[发明专利]一种增强分流增浓的煤粉解耦燃烧器及燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤粉燃烧设备领域，具体涉及一种增强分流增浓的煤粉解耦燃烧器及燃烧方法。

背景技术

在煤粉燃烧过程中，高温富氧有利于提高燃烧效率，但同时会增加燃烧过程中生成的NO_x；反之，低温低氧有利于抑制NO_x的生成，但煤粉更不易燃尽。解除煤粉燃烧效率与NO_x排放的耦合问题是煤粉燃烧领域长期存在的技术难点。

我国火力发电厂所用的煤炭，劣质煤或者低挥发分的煤占有很大的比重，在燃用该类煤的过程中，大量存在着燃烧不稳定、煤粉气流着火延迟和燃烧效率低等问题，给机组运行的安全性和经济性带来很大挑战。该类煤在降低NO_x排放时所面临的耦合排放问题也更为严重。

前期试验及工程应用已证明，解耦燃烧技术可以实现解除煤炭燃烧的飞灰可燃物与NO_x的耦合排放关系，是同时降低飞灰可燃物和NO_x排放的有效方法。该技术将煤炭燃烧过程分为两个阶段，第一阶段，煤炭在很高的还原性气氛下发生热解、气化和燃烧，充分利用煤炭自身的热解和气化产物将燃料型NO_x转化为更为稳定的N₂；第二阶段创造高温富氧但不产生热力型NO_x的环境，再确保煤炭的充分燃尽。在燃烧初期热解气化产生挥发份氮的转化过程，是解耦燃烧抑制NO_x排放的关键过程，该过程主要在一次风内部、二次风混合前的较小空间范围进行，该过程是属于微观上的分级燃烧，可充分利用反应活性更高的热解气化产物作为还原剂。

目前，根据解耦燃烧原理和高温烟气回流稳燃技术已开发了多种解耦燃烧器。专利申请“一种浓侧分级的煤粉解耦燃烧器及燃烧方法”(专利申请号：201120569682.X)公开了一种煤粉解耦燃烧器和煤粉解耦燃烧方法，该燃烧器将煤粉浓缩与稳燃功能集于一体，不仅可以提高解耦燃烧的效果，结构也较为简单，可以和任意一种煤粉浓缩装置对接，灵活性较高，对燃用不同煤种的适应性增强。但该燃烧器虽然使风粉得到高度分离，得到超浓煤粉气流和次浓气流两部分，但浓侧煤粉气流仅两侧局部进行了风粉分离，分离出的风都也集中汇入进中部的次浓气流中，使得次浓气流的煤粉浓度较分离前降低，降低抑制NO_x生成的效率；其次，超浓煤粉气流和次浓气流两部分紧密相连，在流动中混合较快，必然降低了浓淡分离抑制NO_x 生成的效果。特别是对于贫煤和无烟煤，挥发分浓度较低，析出较慢，还原性气氛时间缩短是十分不利于抑制NO_x生成的。

专利申请“一种分流增浓的煤粉解耦燃烧器及燃烧方法”(授权公告号：CN103062763B)公开了一种分流增浓的煤粉解耦燃烧器，参见图1，其结合煤粉浓缩、解耦燃烧和稳燃功能，较“一种煤粉解耦燃烧器和煤粉解耦燃烧方法”，分流堰的设计阻挡了浓侧煤粉随气流向淡粉侧流动，推迟了淡粉气流和浓粉气流的混合。为了增加集粉稳焰器对气流的挤压，产生更高的超浓缩效果，该燃烧器的集粉稳焰器集粉面倾角较大，但是，集粉稳焰器过大的倾角必然造成集粉面磨损加快，降低了燃烧器的使用寿命。另外，该燃烧器的浓粉侧气流受集粉稳焰器挤压连续向淡粉侧偏转，造成燃烧器出口的浓侧偏转气流将部分煤粉带入淡粉侧，从而降低了煤粉气流的煤粉浓缩效果，影响解耦燃烧的效能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增强分流增浓的煤粉解耦燃烧器，该燃烧器通过增设中部集粉稳焰器，可减小集粉稳焰器的集粉面倾角，增大超浓气流的卷吸能力，从而增加设备使用寿命和提高解耦燃烧性能。另外，通过浓粉侧导流隔板和分流堰在喷口出口前的导流作用，减小浓侧气流在喷口出口后向淡粉侧的偏转。

为了实现上述目的本发明提供的一种增强分流增浓的煤粉解耦燃烧器，所述燃烧器包括喷口，浓淡分流隔板，上集粉稳焰器、下集粉稳焰器和中部集粉稳焰器；

所述浓淡分流隔板设置于喷口的中部，且浓淡分流隔板的上下两端和喷口的外壳体连接；喷口由浓淡分流隔板分隔开为分别通流淡侧气流和浓侧气流的两个气流通道；

所述上集粉稳焰器、下集粉稳焰器和中部集粉稳焰器位于通浓侧气流的通道一侧；所述上集粉稳焰器、下集粉稳焰器和中部集粉稳焰器整体横截面呈扁锥形，沿气流方向，前端截面小，后端截面大；所述上集粉稳焰器、下集粉稳焰器和中部集粉稳焰器与气流方向垂直的横截面为由喷口边缘的外侧面至中心逐渐缩小的阶梯状结构；