[发明专利]一种粉状秸秆清洁燃烧器

说明书

本发明公开了一种粉状秸秆清洁燃烧器，包括燃烧器本体，所述燃烧器本体包括燃烧器外壳、位于燃烧器外壳内的燃烧室和烟气出口，所述燃烧室包括圆筒部和圆锥部，所述燃烧室靠近烟气出口的燃烧器外壳上设有一次风进口管道和二次风进口管道，一次风进口管道与燃烧室轴向平行，二次风进口管道与燃烧室圆筒部相切，且二次风进口管道的喷口位于燃烧室内壁或靠近燃烧室内壁，所述燃烧室的烟气出口与燃烧室圆筒部相结合处设有筒状的回流椎。本发明的燃烧器同时具有稀薄燃烧与液态排渣的优势，结构紧凑、出口烟气洁净度高、温度场均匀、燃烧稳定性好、固体不完全燃烧损失小、NOx和颗粒物排放少，对促进可再生能源发展、降低污染物排放具有重要意义。

技术领域

本发明涉及燃烧设备技术领域，特别涉及到一种粉状秸秆稀薄燃烧装置，还涉及可再生能源利用领域，还涉及到灰渣综合利用领域。

背景技术

现有秸秆燃烧主要采用炉排燃烧和流化床燃烧，运行中主要存在如下问题：① 低能量密度使秸秆原料收储运困难、给料系统复杂而庞大；② 秸秆颗粒的低密度造成停留时间小和固体不完全燃烧损失大；③ 低灰熔点造成的受热面结渣沾污问题；④ PM_2.5等颗粒物排放高。针对上述问题①，可利用粉状燃料存储运所需空间相对较小的特点，采用粉状秸秆燃料形式。针对问题②，可利用常温空气稀薄燃烧技术和熔渣膜燃烧技术延长停留时间和降低固体不完全燃烧损失。采用针对问题③，可采用燃烧-传热分离措施及熔渣膜燃烧予以缓解。针对问题④，可利用液态排渣的高除渣率予以应对。熔渣膜燃烧和液态排渣技术相对成熟，而实现粉状秸秆的常温空气稀薄燃烧则需采取专门措施。

稀薄燃烧（也叫无焰燃烧）模式下，燃烧室内湍流脉动速度远大于层流火焰传播速度。实践中多通过提高入口射流速度或降低层流火焰传播速度实现稀薄燃烧。目前，实现稀薄燃烧主要面临如下问题：一是高射流入口速度使风机能耗极高；二是强湍流剪切使燃料着火困难。这些问题是造成稀薄燃烧应用困难的关键原因。迄今为止，稀薄燃烧主要用于工业窑炉，其针对着火困难问题的解决措施是加装周期运行的蓄热室，使入炉空气预热温度高于着火温度。结果表明，稀薄燃烧具有节能效果明显、燃烧器结构简单、辐射热通量高且分布均匀、NOx排放低、燃烧噪音小、燃烧稳定性好、结构紧凑等优势，特别适合于秸秆等低品位燃料的高效利用。迄今为止，常温空气稀薄燃烧的实现措施主要包括如下内容。

中国专利申请号200510022667.1公开的采用稀薄-无焰燃烧方式的燃气或燃油锅炉，通过在炉膛进口设置的预燃罩实现无焰燃烧。其预燃罩材料的耐火温度不低于1500℃，工作于贫燃模式，出口烟气则通过多通道旋流装置进入主燃烧室实现无焰燃烧。中国专利申请号200810116374.4公开的用于燃气轮机的无焰燃烧装置，通过火焰筒头部专门设计的回流结构促进回流烟气、燃料、氧化剂之间的混合实现无焰燃烧。中国专利申请号201010574122.3公开的用于燃气轮机无焰驻涡燃烧器，通过燃料、一次空气、二次空气在凹腔内的混合实现无焰燃烧。中国专利申请号201110023248.6公开的无焰燃烧环形套筒窑，以助燃空气为工作流体，通过引射器实现无焰燃烧。中国专利申请号20120421560.9公开的引射预燃式无焰燃烧器，利用旋转射流衰减速度快、中心压力低的特点强化助燃空气与燃料的混合以实现无焰燃烧。中国专利申请号201210019166.9公开的适合于液体燃料的无焰燃烧装置，通过特定的助燃空气喷口布置以强化炉内搅拌而实现稀薄燃烧。中国专利申请号201310318461.9公开的无焰燃烧紧凑式卧式内燃火管热水锅炉，则是采用双炉胆布置，助燃空气先与来自下炉胆的部分烟气混合后流入上炉胆而实现无焰燃烧。中国专利申请号201310624080.3公开的煤粉富氧无焰燃烧系统，利用富氧燃烧着火稳定性好的特点，将富氧燃烧形成高温烟气高速入炉实现无焰燃烧。中国专利申请号201620618154.1公开的无焰燃烧装置，在炉膛内设置引射器，以助燃空气为工作流体卷吸炉内高温烟气实现富氧燃烧。从上述措施来看，迄今还未出现适合于秸秆等劣质高碱生物质燃料的常温空气稀薄燃烧实现措施，因此，设计开发结构简单、适合于秸秆等劣质高碱生物质燃料，同时兼顾秸秆燃烧中存在的收储运困难、结渣沾污严重、高颗粒物排放高等问题的粉状秸秆常温空气稀薄燃烧清洁燃烧器显得尤其必要。