[发明专利]燃水煤浆低NOx燃烧器及燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，特别是一种燃水煤浆低NOx燃烧器及燃烧方法。

背景技术

能源与环境是我国国民经济发展的重大问题，能源产业又是我国国民经济发展中的支柱产业之一。“贫油富煤”是我国的国情，石油的储量已经迫使我们不能把它仅仅作为燃料而烧掉。但是，当前国内还有大量的燃油发电厂和燃油工业锅炉和燃油生活锅炉在消耗大量的石油资源，必须寻求一种洁净的代油燃料以解决我国石油严重缺乏的状况。水煤浆作为一种石油燃料的替代品具有价格便宜、低污染、技术成熟等优点，但是水煤浆燃烧过程中NOx排放污染问题也越来越受到人们的重视。然而，由于目前燃烧器自身结构的缺陷，导致现有燃水煤浆燃烧器NOx排放普遍较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，通过燃烧器结构方面的设计来降低水煤浆燃烧过程中NOx排放，进而提供一种燃水煤浆低NOx燃烧器。

水煤浆燃烧过程中NOx的来源主要是燃料型NOx，即水煤浆中所含的N元素在燃烧过程中被氧化成的NOx，燃料NOx的生成量主要决定于燃烧过程中氧浓度的控制，维持低氧燃烧环境可以有效抑制NOx生成，但如果供氧不足，将影响燃烧效率，造成能源浪费。经发明人研究表明：有水煤浆燃烧器之所以NOx排放浓度如此高其主要原因是燃烧过程中助燃风与燃料混入过早，水煤浆燃料中的N大部分转化成了NOx。如果整个燃烧过程中氧浓度都控制在3％～5％以下，则NOx排放浓度可以控制到目前水煤浆燃烧器浓度的80％甚至更低。本发明的目的就是提供一种NOx排放低、燃烧效率高的水煤浆专用燃烧器，通过燃烧器设计合理控制助燃风与水煤浆的混合，实现NOx排放的控制，将NOx排放浓度控制在300mg/Nm³以下。

为解决技术问题，本发明提供了一种燃水煤浆低NOx燃烧器，包括由内至外依次同轴心布置的水煤浆浆枪套管、一次风风管和二次风风管；所述二次风风管的外部，还至少有一个同轴心套设的控制NOx的助燃风(以下简称“NOx风”)管。

本发明中，所述各风管分别设置风门或调节装置，用于控制风的流量。

本发明中，所述各风管出口端的管壁间设填充耐火浇注料的间隔，间隔上开设喷口。

本发明中，所述喷口的形状为环状，或呈环形布置的间设的圆孔状。

本发明中，所述喷口具有扩口，各风管喷口具有不同的的扩口角度。

本发明进一步提供了一种基于前所述燃水煤浆低NOx燃烧器的水煤浆燃烧方法，除一次风和二次风之外，还使用至少一股NOx风；所述一次风、二次风和NOx风中，既有直流风又有旋流风。

本发明将原水煤浆燃烧器布局中的二次风管分成多层(股)，并将各股风之间留有合理的间隙；各层风入口可根据需要设置风门，控制各层风量，适应不同煤浆需要，各层风可根据需要采用旋流或直流，旋流强度可以调节。直流风的作用是阻隔助燃风与水煤浆的过早混合；调节旋流强度可调整火焰长度，保证燃烧效率；各风出口扩角不同，以合理控制各层风的混合和火焰长度。通过以上措施有效控制助燃风与水煤浆的混合，保证水煤浆整个燃烧过程都在最佳氧浓度下进行，在保证燃烧效率的前提下大幅降低NOx排放。

本发明的有益效果在于：

(1)将助燃风分多层(股)送入燃烧室，控制助燃风与水煤浆的混合，从而实现水煤浆整个燃烧过程的氧浓度的控制；

(2)各股助燃风间根据水煤浆燃烧特性设有间隙，延缓助燃风与水煤浆火焰的混合；

(3)部分助燃风采用直流布置，起到阻隔外侧助燃风与火焰混合的效果；

(4)燃烧器各喷口扩口角度不同，以合理控制各层风的混合和火焰长度。

附图说明

图1为低NOx水煤浆燃烧器实例结构图。

1三次风风门；2一次风风门；3二次风旋流强度调节装置；4水煤浆浆枪套管；5一次风风管；6二次风风管；7三次风风管。

具体实施方式

下面结合附图1，对本发明的具体实施方式加以阐述。

传统燃烧器中，助燃空气通常分成“一次风”和“二次风”两部分。本发明中，水煤浆低NOx燃烧器将“二次风”再分为两股，分别叫作“二次风”和“三次风”。