[发明专利]一种二段式煤粉燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及煤粉燃烧器领域，具体地说是一种能使煤粉燃烧充分的二段式煤粉燃烧器。

背景技术

目前我国石油的供需矛盾日益突出。中国自从1993年成为石油净进口国以来，石油对进口的依存度不断提高。据统计，2012年进口原油2.7109亿吨，依存度达56.4%。

中国作为一个油气资源不足的国家，当前及未来的首要任务应是提高能源利用率和加强石油替代品开发，降低石油对外依存度。在工业中以煤燃料代替石油是我国能源战略重要发展方向之一。

近几年来，粉煤直接燃烧技术国内很多科研院所和单位都在积极探索，不论从点火方式上还是从风道设置、燃烧场等方面都对煤粉直接燃烧技术有一定的改进，但是还是不能从根本上解决煤粉直接燃烧的缺陷。

现阶段的煤粉燃烧器存在着煤粉燃烧不充分、燃烬率低、而且体积膨大等缺点，究其原因，是由于煤粉是一种固体燃料，煤粉在空气中完全燃烧需要相当的时间，也即意味着需要相当大的空间。常规设计的煤粉燃烧器中，不可能将燃烧器体积做得很大，因此煤粉燃烬率得不到保证，导致煤粉燃烧率只有50～70%，30～50%的碳颗粒不能充分燃烧，严重浪费资源且污染环境。

另外，对喷射混合型的煤粉燃烧器，其燃烧器的本质只是起到一个煤粉与空气喷射的作用，实质上煤粉的燃烧主要依靠在窑炉的空间内完成，这样的燃烧器只能在一些特定的窑炉上才能使用，不能替代燃烧燃料油的燃烧器。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种二段式煤粉燃烧器，使得煤粉在燃烧器阶段就能够完全燃烧，实现很高的燃烬率，实现替代各种燃料油燃烧器、燃气燃烧器以及传统的煤粉直接燃烧器的目的。

为此，本发明采用如下的技术方案来解决上述技术问题：一种二段式煤粉燃烧器，包括气化室和燃烧装置，其特征在于，沿气化室的轴向在气化室上布置至少一排工艺烧嘴，每排中的多个工艺烧嘴沿气化室的圆周方向均匀布置，每个工艺烧嘴的轴线与该工艺烧嘴所在位置的切线所成的夹角β为45～90°；

所述的气化室上设有一点火烧嘴；沿所述燃烧装置的轴向设有至少一排助燃风喷嘴，每排至少有3个呈周向均布的助燃风喷嘴；点火烧嘴不仅具备燃烧器点火启动功能，也可以向气化室提供空气与煤粉；

工作时，煤粉经过工艺烧嘴或点火烧嘴喷入气化室内，空气经过工艺烧嘴喷入气化室内，在气化室内形成切圆燃烧，强化了气化反应的速度，部分煤粉被快速地气化生成高温粗煤气与半焦的混合物后进入燃烧装置，与从助燃风喷嘴喷入的助燃风相遇发生完全燃烧。

采用上述角度范围的夹角β，高温的燃烧区域被限制在气化室的中心区域，既保护气化室的炉衬，又防止在炉衬上结渣，气化室内煤粉与空气混合均匀。

在气化室中，采用空气作为气化剂，特殊情况下，也可以掺入富氧、水蒸汽等一种或者几种的混合物作为气化剂。

本发明的煤粉燃烧器解决了现有煤粉燃烧器中燃烧不充分、燃烬率低、体积膨大等技术问题。

进一步，所述的气化室与燃烧装置之间设有一高温烟道，所述的高温粗煤气与半焦的混合物通过高温烟道后再进入燃烧装置。高温烟道的作用是将气化室产生的高温粗煤气与半焦的混合物输送到燃烧装置进行燃烧。气化室与燃烧装置之间也可以直接相连，中间不设置高温烟道。

进一步，所述的点火烧嘴安装在气化室的进口端，或安装在气化室的室壁上，或与工艺烧嘴（5）组成一个整体。根据实际的情况来选择安装位置。

进一步，所述的燃烧装置为一圆形通道，使燃烧装置的空间利用率高。

进一步，所述助燃风喷嘴的轴线与燃烧装置横截面径向轴线所成的夹角α为0～40゜，经助燃风喷嘴喷出助燃风的旋流方向与气化室内切圆燃烧的旋流方向一致，采用此角度范围的夹角α，燃烧时火焰更为饱满、稳定。

进一步，所述的煤粉中还包括生物质颗粒或/和石油焦粉。本发明的煤粉燃烧器同样可以燃烧生物质颗粒及石油焦粉，可以使燃烬率得到大幅提高，并且燃烧设备的体积也可以得到很大程度的减小。

进一步，所述的气化室为一圆柱形炉体，使气化室的空间利用率高。

本发明具有的有益效果是：本发明的二段式煤粉燃烧器，大幅度地提高了煤粉的燃烬率，将传统利用空气直接燃烧煤粉的燃烧设备的燃烬率从50～70%提高到98%以上，煤粉燃烧设备的体积缩小50%以上，燃烧器燃烧时火焰饱满、稳定，燃烧强度大，操控性好；在很多工业窑炉场合，可以替代各种燃料油燃烧器、燃气燃烧器以及传统的煤粉直接燃烧器，实现了以煤代油、节能减排的目的。

附图说明