[发明专利]一种采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧装置及方法

说明书

一种采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧装置及方法，它涉及工业煤粉锅炉技术领域。本发明为解决现有工业煤粉锅炉NOx排放量高、结渣严重以及燃尽差的问题。燃烧装置包括一次风管、直流二次风管、旋流内二次风管、旋流外二次风管、再循环烟气管道和炉膛，一次风管、直流二次风管、旋流内二次风管和旋流外二次风管由内至外依次设置，一次风管的入口端与煤粉管道的出口端连接，再循环烟气管道的出口端分别与直流二次风管、旋流内二次风管和旋流外二次风管的入口端连接，旋流内二次风管内设有内轴向旋流叶片，旋流外二次风管内设有外轴向旋流叶片。燃烧方法包括烟气混合；流速控制；调节烟气比例；点燃。本发明用于工业煤粉锅炉。

技术领域

本发明涉及工业煤粉锅炉技术领域，具体涉及一种采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧装置及方法。

背景技术

在我国，燃煤工业锅炉是除电站锅炉以外的主要用煤装备，总数接近60万台，年消耗煤炭近6.4亿吨。我国燃煤工业锅炉主要存在的问题：(1)实际平均热效率大多在65％左右，而发达国家的热效率一般达到90％以上；(2)污染物排放超标，普遍达不到国家和地方排放标准，每年燃煤工业锅炉产生NOx约200万吨，排放量仅次于燃煤电站锅炉。

近年来，随着煤粉燃烧技术的不断成熟，燃用煤粉的小型卧式工业锅炉在工业锅炉领域得以发展。这种锅炉以煤粉为燃料，炉膛前部设置煤粉燃烧器，由于采用卧式炉膛，受结构限制，卧式锅炉的炉膛截面、容积都较小，旋流的烟气容易扫壁，导致炉内壁面结渣影响运行。国家环境保护部于2014年5月16日颁布的《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014)中明确规定了7MW以上的在用燃煤热水锅炉自2015年10月1日起，NOx排放量不得超过400mg/m3；7MW以上的新建燃煤热水锅炉自2015年10月1日起，NOx排放量不得超过300mg/m3；对于重点区域，NOx排放量更是不得超过200mg/m3。如果不采取减排措施，将难以满足日益苛刻的环保要求。目前我国在工业炉上使用的一些烟气再循环的煤粉燃烧器，例如发明专利《一种用于工业窑炉的采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧器》(中国专利号为ZL201010213627.7、申请公布日为2010年11月3日、申请公布号为CN101876433A，下称“文件一”)在一次风通道与内二次风通道之间以及内二次风通道与外二次风通道之间设有环形外侧烟气再循环通道，将再循环烟气直接送入烟气再循环通道内；实用新型专利《高浓度煤粉混合注入装置》中国专利号为ZL201320816332.8、授权公告日为2014年7月23日、授权公告号为CN203731464U，下称“文件二”)中煤粉输送管内煤粉流浓度仅为1.5～2kg/kg，燃烧器出口处浓煤粉流浓度仅为0.8～0.9kg/kg空气，燃烧器二次风没有分成多级给入，一次风、二次风中没有混入再循环烟气。实际运行表明，“文件一”提出的燃烧器容易导致炉膛内结渣，飞灰可燃物含量升高，且不能有效地控制NOx的排放量；“文件二”提出的装置燃尽差，NOx减排效果差。

发明内容

本发明为了解决现有工业煤粉锅炉NOx排放量高、结渣严重以及燃尽差的问题，进而提出一种采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧装置及方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧装置包括一次风管、直流二次风管、旋流内二次风管、旋流外二次风管、再循环烟气管道和炉膛，一次风管、直流二次风管、旋流内二次风管和旋流外二次风管由内至外依次设置，一次风管的入口端与煤粉管道的出口端连接，再循环烟气管道的出口端分别与直流二次风管、旋流内二次风管和旋流外二次风管的入口端连接，一次风管、直流二次风管、旋流内二次风管和旋流外二次风管的出口端分别与燃烧器喷口连接，燃烧器喷口设置在炉膛内，燃烧器喷口与炉膛内壁平齐，旋流内二次风管内设有内轴向旋流叶片，旋流外二次风管内设有外轴向旋流叶片。

一种采用烟气再循环的旋流煤粉燃烧方法包括如下步骤：