[发明专利]一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器

说明书

技术领域

本发明属于燃煤锅炉领域，更具体地，涉及一种旋流燃烧器。

背景技术

目前，电站锅炉启动和低负荷稳燃过程中，需要消耗大量的燃料油，等离子体辅助点火技术能解决高挥发分煤种的点火和稳燃问题，节省燃油所带来的成本费用。已有文献和工业实际表明，对于低挥发分煤，等离子体点火技术很难点着，导致等离子体点火技术在无烟煤等难燃煤种中很难广泛使用，同时，采用空气作为反应气，空气中的N₂等离子体化后极易被氧化成氮氧化物(NO_x)，增加了NO_x的生成量，不利于锅炉的低氮减排。在专利CN201010577320中的电弧等离子体中采用的是纯氧，纯氧虽然能解决等离子体反应气不含N₂的问题，但纯氧价格相较来贵，且从根本上没有解决其它途径生成NO_x的难题。本专利采用的是补充水蒸汽的方法，可通过等离子体态水蒸汽特殊的性质和通入的位置及比例来解决NO_x生成量高的问题。同时，本发明的研究表明，等离子体态水蒸汽对于无烟煤等低挥发分煤的着火有促进作用。

在旋流燃烧器中，由于它自身结构的原因，一次风和二次风混合比较强烈，热NO_x和燃料型NO_x在火焰的贫氧区域内并不能及时被反应，其氮氧化合物排放较高。为改进旋流燃烧器的低氮性能，通常采用分级配风，浓淡燃烧技术，调节二次风的旋度和风量等方法。这些方法目前已经取得了较好低氮效果，如专利CN201110295483的低温等离子体旋流煤粉炉炉内深度分级低NO_x燃烧系统。但为了进一步降低锅炉的NO_x的排放，本专利采取了在第一级等离子体发生器补充水蒸汽和在一次风和二次风之间的环形的贫氧区域内通入高活性的水蒸汽等离子体这种分级降低NO_x的方法，使得锅炉中生成的NO_x含量大大降低。

稳燃和低氮这两个问题，我们不能孤立地解决。在上述的大多数专利中，虽然燃烧稳定性得到了提高，但是NO_x生成量却变得更多。在本专利中，采用这种强稳燃低氮旋流燃烧器，可以兼顾煤粉的燃烧性能和低氮效果，使得锅炉达到最优工况，这样大大节约了能源，同时还能减少环境污染。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器，其能有效的实现稳燃和低氮设计思路，同时充分利用水蒸汽资源，达到节能减排的效果。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器，其特征在于，包括第一级等离子点火装置、第二级等离子调节器和水蒸汽供气系统，其中，

所述第一级等离子体点火装置包括一次风管道、内燃烧室、浓淡分离器、旋流发生器、第一级水蒸汽进气管道、中心风管道和第一级等离子体发生器，所述一次风管道用于通一次风；所述内燃烧室和浓淡分离器均位于所述一次风管道内并且均固定安装在所述一次风管道的内壁上；所述内燃烧室与一次风管道的内壁之间存在通风间隙，并且所述通风间隙处布置旋流发生器；所述浓淡分离器用于将一次风分离成浓粉流和淡粉流，浓粉流进入所述内燃烧室燃烧并最终喷入炉膛，淡粉流流入所述通风间隙并最终喷入炉膛；所述第一级水蒸汽进气管道的一端伸入所述第一级等离子体发生器内，以用于向所述第一级等离子体发生器内通入水蒸汽，所述水蒸汽来源于水蒸汽供气系统；所述中心风管道的一端伸入所述第一级等离子体发生器内，以用于供应空气或高纯氧；所述第一级等离子体发生器用于产生等离子体火炬，第一级等离子体发生器的点火端穿过所述内燃烧室的侧壁后伸入所述内燃烧室内，以用于使浓粉流和混合气在所述内燃烧室内燃烧形成火焰；

所述第二级等离子体调节装置包括第二级水蒸汽进气管道、第二级等离子体发生器、内二次风进气管道、外二次风进气管道，所述第二级水蒸汽进气管道套接在所述一次风管道外侧，以用于供应水蒸汽，所述水蒸汽由所述水蒸汽供气系统提供；所述第二级等离子体发生器包裹镶嵌于所述第二级水蒸汽进气管道内，以用于产生等离子体流；内二次风进气管道套接在所述第二级水蒸汽进气管道外，以用于向内燃烧室内产生的火焰通入内二次风，所述外二次风进气管道套接在所述内二次风进气管道外，以用于向内燃烧室内产生的火焰通外二次风；所述内二次风进气管道和外二次风进气管道内分别设置有旋流发生器。