述内二次风通道之间的富氧气膜风通道，并由其喷口喷出，所述富氧气膜风的氧气浓度为体积百分比30-80％。

所述富氧气膜风的温度控制在110－370℃之间。

控制富氧气膜风的纯氧通入量为所述二次风纯氧通入量的5－10％。

所述二次风分成三股，第三股作为高速二次风通入位于一次风通道中心轴线处的中心气流引射管并由其喷口喷出，所述高速二次风的风速是一次风风速的2－3倍。

所述一次风为300-800℃、氧气浓度低于体积百分比15％的高温烟气。

针对背景技术中存在的问题，发明人进行了如下改进：

(1)在一次风通道及二次风通道之间增设富氧气膜风通道及其喷口，通过向富氧气膜风通道内通入富氧气膜风，在喷出的一次风外周形成一个环形的富氧区，有利于在燃烧器的喷口处火焰中心区的剧烈燃烧，形成极高温度状态，从而提高出口煤粉气化率，为后期煤粉氮的处理及燃烬创造条件。优选控制