[发明专利]一种多通道旋流稳焰无级调节混烧燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，特别是以煤粉、燃气为燃料的混烧或煤粉、燃气单烧的燃烧器。

背景技术

目前化工建材业回转窑煅烧，一般通过燃烧器将煤粉或燃气，一次风、二次风送入窑内燃烧，在燃烧过程时常发现燃烧器出口黑火头过长，这种现象是煤粉燃烧速度慢，没有完全燃烧，氮和氧分子在火焰高温区停留时间较长，故此，形成NOx机会多，生成量也大。其二煤粉和空气在喷煤管混合，由环形喷咀喷入窑内燃烧，这时煤粉的燃烧主要靠一次风、二次风供氧，一般在煤粉挥发燃烧阶段就要消耗大量氧，而扩散到火焰中心高氧区，要穿过很厚的火焰层或煤粉层，需要克服很大的阻力才能达到中心区，所以往往此区严重缺氧，大量的碳粒，即固定碳和CO不能在烧成带燃烧，造成烧成带温度提不高，影响熟料产量、质量，使熟料热耗增加，浪费能源，同时生成NOx害气体。氮氧化合物(NOx)是造成大气污染的主要污染源，它除了形成酸雨，破坏生态环境，还能形成光化学烟雾，危害人类健康。煤炭是NOx的主要来源之一，为了控制日益严重的NOx污染，国家环保局于1996年3月7日颁布了《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-26)，标准中明确规定了300kw及以上机组固定态排渣煤粉炉NOx排放量不得超过650㎎／m³。还规定目前我国居民区，大气中NOx的最高允许日平均浓度为0.10㎎／m³，一次性浓度0.15㎎／m³。如果不采取低NOx排放措施，很难满足NOx的排放要求。2000年9月1日执行的《中华人民共和国大气污染治理法》也提出了对NOx排放治理要求。NOx控制主要有两种途径，一是采用低氧化氮燃烧技术减少NOx的生成，二是从烟气中脱除NOx。在我国目前的经济水平下，前者是较为有效、经济可行的方法；后者的主要问题是投资太高，不适合我国国情，煤粉、燃气混烧或煤粉、燃气单烧燃烧器，在我国化工建材工业回转窑煅烧及其它煤粉、燃气应用领域占有一定的比例。随着我国化工建材业的发展和对环境污染的要求，对新的燃烧技术的发展有着迫切的要求。因此研究低NOx高热效的煤粉、燃气燃器技术，对我国化工、建材、机械业及整个国民经济的发展都有十分重要的意义。

发明内容

为解决目前以煤粉、燃气为燃料的燃烧器NOx高，热效率低的问题，本发明研制一种多通道旋流稳焰无级调节混烧燃烧器。本发明的目的是通过以下方式实现的：在燃烧器壳体（1）的中心位置，置有锥环稳焰器（9），锥环稳焰器小头与中心风管（15）、燃气管（12）的前端连接，中心风管（15）的另一端连接有蜗壳旋流器（34）、观察镜（35），管外壁连接有法兰（33），燃气管（12）前端管外壁圆周制有燃气孔（43），前端中部连接有燃气混合（17），混合器制有腰圆混合孔（18）、空气孔（20）、燃气环缝（19），混合器的外沿能在一次风内管（11）内壁轴向移动，燃气管（12）另一端连接有燃气输送管（30）、法兰（32），管外壁连接有调节拉杆（31）、法兰（29），法兰（32）与法兰（33）连接。一次风内管（11）后端连接有送风管（37）、法兰（28），法兰（28）与法兰（29）连接。二次风内管（4）出口处外壁制有旋流器（6），管外壁制有向外扩张15-20°锥角，后端连接有煤粉输送管（27）、法兰（39）、法兰（39）与法兰（38）连接，管外壁连接有调节拉杆（26）、法兰（25）。净风内管（2），前端外壁制有空气分配器（5），空气分配器制有锥形喷孔（3），出口处外壁制有向外扩张15 -20°锥角，后端连接有空气输送管（40），管外壁连接有调节拉杆（23）、法兰（24），法兰（24）与法兰（25）连接，壳体（1）内壁出口处制有向K扩张15-20°锥角，壳体中部连接有空气输送管（41），尾端连接有法兰（21），法兰（21）与法兰（22）连接，本发明创造的要点是：燃烧器不另设点火油轮，锥环稳焰器（9），置于壳体中心位置。燃气混烧或燃气点火燃烧火道（13），设在燃烧器中心风管（16）的外层，稳焰器的内外锥环分别置于中心风通道（16）和燃气火道（13）出口中心，作用于火焰角度及火焰形状的调节。燃烧器工作时，旋流风从中心风通道（16）送来的旋流风，进入锥环稳焰器（9）内锥环后，扩散在火焰中心区，形成一个内循环，由于中心风是冷风，进入窑内，使窑内流场衰减过程明显变慢，包含在一次风射流内的煤粉与二次风的接触面减小，同时增长，但混合激烈程度并没减弱，因此，可降低废气中NOx含量。二次风、中心风，分别由二次风通道（8）、中心风通道（16），进入窑内燃烧区（图中未画出）通过调节阀（图中未画出）改变两股风的比例。旋流器（6）、蜗壳旋流器（34），使风旋转，在燃烧器的中心区域形成中心回流区。由于二次风、中心风被分成了内、外两部分，因而形成了分级燃烧，与夹在两股风中间一次风通道（8）的煤粉相结合，实现低NOx排放。由于中心回流区温度高，煤粉燃烧的初期为动力燃烧，增加在高温的中心回流区的煤粉量，延长煤粉在高温的中心回流区的停留时间，有利煤粉燃尽，因此提高燃烧效率。燃气由燃气通道（11）进入环缝（19），与空气孔（20）的空气成90度角相逼，空气流速与燃气流速比为1.5-1.8，因此空气对燃气有引射作用，促进二者进行强烈混合，混合气体经腰圆混合孔（18），进入火道（13）燃烧，二次燃气由燃气孔（40）流出，与火道（13）燃烧后残存的氧气成90度角相逼，再次混合，实现高速燃烧，在锥环稳焰器（9）外锥的作用下高速火焰加热煤粉根部，同时又使煤粉分段燃烧，因此，提高燃烧热效率，降低NOx生成。通过调节拉杆（31）调节，使锥环稳焰器（9）轴向移动，改变火焰燃烧角度，从而改变火焰形状。外净风，由净风道（7）送入，经过锥形喷孔（3）高速喷出，气流从相隔小孔的缝隙中进入火焰根部，使火焰集中有力，同时使C0₂含量高的燃烧气体在火焰根部回流，降低0₂含量，避免生成NOx气体，同时提高热效率。燃烧器工作时，可通过调节拉杆（23）、（26）调节，分别使净风内管（2）、二次风内管（4）轴向移动，改变净风通道（7）、二次风道（8）出口截面积，从而改变不同的气流速度，在空气流量调节阀的配合下，实现热负荷及火焰形状无极调节。本发明是一种高效，低NOx排放，高效节能的燃烧装置。