一種富氧煤粉燃燒方法及燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種煤粉富氧燃燒方法和一種廣義的富氧煤粉燃燒器。其特征在于在將煤粉噴入燃燒器的同時，將純氧噴入所述燃燒器入口，使燃燒器入口的氧氣濃度大幅上升（比如達26%-32%），在所述燃燒器的入口形成富氧區(qū)，有助于煤粉著火燃燒；并在煤粉噴出口附近形成還原區(qū)域，防止噴入的氧過量產(chǎn)生氮氧化物（NOx）；所述富氧煤粉燃燒器，包括一次風管和燃燒器本體，還包括氧氣噴入裝置和氧氣輸入管，所述氧氣噴入裝置的噴入口設(shè)置在靠近所述一次風管的輸入端的位置，所述氧氣輸入管連接在所述氧氣噴入裝置上。這樣，只要調(diào)整噴入燃燒器的純氧，就能使煤粉充分著火，提高煤粉燃燼率，從而降低鍋爐飛灰可燃物，提高鍋爐效率；同時控制NOx生成。
【專利說明】一種富氧煤粉燃燒方法及燃燒器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤粉燃燒器，尤其涉及一種富氧煤粉燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)外大型鍋爐幾乎都是煤粉鍋爐，煤粉燃燒是一個典型的氧化過程，為了保證煤粉能充分燃燒，往往要靠風機鼓入大量的空氣，這樣將增加鼓風機電耗，增加廠用電；同時鼓入爐膛的風從爐膛排出將帶走大量的鍋爐熱量，從而降低鍋爐效率；更嚴重的是，如果煤質(zhì)太差，煤粉進入爐膛后，不易著火燃燒，大量的余炭在鍋爐上部燃燒，造成鍋爐尾部超溫，被迫多噴減溫水；同時還會增加鍋爐飛灰含碳量，造成上述四重能量損失。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，煤粉鍋爐的效率已達91%以上，但怎樣進一步提高鍋爐的效率，既是一項困難的技術(shù)問題，又是一項必須解決的經(jīng)濟問題。
[0003]進入21世紀，環(huán)保排放標準不斷提高，尤其是對鍋爐高溫燃燒產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)的排放控制嚴格，如何有效控制氮氧化物(NOx)的產(chǎn)生也是一個不能回避的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種高燃燼率的煤粉燃燒方法以及相應(yīng)的煤粉燃燒器，其至少能夠解決下述技術(shù)問題之一:有效提高鍋爐效率；有效控制氮氧化物(NOx)的排放。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種煤粉富氧燃燒方法，其特征在于:在將煤粉噴入燃燒器內(nèi)部的同時，將純氧噴入所述燃燒器入口，在所述燃燒器的煤粉噴入口附近形成富氧區(qū)域，將所述富氧區(qū)域的氧氣濃度調(diào)整為26%-32%，同時在所述燃燒器的煤粉噴出口附近形成還原區(qū)域。
[0006]進一步，測量所述還原區(qū)域的氧氣含量，根據(jù)該還原區(qū)域的氧氣含量調(diào)整氧氣的噴入量。
[0007]本發(fā)明還提供一種富氧煤粉燃燒器，包括一次風管和燃燒器本體，所述一次風管連接在所述燃燒器本體的入口端，其特征在于:還包括氧氣噴入裝置和氧氣輸入管，所述氧氣噴入裝置的噴入口設(shè)置在所述燃燒器本體內(nèi)，所述噴入口設(shè)置在靠近所述一次風管的輸入端的位置，所述氧氣輸入管連接在所述氧氣噴入裝置上。
[0008]進一步，所述氧氣噴入裝置包括環(huán)形的噴入裝置本體和固定裝置，所述噴入裝置本體在其面向燃燒器內(nèi)部的內(nèi)壁上設(shè)置有供氧氣噴出的小孔，在所述噴入裝置本體面向所述燃燒器本體外部的一側(cè)設(shè)置有氧氣輸入孔，所述氧氣輸入管的一端固定在所述氧氣輸入孔上。
[0009]進一步，所述固定裝置為固定翼，所述固定翼有多個，均布在所述噴入裝置本體的外側(cè)。
[0010]進一步，所述固定裝置是法蘭盤。
[0011]進一步，所述氧氣輸入管通過螺紋連接、焊接或者法蘭連接之中的一種連接方式固定在所述氧氣輸入孔上。[0012]進一步，所述氧氣噴入裝置是噴嘴。進一步，所述噴入裝置本體是圓環(huán)形的或者多邊形的，所述圓環(huán)形或者多邊形的橫截面是方形的或者圓形的或者多邊形的。
[0013]進一步，所述噴入裝置本體為開口的環(huán)形或開口的多邊形。
[0014]進一步，還包括控制器。
[0015]進一步，在所述燃燒器本體的內(nèi)壁上安裝有測溫傳感器。
[0016]進一步，在所述燃燒器本體的末端設(shè)置傳感器。
[0017]進一步，所述傳感器為氧化鋯，用于測量燃燒器出口的氧含量。
[0018]進一步，所述傳感器用于測量燃燒器出口一氧化碳的含量。
[0019]進一步，在所述燃燒器本體的內(nèi)壁上安裝有火焰檢測器。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于無論在鍋爐燃燒器中是噴入揮發(fā)分高、燃點低的電廠用煤，還是揮發(fā)分低，燃點高的無煙煤，只要調(diào)整噴入燃燒器的純氧，就能使煤粉充分著火，提高煤粉燃燼率，從而降低鍋爐飛灰可燃物，提高鍋爐效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明一種富氧煤粉燃燒器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明一種富氧煤粉燃燒器中的氧氣噴入裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為圖2的A-A截面圖；
[0024]圖4為煤粉著火溫度和氧氣含量的關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0026]本發(fā)明所述的煤粉燃燒器如圖1所示，包括一次風管11、氧氣噴入裝置12、氧氣輸入管13、燃燒器本體14和控制器(圖中未示出)。所述一次風管11連接在燃燒器本體14的入口端，氧氣噴入裝置12呈環(huán)狀，安裝在一次風管11的輸入端所在的位置，這樣，氧氣噴入裝置12的噴入口設(shè)置在燃燒器本體14內(nèi)，其噴入口設(shè)置在靠近一次風管11的輸入端的位置，所述氧氣輸入管13連接在所述氧氣噴入裝置12上，所述控制器用于控制氧氣的噴入量。
[0027]如圖2、圖3所示，所述氧氣噴入裝置12包括環(huán)形的噴入裝置本體121、固定裝置，所述噴入裝置本體121可以是圓環(huán)形的(如圖2中所示)，也可以為多邊形的，圓環(huán)形的橫截面可以是方形的(如圖3所示)，也可以為圓形的或者為多邊形的，在噴入裝置本體121面向燃燒器內(nèi)部的內(nèi)壁上設(shè)置有供氧氣通過的小孔124，小孔124的數(shù)量有多個；噴入裝置本體121亦可為開口的環(huán)形或開口的多邊形，即在面向燃燒器內(nèi)部的內(nèi)壁上設(shè)置有開口，供氧氣通過。在一個實施例中，所述固定裝置為固定翼122，固定翼122對稱的設(shè)置在噴入裝置本體121的兩側(cè)，所述固定翼122的數(shù)量可以是兩個(如圖2所示)，也可以為多個，只要能夠牢固的將噴入裝置本體121固定在燃燒器的內(nèi)壁上即可；在所述固定翼122上設(shè)置有通孔123，使螺栓穿過該通孔123，可將氧氣噴入裝置12固定到燃燒器本體14的內(nèi)壁上；在其它的實施例中，所述固定裝置可以是法蘭盤或者其它結(jié)構(gòu)。
[0028]在所述噴入裝置本體121面向燃燒器外部的一側(cè)設(shè)置有氧氣輸入孔125，在該氧氣輸入孔的內(nèi)壁上可以設(shè)置內(nèi)螺紋，所述氧氣輸入管13的一端設(shè)置有相應(yīng)的外螺紋，通過內(nèi)外螺紋的相互配合，所述氧氣輸入管13連接在所述噴入裝置本體121上，用于對燃燒器提供氧氣；所述氧氣輸入管13還可以通過焊接或者法蘭連接等方式連接在噴入裝置本體121 上。
[0029]在其它的實施例中，為了節(jié)約空間，所述氧氣噴入裝置12可以是噴嘴，該噴嘴與氧氣輸入管13相連，該噴嘴與所述燃燒器的連接方式可以是插入式的。
[0030]在煤粉通過一次風管11噴入燃燒器內(nèi)的同時，一定量的氧氣通過氧氣輸入管13噴入氧氣噴入裝置12中，進而進入燃燒器內(nèi)部，在所述燃燒器靠近一次風管的位置形成富氧區(qū)域141，由于在該區(qū)域的氧氣含量比較高，煤粉在此區(qū)域發(fā)生強烈的氧化反應(yīng)，在煤粉移動線路的富氧區(qū)域141的下游形成過渡區(qū)域142，在該區(qū)域，煤粉的氧化反應(yīng)進一步進行，隨著煤粉在燃燒器本體內(nèi)的進一步移動，煤粉進入到燃燒器本體的下游區(qū)域，既煤粉反應(yīng)的還原區(qū)143，在該區(qū)域，氧氣含量有所減少，發(fā)生氧化反應(yīng)的煤粉部分發(fā)生還原反應(yīng)，但經(jīng)過在燃燒器內(nèi)的富氧點火過程，噴入燃燒器內(nèi)的煤粉大部分已經(jīng)點著，在煤粉噴出燃燒器本體的一瞬間，進入二次風環(huán)境，已經(jīng)點著的煤粉則進行快速的氧化反應(yīng)，接著進入爐膛內(nèi)進行充分的燃燒。
[0031]由于燃燒器內(nèi)部的溫度非常高，一般為600-800，在燃燒器本體的過渡區(qū)域142的內(nèi)壁上安裝測溫傳感器15，該測溫傳感器15與控制器電連接，所述測溫傳感器15可以只設(shè)置一個，也可以在燃燒器本體的內(nèi)壁上對稱的設(shè)置兩個或多個，在燃燒器正常工作時，如果測溫傳感器檢測到燃燒器內(nèi)壁超溫(超過測溫傳感器15的設(shè)定值)，則在控制器的控制下適當減少噴入燃燒器的純氧，以保護燃燒器不被燒損。
[0032]噴氧有利于煤粉快速燃燒，但是，當燃燒環(huán)境中的氧氣濃度比較高時，會增加氮氧化物(NOx)的產(chǎn)生,為此,優(yōu)選的,在燃燒器本體14的末端設(shè)置傳感器16,該傳感器16與控制器電連接，所述傳感器16優(yōu)選為氧化鋯，也可以為其它的測氧傳感器，該傳感器16可以用來檢測噴出燃燒器已著火的煤粉氣流的含純氧量，并將該信號反饋到控制器，控制器通過調(diào)控噴入燃燒器的純氧使燃燒器出口形成可調(diào)還原范圍，從而防止過量的NOx生成。該傳感器16還可以用來測量燃燒器出口已著火的煤粉氣流中的一氧化碳的含量，從而來控制噴入燃燒器的純氧量。當燃燒器正常工作時，通過該傳感器反饋過來的氧含量或者一氧化碳含量信號，調(diào)控噴入燃燒器的純氧，本發(fā)明中，將噴入燃燒器中的純氧控制在26%-32%，以保證噴入燃燒器的煤粉既能充分著火，又不超標產(chǎn)生NOx。
[0033]優(yōu)選的，在所述燃燒器本體內(nèi)設(shè)置火焰檢測器，當燃燒器的火焰檢測器檢測不到火焰并延時一個時間Λ t后，控制器將立即停止工作，防止事故發(fā)生。
[0034]由于煤粉的著火溫度隨著氧含量的增加會有所降低，以煙煤為例，如圖4所示，圖4中，橫軸為煙煤著火時空氣中的氧含量百分比，縱軸為煙煤的著火溫度，從該圖中可以看出，當氧含量由21%增加到29%時，煙煤的著火溫度由通常的740度左右下降到600度左右，降幅達140度左右，隨著氧含量的進一步增加，著火溫度的降幅趨緩，經(jīng)濟性有所下降。本發(fā)明將煤粉著火時的氧含量控制在29%左右，能夠取得最佳的經(jīng)濟效果。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種煤粉富氧燃燒方法，其特征在于:在將煤粉噴入燃燒器內(nèi)部的同時，將純氧噴入所述燃燒器入口，在所述燃燒器的煤粉噴入口附近形成富氧區(qū)域，將所述富氧區(qū)域的氧氣濃度調(diào)整為26%-32%，同時在所述燃燒器的煤粉噴出口附近形成還原區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤粉富氧點火方法，其特征在于:測量所述還原區(qū)域的氧氣含量，根據(jù)該還原區(qū)域的氧氣含量調(diào)整氧氣的噴入量。
3.一種富氧煤粉燃燒器，包括一次風管和燃燒器本體，所述一次風管連接在所述燃燒器本體的入口端，其特征在于:還包括氧氣噴入裝置和氧氣輸入管，所述氧氣噴入裝置的噴入口設(shè)置在所述燃燒器本體內(nèi)，所述噴入口設(shè)置在靠近所述一次風管的輸入端的位置，所述氧氣輸入管連接在所述氧氣噴入裝置上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種富氧煤粉燃燒器，其特征在于:所述氧氣噴入裝置包括環(huán)形的噴入裝置本體和固定裝置，所述噴入裝置本體在其面向燃燒器內(nèi)部的內(nèi)壁上設(shè)置有供氧氣噴出的小孔，在所述噴入裝置本體面向所述燃燒器本體外部的一側(cè)設(shè)置有氧氣輸入孔，所述氧氣輸入管的一端固定在所述氧氣輸入孔上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種富氧煤粉燃燒器，其特征在于:所述固定裝置為固定翼，所述固定翼有多個，均布在所述噴入裝置本體的外側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種富氧煤粉燃燒器，其特征在于:所述固定裝置是法蘭盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種富氧煤粉燃燒器，其特征在于:所述氧氣輸入管通過螺紋連接、焊接或者法蘭連接之中的一種連接方式固定在所述氧氣輸入孔上。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種富氧煤粉燃燒器，其特征在于:所述氧氣噴入裝置是噴嘴。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種富氧煤粉燃燒器，其特征在于:所述噴入裝置本體是圓環(huán)形的或者多邊形的，所述圓環(huán)形或者多邊形的橫截面是方形的或者圓形的或者多邊形的。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種富氧煤粉燃燒器，其特征在于:所述噴入裝置本體為開口的環(huán)形或開口的多邊形。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種富氧煤粉燃燒器，其特征在于:還包括控制器。
12.根據(jù)權(quán)利要求3-11任一所述的一種富氧煤粉燃燒器，其特征在于:在所述燃燒器本體的內(nèi)壁上安裝有測溫傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求3-11任一所述的一種富氧煤粉燃燒器，其特征在于:在所述燃燒器本體的末端設(shè)置傳感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種富氧煤粉燃燒器，其特征在于:所述傳感器為氧化鋯，用于測量燃燒器出口的氧含量。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種富氧煤粉燃燒器，其特征在于:所述傳感器用于測量燃燒器出口一氧化碳的含量。
16.根據(jù)權(quán)利要求3-11任一所述的一種富氧煤粉燃燒器,其特征在于:在所述燃燒器本體的內(nèi)壁上安裝有火焰檢測器。
【文檔編號】F23D1/00GK103528056SQ201310473367
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】王龍陵, 王健東, 高勇, 李大慈 申請人:王龍陵